容器技術是一個輕量的 、操作系統級別的虛擬化技術，因其快速啟動、易擴展遷移等特性受到開發運營人員的青睞，Docker是最流行的容器技術之一。

Docker鏡像是Docker技術的一個重要組成，具有分層、按內容尋址、共享鏡像層等特點，可通過docker pull、docker push命令實現對鏡像的分發，使得鏡像可以在不同的宿主機之間遷移。

本文針對鏡像下載過程，先介紹Docker鏡像特點和通用背景知識;隨后介紹Docker pull命令執行的各個階段;然后重點介紹鏡像下載過程面臨的安全風險和應提供的安全保障;最后是對全文的總結。

Docker鏡像概述

Docker鏡像類似于未運行的exe應用程序，或者停止運行的VM。當使用docker run命令基于鏡像啟動容器時，容器應用便能為外部提供服務。

Docker鏡像存儲于鏡像倉庫Registry中，鏡像倉庫是存儲、管理、分發鏡像的一種應用服務。

Repository是同一類Docker鏡像的集合，包含了不同tag的Docker鏡像，比如A:v1.0，A:v2.0都屬于repository A。

Docker鏡像、容器、鏡像倉庫和Repository之間的關系如下圖所示：

Docker鏡像具有分層、按內容尋址、共享鏡像層等特點。一個Docker鏡像被劃分為多個鏡像層layer。每一個layer都有唯一的標識diffid，基于layer內容經過sha256計算得出，且可以通過diffid得到layer的索引ID，實現按內容尋址。也因為Docker鏡像分層的特點，可以實現不同鏡像間共享相同layer，避免重復下載，節約資源，提升效率。

Docker鏡像和layer的關系如下圖所示：

docker pull過程

可使用docker pull命令從鏡像倉庫中下載Docker鏡像。

一次docker pull命令執行過程如下圖所示：

從命令執行過程中可以看出，Docker鏡像下載時會經歷如下過程：

• Pulling from XXX：解析用戶輸入的參數，與指定的鏡像倉庫建立鏈接
• Already existed：檢索本地已有鏡像，避免重復下載
• Waiting：該layer正在等待下載
• Pulling fs layer：下載layer的元數據信息
• Downloading，download complete：下載layer
• Extracting：解壓縮下載完成的layer
• Pull complete：注冊layer
• Digest: sha256:XXX：校驗下載的所有layer，并依據所有layer計算得出鏡像標識
• Status: Downloaded newer image for XXX：鏡像下載完畢

Docker鏡像下載中的安全風險

考慮Docker鏡像下載中面臨的安全風險時，應明確目標是“安全地下載正確的鏡像”，并基于docker pull過程來分析風險。

首先考慮鏡像倉庫

若使用互聯網上的公共倉庫，則應考慮非官方倉庫的安全風險。官方倉庫中的鏡像由Docker公司負責審查，具備較高安全性。而非官方倉庫中的鏡像可能包含惡意代碼或未修復的漏洞，并且難以及時維護更新，會給自身環境和其他系統帶來較高安全風險。

若使用私有倉庫，則應同時考慮私有倉庫內的鏡像安全和訪問控制問題。與非官方倉庫的安全風險相似，若對私有倉庫的鏡像安全管理控制不足，則私有倉庫內的鏡像同樣可能包含惡意代碼或漏洞，而且出于對自身維護的私有倉庫的信任，使用這些不安全的鏡像所帶來的風險和造成的后果可能比非官方倉庫的情況更嚴重。

此外，使用私有倉庫時應考慮訪問控制問題。若未經授權的攻擊者能輕易訪問私有倉庫，則攻擊者可能竊取鏡像中的機密信息，如訪問數據庫的口令、安全私有軟件包所需的令牌等，破壞鏡像的機密性;或者攻擊者可能篡改鏡像，破壞鏡像的完整性。

其次考慮鏡像下載過程，

鏡像從鏡像倉庫被拉取到本地主機的過程中，若沒有足夠的安全防護措施，則容易遭受中間人攻擊，通過會話劫持等手段使用戶請求重定向到非法鏡像源，導致鏡像的篡改。

Docker鏡像下載中的安全保障

基于上述安全風險，應考慮實施如下安全保障：

• 本地主機配置僅從可信鏡像源下載鏡像，規避來自不可信鏡像源的未知鏡像的風險。可通過修改docker配置文件實現
• 對于私有倉庫，應定期進行漏洞掃描和基線核查，確保倉庫內鏡像的安全性。可通過集成第三方安全掃描工具實現
• 對于私有倉庫，應配置相應的訪問控制措施，僅允許授權用戶上傳和下載鏡像。可通過鏡像倉庫的賬戶管理功能實現
• 本地主機開啟Docker內容信任機制(Docker Content Trust, DCT)，對docker pull的鏡像校驗其簽名，校驗鏡像的來源和發布者。可通過配置環境變量DOCKER_CONTENT_TRUST實現
• 校驗各layer的sha256值，校驗鏡像的完整性。Docker鏡像下載過程中已自帶該校驗過程

總結

Docker鏡像是Docker技術中的重要組成部分，具有分層、按內容尋址、體積小等一系列優點，并能通過鏡像倉庫便捷地進行分發。但Docker鏡像下載過程中也面臨諸多安全風險，如鏡像篡改、非法鏡像等。只有正確地實施足夠的安全措施，才能正常地使用docker鏡像，享受Docker技術為我們帶來的便利。

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