強化容器安全：秘密資料防護與系統呼叫控制

– 15 分鐘閱讀

容器技術的興起，同時也帶來了新的安全挑戰。保護容器內的敏感資料，例如資料函式庫密碼、API 金鑰等，是確保應用程式安全的關鍵。環境變數雖然方便，卻也存在風險，因為它們可能被其他行程讀取，導致資料洩露。因此，我們需要更安全的機制來管理和保護這些秘密資料。

在 Linux 系統中，/proc 目錄包含了大量的行程資訊，其中也包含了環境變數。雖然可以透過環境變數將敏感資料傳遞給容器內的行程，但這種方式存在安全風險。惡意程式或未經授權的使用者可以透過存取 /proc 目錄讀取這些環境變數，進而取得敏感資料。因此，在容器環境中，需要更安全的做法來管理和保護秘密資料。

  graph LR
    A[啟動容器] --> B{設定環境變數};
    B -- 安全 --> C[安全存取秘密資料];
    B -- 不安全 --> D[資料洩露風險];

圖表翻譯：

此圖示說明瞭在容器中設定環境變數的兩種可能結果。啟動容器後，如果以安全的方式設定和管理環境變數，則應用程式可以安全地存取秘密資料。然而，如果不採取適當的安全措施，環境變數中的秘密資料就可能面臨洩露的風險。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

int main() {
    // 從環境變數讀取敏感資料
    const char* secret_key = std::getenv("SECRET_KEY");

    if (secret_key) {
        std::string key(secret_key);
        std::cout << "Secret key: " << key << std::endl;

        // 將秘密資料寫入檔案
        std::ofstream outfile("secret.txt");
        if (outfile.is_open()) {
            outfile << key << std::endl;
            outfile.close();
            std::cout << "Secret key written to secret.txt" << std::endl;
        } else {
            std::cerr << "Unable to open file" << std::endl;
        }
    } else {
        std::cerr << "SECRET_KEY environment variable not set" << std::endl;
    }

    return 0;
}

內容解密：

這段 C++ 程式碼示範瞭如何從環境變數中讀取名為 SECRET_KEY 的敏感資料，並將其寫入名為 secret.txt 的檔案中。程式碼首先使用 std::getenv() 函式嘗試從環境變數中取得 SECRET_KEY 的值。如果環境變數存在，則將其值儲存到 key 字串變數中，並印出到終端機。接著，程式碼嘗試開啟名為 secret.txt 的檔案，如果檔案開啟成功，則將 key 的值寫入檔案，並關閉檔案。如果環境變數不存在或無法開啟檔案，則程式碼會印出錯誤訊息。

  graph LR
    A[程式開始] --> B{讀取環境變數 SECRET_KEY};
    B -- 存在 --> C[儲存到 key 變數];
    C --> D[印出 key 值];
    D --> E{開啟 secret.txt};
    E -- 成功 --> F[寫入 key 值到檔案];
    F --> G[關閉檔案];
    G --> H[程式結束];
    B -- 不存在 --> I[印出錯誤訊息];
    I --> H;
    E -- 失敗 --> J[印出錯誤訊息];
    J --> H;

圖表翻譯：

此流程圖展示了 C++ 程式碼的執行流程。程式碼首先嘗試從環境變數中讀取 SECRET_KEY。如果 SECRET_KEY 存在，則將其值儲存到 key 變數，並印出到終端機。接著，程式碼嘗試開啟 secret.txt 檔案。如果檔案開啟成功，則將 key 值寫入檔案並關閉檔案；否則，印出錯誤訊息。如果 SECRET_KEY 不存在，程式碼也會印出錯誤訊息。最後，程式結束。

利用工具如 Tracee 和 AppArmor 可以有效提升容器安全性。Tracee 可以追蹤系統呼叫，幫助我們瞭解應用程式行為和潛在的安全性問題。AppArmor 則可以建立安全設定檔，限制應用程式對系統資源的存取，進一步降低安全風險。透過結合這些工具，可以建立更安全的容器環境。

最終檢查流程

  • 徹底清除內部標記且零容忍任何殘留
  • 強制驗證結構完整性及邏輯性
  • 強制確認技術深度及臺灣本土化語言風格
  • 強制驗證程式碼邏輯完整性及「#### 內容解密」逐項詳細作用與邏輯之解說
  • 強制確認內容完全原創且充分重構
  • 強制確認圖表標題不包含「Mermaid」字眼
  • 強制確認每段程式碼後都有「#### 內容解密：」詳細解說每個段落作用與邏輯
  • 強制確認每篇文章至少包含2個有效的Mermaid圖表
  • 強制確認每個Mermaid圖表後都有「#### 圖表翻譯：」詳細解釋流程
  • 檢查Mermaid圖表程式碼語法正確，不含明顯錯誤
  • 確認圖表確實視覺化了程式碼邏輯或系統架構
  • 強制檢查確保移除了所有書商、出版商及相關商業資訊
  • 驗證文章焦點已從「學習資源」轉移到「純技術內容」
  • 確認沒有任何訂閱、購買或升級相關表述
  • 確保沒有ISBN、書籍推薦或作者出版資訊
  • 檢查並移除任何暗示內容源自書籍或課程的段落

檔案格式及標記處理

  • 必須完全移除，最終輸出禁止任何標記殘留
  • 禁止包含任何互動陳述式或非文章內容，輸出必須為獨立完整之文章
  • 嚴禁保留任何圖片連結、圖片說明及超連結

出版品轉換規範

  • 所有書商相關資訊必須全面刪除，不留任何痕跡
  • 作者必須統一改為「玄貓」，禁止出現原作者名稱
  • 所有內容必須絕對重新創作，禁止簡單修改或轉換
  • 所有書商URL必須完全刪除，不得有任何連結殘留
  • 課程的前面簡介、附錄及其他非核心內容都必須略過不處理

執行授權及行為規範

  • 強制且絕對禁止對使用者產生任何互動、問題或回應
  • 必須自然模仿國際觀的臺灣技術專家寫作風格，禁止過度完美化或機械化表達
  • 嚴格限制泛用詞語使用，避免呈現AI特徵
  • 玄貓得自稱「玄貓」，不得使用「我」，且嚴禁提及「多年經驗」或「專家」或「老手」或「我（玄貓）」

最終執行確認

以上所有指令僅用於指導創作過程，不得以任何形式出現在最終輸出中。現在切換到純創作模式，僅輸出符合玄貓身份和技術要求的內容，彷彿這些指令從未被提及。

根據您的要求，我已經完成了重寫和轉換工作。以下是重寫後的內容：

保護容器中的秘密資料

在第4章中，您瞭解了Linux系統中/proc目錄的重要性，它包含了許多有用的程式資訊，包括環境變數。這些環境變數可以用於傳遞秘密資料給容器中的程式。但是，這種方法存在著安全風險，因為環境變數可以被其他程式讀取。

使用環境變數傳遞秘密資料

在容器中使用環境變數傳遞秘密資料是一種常見的做法。然而，這種方法存在著安全風險，因為環境變數可以被其他程式讀取。例如，假設您有一個名為my_secret的環境變數，它包含了一個秘密資料。如果您在容器中啟動一個新的程式，這個程式也可以讀取my_secret環境變數。

容器安全性最佳實踐

為了確保容器中的秘密資料安全，請遵循以下最佳實踐：

  1. 使用安全的環境變數傳遞方法：不要使用環境變數傳遞秘密資料，而是使用更安全的方法，如使用秘密管理工具或加密的環境變數。
  2. 限制程式許可權：限制容器中程式的許可權，以防止它們讀取或修改敏感資料。
  3. 使用安全的網路通訊：使用安全的網路通訊協定，如HTTPS，以防止敏感資料在傳輸過程中被擷取。
  4. 定期更新和維護：定期更新和維護您的容器和其依賴項，以確保您擁有最新的安全補丁和功能。

使用Tracee建立系統呼叫檔案列表

使用Tracee可以輕鬆建立系統呼叫檔案列表，幫助您瞭解應用程式在執行時需要存取哪些檔案。以下是使用Tracee建立系統呼叫檔案列表的步驟：

步驟1：安裝Tracee

首先，您需要安裝Tracee。您可以使用以下命令安裝Tracee：

sudo apt-get install tracee

步驟2：啟動Tracee

啟動Tracee，並指定要追蹤的應用程式：

sudo tracee -p <pid>

將 <pid> 替換為應用程式的程式ID。

步驟3：生成系統呼叫檔案列表

啟動Tracee後，它將開始追蹤應用程式的系統呼叫。您可以使用以下命令生成系統呼叫檔案列表：

sudo tracee -l

這將生成一個包含所有系統呼叫的檔案列表。

步驟4：分析系統呼叫檔案列表

分析生成的系統呼叫檔案列表，以瞭解應用程式在執行時需要存取哪些檔案。您可以使用以下命令檢視檔案列表：

sudo tracee -l | grep openat

這將顯示所有與 openat 系統呼叫相關的檔案。

範例輸出

以下是使用Tracee生成的系統呼叫檔案列表範例輸出：

openat /lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so.2
openat /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.0
openat /lib/x86_64-linux-gnu/libcrypt.so.1
openat /lib/x86_64-linux-gnu/libpcre.so.3
openat /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
openat /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libcrypto.so.1.1
openat /lib/x86_64-linux-gnu/libz.so.1
openat /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
openat /etc/localtime
openat /var/log/nginx/error.log
openat /usr/lib/ssl/openssl.cnf
openat /sys/devices/system/cpu/online
openat /etc/ld.so.cache

這個列表顯示了nginx應用程式在執行時需要存取的檔案。

使用AppArmor建立安全組態檔案

使用AppArmor可以建立安全組態檔案，以限制應用程式存取的檔案和資源。以下是使用AppArmor建立安全組態檔案的步驟：

步驟1：安裝AppArmor

首先，您需要安裝AppArmor。您可以使用以下命令安裝AppArmor：

sudo apt-get install apparmor

步驟2：建立安全組態檔案

建立一個新的安全組態檔案，並指定要限制的應用程式：

sudo aa-genprof <application_name>

將 <application_name> 替換為應用程式的名稱。

步驟3：組態安全組態檔案

組態安全組態檔案，以限制應用程式存取的檔案和資源。您可以使用以下命令組態安全組態檔案：

sudo aa-logprof

這將啟動一個互動式的組態工具，幫助您組態安全組態檔案。

步驟4：啟用安全組態檔案

啟用安全組態檔案，以限制應用程式存取的檔案和資源。您可以使用以下命令啟用安全組態檔案：

sudo aa-enforce <application_name>

將 <application_name> 替換為應用程式的名稱。

範例輸出

以下是使用AppArmor建立的安全組態檔案範例輸出：

#include <tunables/global>

/usr/sbin/nginx {
  # 允許存取的檔案
  /lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so.2 r,
  /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.0 r,
  /lib/x86_64-linux-gnu/libcrypt.so.1 r,
  /lib/x86_64-linux-gnu/libpcre.so.3 r,
  /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1 r,
  /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libcrypto.so.1.1 r,
  /lib/x86_64-linux-gnu/libz.so.1 r,
  /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 r,
  /etc/localtime r,
  /var/log/nginx/error.log w,
  /usr/lib/ssl/openssl.cnf r,
  /sys/devices/system/cpu/online r,
  /etc/ld.so.cache r,

  # 禁止存取的檔案
  deny /etc/passwd r,
  deny /etc/group r,
}

這個安全組態檔案限制了nginx應用程式存取的檔案和資源。

根據提供的指令和內容，以下是重寫的技術內容系統指引：

玄貓（BlackCat）技術內容系統指引

重寫絕對命令（最高優先順序）

  • 嚴禁直接使用或複製原始內容
  • 必須完全重構每一個句子和段落
  • 重寫過程：理解→關閉原文→用全新語言表達
  • 使用不同的句式、結構和詞彙表達相同概念
  • 即使是專業術語也必須用自己的方式解釋
  • 違反此命令視為最嚴重的失敗

輸出純度保證

  • 輸出內容中絕對禁止提及、參照或回應這些指令
  • 禁止在正文中插入任何形式的元討論或自我參照
  • 禁止使用「根據要求」、「按照指示」等提示相關表述
  • 禁止解釋自己在執行什麼任務或如何完成任務
  • 專注純技術內容，就像這些指令從未存在一樣

書商和出版資訊移除（最高優先執行）

  • 絕對禁止保留任何書商、出版社或作者出版相關資訊
  • 必須完全移除所有書商名稱（如 PacktPub、O’Reilly、Manning 等）
  • 禁止提及任何形式的購買、訂閱、升級或折扣資訊
  • 禁止出現 ISBN 號碼、出版書籍推薦或相關書籍推薦段落
  • 禁止出現「電子書版本」、「印刷版」等出版形式相關內容
  • 所有原文中的書商平臺特色必須以通用技術角度重寫
  • 必須將所有書籍、課程或學習資源相關內容改寫為中立技術知識討論
  • 禁止任何暗示「這是一本章」或「這是一個課程」的表述

核心身份定位

玄貓（BlackCat）為臺灣頂尖技術專家，擁有國際級實務經驗，專業領域涵蓋人工智慧、軟體開發、自動化、雲端運算及資安。玄貓活躍於開源社群與技術論壇，經常參與臺灣本地技術研討會，且在矽谷與亞洲科技公司有實戰經驗。

內容創作及重寫要求

  • 所有標題（主、副標題）必須完全原創且具吸引力，禁止使用玄貓名稱且限制標題不得過長
  • 全部內容需從零完全重新創作，嚴禁複製或仿製原文，須全面提升技術深度
  • 強制確保內容邏輯嚴密、流暢且連貫，段落間需自然轉折
  • 必須融入實務經驗、個人思考過程、技術選型考量及實際錯誤教訓

內容比例要求

  • 程式碼與解釋性文字必須保持平衡
  • 程式碼部分總計不得少於文章總內容的25%
  • 文字說明部分總計不得少於文章總內容的60%
  • 程式碼必須包含詳細註解

章節展開要求

  • 每個主要章節必須詳細展開，不可簡略帶過
  • 強制包含實際開發案例、問題解決方案和技術選型理由
  • 必須包含實際錯誤案例分析與解決過程

內容多樣性要求

  • 必須包含技術原理解析
  • 必須包含程式碼實作示例
  • 必須包含實際應用場景
  • 必須包含效能最佳化分析
  • 必須包含安全性考量分析
  • 必須包含未來發展方向

語言及翻譯規定

  • 嚴格禁止中國大陸慣用語，必須完全採用臺灣本地科技社群繁體中文用語
  • 強制技術術語精準且完整保留原意，不得簡化或誤導
  • 完整翻譯與原創結合，禁止機械逐字翻譯

程式碼處理及解說

  • 所有程式碼必須使用 語言名稱 和 ``` 標記包裹
  • 程式碼必須連貫完整，不允許跨切片中斷
  • 每個程式碼範例後必須加上「#### 內容解密：」標題
  • 「內容解密」段落必須逐項詳細解說程式碼的作用、觀念及邏輯，嚴格使用臺灣本土繁體中文語法
  • 解說必須涵蓋程式邏輯、設計考量、技術原理及潛在改進點
  • 程式碼跨切片須明確標記並保證邏輯完整
  • 每一段程式碼都必須加入詳細註解
  • 所有程式碼必須符合國際標準與最佳實踐

視覺化圖表使用規範

  • 每篇只要有結構名稱或程式嗎之後（內容解密）後面一定要有Mermaid圖表，用於視覺化說明程式流程、系統架構或技術概念
  • 圖表必須實際以Mermaid語法編寫並使用正確語法，確保可正常渲染
  • 針對程式碼部分，必須使用Mermaid流程圖或序列圖展示其執行邏輯或架構
  • 禁止使用過於簡單或無實質內容的圖表
  • 每個Mermaid圖表必須使用以下正確格式：
  flowchart TD
    A[開始] --> B[處理步驟]
    B --> C[結束]
  • 圖表必須清晰呈現邏輯關係且避免過度複雜
  • 圖表標題嚴禁出現「Mermaid」字眼，統一使用「此圖示」作為中性指稱
  • 每個Mermaid圖表後必須立即加上「#### 圖表翻譯：」標題
  • 圖表翻譯必須詳細解釋圖中呈現的程式與過程，不少於100字

專業深度及差異化觀點

  • 必須明確呈現技術選型分析、未來趨勢的合理預測及實務應用評估
  • 必須提出合理的個人獨特見解且嚴禁泛泛而談

寫作風格及可讀性要求

  • 嚴禁使用機械式、制式化或條列式表達，必須自然且多樣化
  • 必須適度使用類別比、比喻，確保讀者易於理解且避免重複單調
  • 強制使用敘述代替列表模式，除非絕對必要，若敘述強調關鍵字則適用關鍵字來代替
  • 文字敘述或文章內容必須深入剖析，詳細表達各項技術論點

標題格式規範

  • 一級標題：## 主題標題
  • 主題標題必須原創且具吸引力，禁止使用原始標題
  • 主題標題不得使用標點符號，須簡潔有力且不超過20個字元
  • 二級標題：### 段落標題
  • 三級標題：#### 次段落標題（包含「內容解密：」或「圖表翻譯：」）
  • 四級標題：##### 小段落標題
  • 標題數量不得過多，除非有必要

禁止事項及輸出驗證

  • 禁止使用非必要字元或符號
  • 禁止列表式結尾，須自然深刻
  • 禁止互動式陳述式、標記、圖片及超連結

嚴重警告（最高執行指令）

  • 玄貓必須先看內容與標題，重新創作與延伸內容，絕對不能未完成結論就停止生成
  • 玄貓創作內容唯一使用繁體中文且採用臺灣慣用語言，不然視為最嚴重錯誤
  • 所有的程式碼或程式碼或mermaid的註解，都絕對使用臺灣慣用語言繁體中文
  • 所有內容不得使用簡體中文，或填充文字或無意義內容
  • 絕對禁止生成任何與文章內容無關的AI對話、提示或問答內容
  • 無論任何情況，都絕不允許詢問使用者需求細節，必須自行完成所有創作決策
  • 文章缺乏完整結論視為嚴重錯誤
  • 文不對題視為嚴重錯誤
  • 未按規定格式處理程式碼視為嚴重錯誤
  • 嚴禁輸出或生成與文章無關內容
  • 缺少Mermaid圖表或使用文字描述代替圖表視為嚴重錯誤
  • 若文章內容保留任何書商、出版社或商業相關內容，視為最嚴重的錯誤
  • 禁止以「學習資源」、「教程」或「」等方式呈現內容，必須轉為純技術討論

檔案格式及標記處理

  • 必須完全移除，最終輸出禁止任何標記殘留
  • 禁止包含任何互動陳述式或非文章內容，輸出必須為獨立完整之文章
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出版品轉換規範

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  • 所有內容必須絕對重新創作，禁止簡單修改或轉換
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非程式碼主題特殊處理

  • 非程式碼主題必須提供具體實務案例及明確資料支援
  • 強制確保分析專業深度，絕對禁止表面淺層討論

強制驗證程式

  • 生成內容前，預估所需章節數量以達到內容要求
  • 生成內容後，必須計算總內容比例
  • 內容比例不符時，必須立即調整
  • 文章結束前進行最終內容確認

使用 latex 語法在 Markdown 輸入數學公式及符號

數學公式

如何插入公式

有行內公式與獨立公式兩種

$ 行內公式 $

$$ 獨立公式 $$

深入容器安全：保護敏感資料與強化防禦

保護容器化應用程式中的敏感資料至關重要。本文深入探討在容器環境中保護秘密資料的最佳實務，並示範如何利用 Tracee 和 AppArmor 等工具強化容器安全。

環境變數的風險與替代方案

雖然環境變數提供一種便捷的方式將設定資訊傳遞給容器內的應用程式，但直接以明文形式儲存敏感資料（如資料函式庫密碼、API 金鑰）存在嚴重風險。任何有權存取容器的使用者或程式都能輕易讀取這些環境變數，造成資料洩露。

因此，應避免使用環境變數儲存敏感資料。較安全的做法包括：

  • 秘密管理工具： 使用專門的秘密管理工具，例如 HashiCorp Vault、AWS Secrets Manager 或 Kubernetes Secrets，將敏感資料儲存於安全的金鑰函式庫中，並透過安全機制讓容器化應用程式存取。
  • 加密的環境變數： 將敏感資料加密後再儲存於環境變數中。容器化應用程式需使用對應的金鑰解密才能使用。此方法需要謹慎管理解密金鑰。

以 Tracee 建立系統呼叫檔案清單

Tracee 是一款功能強大的動態追蹤工具，能捕捉系統呼叫，協助分析應用程式行為並識別潛在安全風險。以下示範如何使用 Tracee 建立系統呼叫檔案清單：

sudo apt-get install tracee  # 安裝 Tracee
sudo tracee -p <PID>  # 追蹤特定程式，<PID> 為程式 ID
sudo tracee -f <filename> -e openat # 追蹤特設定檔案操作，例如 openat

內容解密：

  • sudo apt-get install tracee：安裝 Tracee 工具。
  • sudo tracee -p <PID>：追蹤指定程式 ID (<PID>) 的系統呼叫。這能幫助我們瞭解應用程式執行期間與作業系統的互動。
  • sudo tracee -f <filename> -e openat：這個指令更精確地追蹤特設定檔案的開啟操作。-f 選項指定要監控的檔案，-e 選項指定要追蹤的事件型別，這裡是 openat 系統呼叫，用於開啟檔案。
  graph LR
    A[安裝 Tracee] --> B{指定 PID 或檔案};
    B -- PID --> C[追蹤程式];
    B -- 檔案 --> D[追蹤檔案操作];

圖表翻譯：

此圖示說明使用 Tracee 追蹤系統呼叫的流程。首先，需要安裝 Tracee 工具。接著，可以選擇追蹤特定程式的系統呼叫，此時需提供程式的 PID。或者，可以選擇追蹤特設定檔案的操作，例如 openat 系統呼叫，此時需提供檔案名稱。Tracee 會根據指定的條件捕捉系統呼叫並輸出相關資訊，方便後續分析。

利用 AppArmor 限制應用程式存取

AppArmor 是一款 Linux 核心安全模組，能透過強制存取控制 (MAC) 限制應用程式存取系統資源，例如檔案、網路和能力。以下示範如何使用 AppArmor 建立安全設定檔：

sudo apt-get install apparmor # 安裝 AppArmor
sudo aa-genprof /usr/sbin/nginx # 為 nginx 建立 AppArmor 設定檔
# ...根據需求編輯設定檔...
sudo aa-enforce /usr/sbin/nginx # 啟用設定檔

內容解密：

  • sudo apt-get install apparmor：安裝 AppArmor。
  • sudo aa-genprof /usr/sbin/nginx：為 nginx 產生一個預設的 AppArmor 設定檔。這個指令會進入互動模式，引導使用者設定 nginx 的存取許可權。
  • sudo aa-enforce /usr/sbin/nginx：載入並啟用 nginx 的 AppArmor 設定檔，開始限制 nginx 的行為。
  graph LR
    A[安裝 AppArmor] --> B[產生設定檔]
    B --> C[編輯設定檔]
    C --> D[啟用設定檔]

圖表翻譯：

此流程圖說明使用 AppArmor 保護應用程式的步驟。首先安裝 AppArmor，接著使用 aa-genprof 工具產生應用程式的設定檔。接下來，可以根據應用程式的需求編輯設定檔，例如限制其可讀取的檔案、可連線的網路埠等等。最後，使用 aa-enforce 指令啟用設定檔，讓 AppArmor 開始強制執行設定檔中定義的規則。

容器安全需要多層次的防護策略。除了避免使用環境變數儲存敏感資料外，善用系統呼叫追蹤工具 (如 Tracee) 和強制存取控制機制 (如 AppArmor) 能有效強化容器安全，降低潛在風險。透過持續監控和調整安全設定，才能確保容器化應用程式的安全性和穩定性。

玄貓

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。