Docker 中的内容信任

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在网络系统之间传输数据时，信任是核心问题。特别是在通过互联网等不受信任的媒介进行通信时，确保系统操作的所有数据的完整性和发布者至关重要。您使用 Docker Engine 推送和拉取镜像（数据）到公共或私有镜像仓库。内容信任使您能够验证通过任何渠道从镜像仓库接收到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 (Docker Content Trust, DCT) 提供了对发送到远程 Docker 镜像仓库和从其接收的数据使用数字签名的能力。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，镜像发布者可以签署他们的镜像，而镜像消费者可以确保他们拉取的镜像是经过签名的。发布者可以是个人或组织，他们可以手动签署其内容，也可以是自动化软件供应链在其发布流程中签署内容。

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]

一个特定的镜像 REPOSITORY 可以有多个标签。例如，latest 和 3.1.2 都是 mongo 镜像的标签。镜像发布者可以多次构建镜像和标签的组合，每次构建都会改变镜像。

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。镜像发布者有权决定签署哪些标签。

一个镜像仓库可以包含一个带签名的标签和一个未签名的标签。例如，考虑Mongo 镜像仓库。latest 标签可以未签名，而 3.1.6 标签可以已签名。由镜像发布者决定一个镜像标签是否签名。在这个表示中，一些镜像标签已签名，而另一些则未签名。

Signed tags

发布者可以选择是否签署特定标签。因此，未签名标签的内容与同名的已签名标签的内容可能不匹配。例如，发布者可以推送一个带标签的镜像 someimage:latest 并对其进行签名。之后，同一发布者可以推送一个未签名的 someimage:latest 镜像。这第二次推送会替换最后一个未签名的 latest 标签，但不会影响已签名的 latest 版本。选择可以签署哪些标签的能力，允许发布者在正式签署之前迭代镜像的未签名版本。

镜像消费者可以启用 DCT 以确保他们使用的镜像是经过签名的。如果消费者启用了 DCT，他们只能拉取、运行或构建受信任的镜像。启用 DCT 有点像对您的镜像仓库应用一个“过滤器”。消费者只“看到”已签名的镜像标签，而不那么理想的、未签名的镜像标签对他们来说是“不可见的”。

Trust view

对于未启用 DCT 的消费者来说，他们使用 Docker 镜像的方式没有任何变化。无论镜像是否签名，每个镜像都是可见的。

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。当首次调用使用 DCT 的操作时，会创建一套密钥。一套密钥由以下几类密钥组成：

  • 一个离线密钥，是镜像标签 DCT 的根
  • 用于签署标签的仓库或标签密钥
  • 服务器管理的密钥，如时间戳密钥，为您的仓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。如果您丢失任何其他密钥，请发送电子邮件至 Docker Hub 支持。这种丢失也需要每个在丢失前使用过该仓库签名标签的消费者进行手动干预。

您应该将根密钥备份到安全的地方。鉴于它仅在创建新仓库时需要，最好将其离线存储在硬件中。有关保护和备份密钥的详细信息，请务必阅读如何管理 DCT 的密钥。

使用 Docker 内容信任签署镜像

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。这是建立在 Notary 功能集之上的。更多信息，请参阅 Notary GitHub 仓库。

签署镜像的一个先决条件是拥有一个附加了 Notary 服务器的 Docker Registry（例如 Docker Hub）。关于搭建自托管环境的说明可以在此处找到。

要签署 Docker 镜像，您需要一个委派密钥对。这些密钥可以在本地使用 $ docker trust key generate 生成，也可以由证书颁发机构生成。

首先，我们将委派私钥添加到本地 Docker 信任库中。（默认情况下，它存储在 ~/.docker/trust/ 中）。如果您使用 $ docker trust key generate 生成委派密钥，私钥会自动添加到本地信任存储中。如果您要导入一个单独的密钥，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，如果您有现有密钥：

$ 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，我们需要将委派公钥添加到 Notary 服务器；这特定于 Notary 中的某个镜像仓库，称为全局唯一名称 (Global Unique Name, GUN)。如果这是您第一次向该仓库添加委派，此命令还将使用本地 Notary 规范根密钥来初始化仓库。要了解有关初始化仓库和委派角色的更多信息，请前往内容信任的委派。

$ 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，我们将使用委派私钥签署特定标签并将其推送到镜像仓库。

$ 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，一旦密钥被导入，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 命令移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 内容信任强制执行客户端策略

在 Docker 客户端中，内容信任默认是禁用的。要启用它，请将 DOCKER_CONTENT_TRUST 环境变量设置为 1。这将阻止用户使用带标签的镜像，除非它们包含签名。

当在 Docker 客户端中启用 DCT 时，操作带标签镜像的 docker CLI 命令必须要么有内容签名，要么有明确的内容哈希。与 DCT 一起操作的命令有：

  • push
  • build
  • create
  • pull
  • run

例如，在启用 DCT 的情况下，docker pull someimage:latest 只有在 someimage:latest 已签名的情况下才会成功。但是，只要哈希存在，使用明确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
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