Docker 中的内容信任

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在网络系统之间传输数据时，信任是一个核心问题。特别是当通过互联网等不受信任的介质进行通信时，确保系统操作的所有数据的完整性和发布者至关重要。您可以使用 Docker Engine 将镜像（数据）推送到公共或私有注册表中，并从中拉取镜像。内容信任使您可以验证从任何渠道从注册表接收的所有数据的完整性和发布者。

关于 Docker 内容信任 (DCT)

Docker 内容信任 (DCT) 提供了使用数字签名对发送到和接收自远程 Docker 注册表的数据进行签名功能。这些签名允许客户端或运行时验证特定镜像标签的完整性和发布者。

通过 DCT，镜像发布者可以对他们的镜像进行签名，而镜像使用者可以确保他们拉取的镜像已签名。发布者可以是手动签署其内容的个人或组织，也可以是作为其发布流程一部分签署内容的自动化软件供应链。

镜像标签和 DCT

单个镜像记录具有以下标识符

[REGISTRY_HOST[:REGISTRY_PORT]/]REPOSITORY[:TAG]

特定的镜像REPOSITORY可以有多个标签。例如，latest和3.1.2都是mongo镜像上的标签。镜像发布者可以多次构建镜像和标签组合，每次构建都会更改镜像。

DCT 与镜像的TAG部分相关联。每个镜像仓库都有一组密钥，镜像发布者使用这些密钥来签署镜像标签。镜像发布者可以自行决定签署哪些标签。

镜像仓库可以包含一个已签名的标签和另一个未签名的标签。例如，考虑Mongo 镜像仓库。latest标签可能未签名，而3.1.6标签可能已签名。镜像发布者有责任决定是否签署镜像标签。在此表示中，一些镜像标签已签名，而其他标签未签名。

Signed tags

发布者可以选择签署特定标签或不签署。因此，未签署标签的内容与具有相同名称的已签署标签的内容可能不匹配。例如，发布者可以推送已签名的标记镜像someimage:latest。稍后，同一发布者可以推送未签名的someimage:latest镜像。第二次推送将替换最后一个未签名的标签latest，但不影响已签名的latest版本。发布者可以选择签署哪些标签的能力，允许他们在正式签署镜像之前迭代未签名的镜像版本。

镜像使用者可以启用 DCT 以确保他们使用的镜像已签名。如果使用者启用 DCT，他们只能使用可信镜像进行拉取、运行或构建。启用 DCT 就像对您的注册表应用“过滤器”。使用者只能“看到”已签名的镜像标签，而不太理想的未签名镜像标签对他们来说是“不可见”的。

Trust view

对于未启用 DCT 的使用者，他们使用 Docker 镜像的方式没有任何变化。每个镜像都是可见的，无论它是否已签名。

Docker 内容信任密钥

镜像标签的信任是通过使用签名密钥来管理的。首次调用使用 DCT 的操作时，将创建一个密钥集。密钥集包含以下类别的密钥

  • 脱机密钥，它是镜像标签的 DCT 根
  • 签署标签的代码库或标记密钥
  • 服务器管理的密钥，例如时间戳密钥，它为您的代码库提供新鲜度安全保证

下图描述了各种签名密钥及其关系

Content Trust components

警告

根密钥一旦丢失将无法恢复。如果您丢失了任何其他密钥，请发送电子邮件至Docker Hub 支持。此丢失还需要使用过此仓库签名标签的所有用户进行手动干预。

您应该将根密钥备份到安全的地方。鉴于它仅用于创建新的仓库，最好将其离线存储在硬件中。有关密钥安全和备份的详细信息，请务必阅读如何管理 DCT 密钥。

使用 Docker 内容信任签名镜像

在 Docker CLI 中，我们可以使用$ docker trust 命令语法来签名和推送容器镜像。此功能建立在 Notary 功能集之上。更多信息，请参阅Notary GitHub 仓库。

签名镜像的先决条件是连接了 Notary 服务器的 Docker 注册表（例如 Docker Hub）。在此处可以找到建立自托管环境的说明。

要签名 Docker 镜像，您需要一个委托密钥对。这些密钥可以使用$ docker trust key generate 命令在本地生成，也可以由证书颁发机构生成。

首先，我们将委托私钥添加到本地 Docker trust 仓库。（默认情况下，它存储在~/.docker/trust/中）。如果您使用$ docker trust key generate 生成委托密钥，则私钥会自动添加到本地信任存储中。如果您要导入单独的密钥，则需要使用$ docker trust key load 命令。

$ docker trust key generate jeff
Generating key for jeff...
Enter passphrase for new jeff key with ID 9deed25:
Repeat passphrase for new jeff key with ID 9deed25:
Successfully generated and loaded private key. Corresponding public key available: /home/ubuntu/Documents/mytrustdir/jeff.pub

或者，如果您已有密钥

$ docker trust key load key.pem --name jeff
Loading key from "key.pem"...
Enter passphrase for new jeff key with ID 8ae710e:
Repeat passphrase for new jeff key with ID 8ae710e:
Successfully imported key from key.pem

接下来，我们需要将委托公钥添加到 Notary 服务器；这特定于 Notary 中称为全局唯一名称 (GUN) 的特定镜像仓库。如果这是您第一次向该仓库添加委托，则此命令还将使用本地 Notary 规范根密钥启动仓库。要了解有关启动仓库以及委托作用的更多信息，请访问内容信任的委托。

$ docker trust signer add --key cert.pem jeff registry.example.com/admin/demo
Adding signer "jeff" to registry.example.com/admin/demo...
Enter passphrase for new repository key with ID 10b5e94:

最后，我们将使用委托私钥来签名特定标签并将其推送到注册表。

$ docker trust sign registry.example.com/admin/demo:1
Signing and pushing trust data for local image registry.example.com/admin/demo:1, may overwrite remote trust data
The push refers to repository [registry.example.com/admin/demo]
7bff100f35cb: Pushed
1: digest: sha256:3d2e482b82608d153a374df3357c0291589a61cc194ec4a9ca2381073a17f58e size: 528
Signing and pushing trust metadata
Enter passphrase for signer key with ID 8ae710e:
Successfully signed registry.example.com/admin/demo:1

或者，一旦密钥导入完毕，可以通过导出 DCT 环境变量使用$ docker push 命令推送镜像。

$ export DOCKER_CONTENT_TRUST=1

$ docker push registry.example.com/admin/demo:1
The push refers to repository [registry.example.com/admin/demo:1]
7bff100f35cb: Pushed
1: digest: sha256:3d2e482b82608d153a374df3357c0291589a61cc194ec4a9ca2381073a17f58e size: 528
Signing and pushing trust metadata
Enter passphrase for signer key with ID 8ae710e:
Successfully signed registry.example.com/admin/demo:1

可以使用$ docker trust inspect 命令查看标签或仓库的远程信任数据。

$ docker trust inspect --pretty registry.example.com/admin/demo:1

Signatures for registry.example.com/admin/demo:1

SIGNED TAG          DIGEST                                                             SIGNERS
1                   3d2e482b82608d153a374df3357c0291589a61cc194ec4a9ca2381073a17f58e   jeff

List of signers and their keys for registry.example.com/admin/demo:1

SIGNER              KEYS
jeff                8ae710e3ba82

Administrative keys for registry.example.com/admin/demo:1

  Repository Key:	10b5e94c916a0977471cc08fa56c1a5679819b2005ba6a257aa78ce76d3a1e27
  Root Key:	84ca6e4416416d78c4597e754f38517bea95ab427e5f95871f90d460573071fc

可以使用$ docker trust revoke 命令删除标签的远程信任数据。

$ docker trust revoke registry.example.com/admin/demo:1
Enter passphrase for signer key with ID 8ae710e:
Successfully deleted signature for registry.example.com/admin/demo:1

使用 Docker 内容信任进行客户端强制执行

内容信任在 Docker 客户端中默认处于禁用状态。要启用它，请将DOCKER_CONTENT_TRUST 环境变量设置为1。这将阻止用户使用未包含签名的标记镜像。

当在 Docker 客户端中启用 DCT 时，对标记镜像进行操作的docker CLI 命令必须具有内容签名或显式内容哈希。使用 DCT 的命令包括：

  • push
  • build
  • create
  • pull
  • run

例如，启用 DCT 后，只有当someimage:latest 已签名时，docker pull someimage:latest 才会成功。但是，只要哈希存在，具有显式内容哈希的操作总是会成功。

$ docker pull registry.example.com/user/image:1
Error: remote trust data does not exist for registry.example.com/user/image: registry.example.com does not have trust data for registry.example.com/user/image

$ docker pull registry.example.com/user/image@sha256:d149ab53f8718e987c3a3024bb8aa0e2caadf6c0328f1d9d850b2a2a67f2819a
sha256:ee7491c9c31db1ffb7673d91e9fac5d6354a89d0e97408567e09df069a1687c1: Pulling from user/image
ff3a5c916c92: Pull complete
a59a168caba3: Pull complete
Digest: sha256:ee7491c9c31db1ffb7673d91e9fac5d6354a89d0e97408567e09df069a1687c1
Status: Downloaded newer image for registry.example.com/user/image@sha256:ee7491c9c31db1ffb7673d91e9fac5d6354a89d0e97408567e09df069a1687c1