Kubernetes ist eine Open-Source-Plattform zur Automatisierung der Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von containerisierten Anwendungen. Damit gehen viele Vorteile einher. Neben einer effizienten Verwaltung, hoher Ausfallsicherheit und Stabilität, bietet Kubernetes zudem eine sehr gute Ressourcennutzung. Trotz der vielen Vorteile bringt die Komplexität von Kubernetes jedoch auch Herausforderungen mit sich, insbesondere in Bezug auf Sicherheit. In diesem Artikel beleuchtet unser Experte Phillip Ansorge die wichtigsten Angriffsziele in und um einer Kubernetes-Umgebung und beschreibt Prozesse und sinnvolle Prüfziele, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
Angriffsziele in Kubernetes
Ein Kubernetes-Cluster besteht aus verschiedenen Komponenten und Diensten, die zusammenarbeiten, um containerisierte Anwendungen zu verwalten und bereitzustellen. Die wichtigsten Angriffsziele in einer Kubernetes-Umgebung sind die Deployment-Pipeline, die Image-Registry, die Control-Plane/das Cluster, die Worker-Nodes und die Anwendungen, die auf dem Kubernetes-Cluster betrieben werden.
Deployment-Pipeline
Die Deployment-Pipeline ist der Prozess, durch den Anwendungscode von Entwicklern in produktionsbereite Container-Images umgewandelt und schließlich auf einem Kubernetes-Cluster bereitgestellt wird. Eine solche Pipeline ist essenzieller Bestandteil der gängigen CI/CD-Praxis und in den meisten Fällen in kollaborative Versionsverwaltungen wie GitLab, GitHub oder Bitbucket integriert. Angreifer könnten versuchen, Schwachstellen in diesem Prozess auszunutzen, um bösartigen Code einzuschleusen oder die Integrität der bereitgestellten Anwendungen zu gefährden. Angriffe auf die Deployment-Pipeline können schwerwiegende Folgen haben, da sie die gesamte Lieferkette einer Anwendung kompromittieren können.
Image-Registry
Eine Image-Registry ist ein zentrales Repository, in dem Container-Images gespeichert und verwaltet werden. Diese Images enthalten alle notwendigen Komponenten, um eine Anwendung auszuführen, einschließlich des Betriebssystems, der Anwendung und ihrer Abhängigkeiten. Angreifer könnten versuchen, Schwachstellen in der Image-Registry auszunutzen, um bösartige Images hochzuladen oder legitime Images zu manipulieren. Legitime Images können zudem hardcoded Secrets oder für den Angreifer relevanten Code der Anwendungen enthalten. Auch lesender Zugriff auf die Image-Registry stellt somit ein Risiko dar. Die Sicherstellung der Integrität und Sicherheit der Image-Registry ist daher von größter Bedeutung.
Control-Plane
Die Control-Plane ist das Gehirn eines Kubernetes-Clusters. Sie umfasst Komponenten wie den API-Server, den Scheduler und den Controller-Manager, die für die Verwaltung des Clusters verantwortlich sind. Angriffe auf die Control-Plane können den gesamten Cluster destabilisieren oder vollständig kontrollieren. Angreifer könnten versuchen, unbefugten Zugriff auf den API-Server zu erlangen, um administrative Befehle auszuführen oder die Netzwerkkommunikation zu manipulieren.
Worker-Nodes
Worker-Nodes sind die Maschinen, auf denen die Container ausgeführt werden. Sie stellen die Rechenleistung bereit, die erforderlich ist, um Anwendungen in einem Kubernetes-Cluster auszuführen. Angreifer könnten versuchen, Schwachstellen in den Worker-Nodes auszunutzen, um Zugriff oder Kontrolle auf weitere Ressourcen zu erlangen. Dabei bieten sich zwei unterschiedliche Angriffswege an. Zum einen kann ein Angreifer aus dem Container ausbrechen und auf ein Worker-Node zuzugreifen, um Zugriff auf weitere Container zu erhalten. Der zweite Weg führt von außen auf ein Worker-Node und die Kontrolle über dieses. Beide Wege haben das Ziel auf Container zuzugreifen oder zu kompromittieren und ggf. sensible Daten zu exfiltrieren. Die Sicherheit der Worker-Nodes ist entscheidend, um die Integrität der ausgeführten Anwendungen zu gewährleisten.
Anwendungen
Die in Kubernetes bereitgestellten Anwendungen selbst können ebenfalls Angriffsziele sein. Schwachstellen in der Anwendungslogik, unsichere Konfigurationen oder veraltete Bibliotheken können von Angreifern ausgenutzt werden, um unbefugten Zugriff zu erlangen oder die Anwendung zu stören. Da Kubernetes als Plattform zur Bereitstellung und Verwaltung von Anwendungen dient, ist es wichtig, dass die Anwendungen selbst sicher sind und regelmäßig auf Schwachstellen überprüft werden.
Sicherheitsüberprüfungen: Prozesse und Prüfziele
Es gibt viele potenzielle Prüfziele, doch wo sollte eine Organisation zuerst ansetzen? Ressourcen wie Zeit, Personal und Budget sind in der Realität schließlich begrenzt. Die Überprüfung des Kubernetes-Clusters und seiner Worker-Nodes selbst ist zwar sinnvoll, in der Regel ist es jedoch effektiver, sich zunächst auf die Sicherheitsprozesse rund um die Deployment-Pipeline, Image-Registry und die Anwendungs-/Netzwerksicherheit zu konzentrieren. Das Cluster bzw. die Control-Plane und die Worker-Nodes sind üblicherweise nicht direkt für einen Angreifer erreichbar. Der Weg zum Cluster ist weit und führt über die Deployment-Strecke, das vorgelagerte Netzwerk oder über einen Ausbruch aus der Anwendung.
Prüfung der Deployment-Pipeline
Die Sicherheit der Deployment-Pipeline ist entscheidend, um sicherzustellen, dass nur vertrauenswürdiger und überprüfter Code in den Produktionscluster gelangt. Ebenso wichtig ist es sicherzustellen, dass ein Angreifer nicht die Abhänigkeiten und Skripte der Build-Pipeline manipulieren kann.
Prüfung der Image-Registry
Die Image-Registry ist ein kritisches Element in der Lieferkette von Anwendungen. Eine Überprüfung der Image-Registry sollte folgende Aspekte umfassen:
Es muss sichergestellt sein, dass nur autorisierte Benutzer und Systeme auf die Registry zugreifen und Images hochladen oder herunterladen können.
Zusätzlich sollten Images regelmäßige auf bekannte Schwachstellen und Malware hin überprüft werden.
Pentest der Anwendungen
Ein Pentest (Penetrationstest) der in Kubernetes bereitgestellten Anwendungen ist notwendig, um sicherzustellen, dass die Anwendungen selbst sicher sind und es einem Angreifer nicht gelingen kann, aus der Anwendung auszubrechen. Gelingt ihm dies, steht einer Kompromittierung des Worker-Nodes und der Control-Plane nicht mehr viel im Wege.
Segmentierungstest des vor dem Cluster liegenden Netzwerks
Die Netzwerksicherheit ist ein weiterer wichtiger Aspekt, der überprüft werden sollte, um einen sicheren Betrieb von Kubernetes zu gewährleisten. Ob ein klassischer Segmentierungs-Pentest inkl. Firewall-Überprüfung oder eine Konfigurationsanalyse der Public-Cloud-Umgebung notwendig ist, kommt dabei immer auf den die im Einzelfall genutzte Technologie an. Sollte innerhalb des Clusters eine Segmentierung durch Namespaces erfolgen, ist auch hier eine tiefergehende Konfigurationsprüfung und/oder ein Pentest auf die Namespace-Segmentierung sinnvoll.
Fazit
Die Sicherheit von Kubernetes erfordert einen ganzheitlichen Ansatz, der alle Aspekte der Umgebung berücksichtigt. Während die Sicherung des Clusters nachgelagert ebenfalls betrachtet werden soll, ist es oft effektiver, sich zunächst auf die Sicherheitsprozesse rund um die Deployment-Pipeline und die Image-Registry zu konzentrieren. Durch die Implementierung robuster Zugangskontrollen, regelmäßiger Sicherheits-Scans und umfassender Überprüfungen können Organisationen sicherstellen, dass ihre Kubernetes-Umgebungen widerstandsfähig gegenüber Angriffen sind und die Integrität ihrer Anwendungen gewahrt bleibt. Ein Pentest der Anwendungen und ein Segmentierungstest des Netzwerks sind ebenfalls essenziell, um einen sicheren Betrieb der Kubernetes-Umgebung zu gewährleisten.
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