一、云原生安全发展趋势

1. 云原生概念的提出与演变

   • 2013年，Pivotal公司首次提出了云原生概念。
   • 2015年，Pivotal公司在其所撰写的书中第一次正式定义了云原生的五个因素：符合云原生应用12因素、面向微服务架构、自服务敏捷架构、基于API的协作、具有抗脆弱性能。
   • 同年，云原生计算基金会（CNCF）成立，并对云原生进行了定义：应用容器化、面向微服务架构、应用支持容器的编排调度。
   • 2018年，随着云原生技术的发展，CNCF根据最新的云原生基础架构设施，重新对云原生进行了定义：容器化、服务网格、微服务、不可变的基础设施、声明式的API。

2. 云原生操作系统与基础设施的发展

   • 容器化使操作系统的功能与特性进一步精简，为满足云原生定义中不可变基础设施的条件，云原生操作系统应运而生。
   • 云原生操作系统的特点是高度精简的内核，只保留容器相关的依赖库，使用容器客户端作为包管理器。
   • 所有进程必须运行在容器中，操作系统的宿主机上不能安装任何应用程序，保证操作系统是完全不可变的。
   • 随着技术的发展，Serverless无服务器技术成为最新的流行趋势。

二、云原生安全风险

云原生环境中面临的安全风险主要包括以下几个方面：

1. 镜像安全

   • 相较于基础设施安全，云原生领域更加关注性能优化与基础设施容器化。
   • DockerHub镜像中，51%存在高危漏洞，80%存在中低危漏洞。
   • 企业构建镜像时，90%的情况下需要从DockerHub上下载镜像，存在安全隐患。

2. 镜像仓库安全

   • 企业不可能将所有的研发的镜像、业务镜像上传到一个公开的镜像仓库中，源代码需要存放在企业仓库。
   • 企业仓库同样存在安全漏洞，可能被黑客利用替换镜像。

3. 集群组件安全

   • Docker、K8S、Open Shift等集群组件存在多个漏洞。
   • 黑客可通过漏洞入侵集群，继续访问其他容器。

4. 容器网络风险

   • 云原生中IP是动态的，传统防火墙无法配置对应IP地址。
   • 容器服务每天更新，每次更新IP都会变化，原网络策略失效。

5. 微服务风险

   • 业务镜像有漏洞可能引发内置式镜像组件漏洞。
   • 开发人员引用的API或使用的开发框架存在漏洞，打包到镜像中会出现问题。

三、云原生安全架构设计

为了应对云原生环境中的安全风险，需要构建一个完善的安全架构设计。云原生安全架构设计主要包括以下几个方面：

1. 身份验证和访问控制

   • 确保只有经过身份验证的用户才能访问应用程序的敏感信息和功能。

2. 数据保护

   • 加密敏感数据，安全存储和传输数据，防止数据泄露和篡改。

3. 安全漏洞检测

   • 自动扫描应用程序代码和配置文件中的安全漏洞，快速发现并修复问题。

4. 运行时防护

   • 实施运行时的安全保护措施，包括入侵检测、容器隔离和恶意代码检测等。

5. 安全审计和日志管理

   • 记录应用程序的安全事件和操作日志，以供追溯和分析。

四、云原生安全工具链构建与集成实践

为了构建云原生安全工具链，首先需要进行安全需求分析，以确保工具链的功能和特性能够满足安全需求。基于以上安全架构设计，可以构建以下云原生安全工具链：

1. 静态代码分析工具

   • 静态代码分析工具可以帮助开发人员在应用程序源代码级别发现潜在的安全漏洞和编码错误。
   • 该工具会对代码进行静态分析，识别出一些常见的安全问题，如跨站脚本攻击、SQL注入和敏感数据泄露等。
   • 开发人员可以在开发过程中集成这样的工具，对代码进行扫描并及时修复问题。

2. 身份验证和授权工具

   • 身份验证和授权是保护云原生应用的关键环节。
   • 构建一个可靠的身份验证和授权工具，能够确保只有授权用户才能访问应用程序的敏感资源。
   • 可以使用身份提供商（Identity Provider）来管理用户的身份验证和授权过程，例如使用OAuth或OpenID Connect等标准协议。

3. 数据加密工具

   • 对于存储和传输的敏感数据，需要采用加密的方式进行保护。
   • 可以使用数据加密工具对数据进行加密，并确保在传输和存储过程中的安全性。
   • 同时，确保加密算法和密钥管理的可靠性，以免造成安全漏洞。

4. 容器安全工具

   • 由于云原生应用通常基于容器技术进行部署，容器的安全性也是关键问题。
   • 可以使用容器安全工具进行容器镜像的漏洞扫描，检测潜在的安全风险。
   • 此外，通过容器隔离和权限管理，确保容器的运行环境独立和安全。

5. 安全审计和日志管理工具

   • 建立一个完善的安全审计和日志管理系统，能够帮助追踪和分析应用程序的安全事件和操作日志。
   • 这样可以及时发现潜在的安全问题，并通过日志分析等手段进行安全事件的溯源和应对。

五、云原生安全工具链集成实践

将上述云原生安全工具链集成到开发流程中，可以显著提升应用的安全性。以下是一个具体的集成实践案例：

1. 案例背景

   • 某制造业企业是国内领先的智能生活服务解决方案提供商，服务于衣、食、住等智慧生活场景。
   • 该企业在制造业领域发展至今，已经拥有上百个制造中心和上万名员工，为全球用户提供个性化的智慧生活。
   • 该企业是制造业领域最早一批落地云原生化的企业之一，成功实施云原生，成为制造业及其他行业云原生化的样板工程。

2. 云原生环境洞察

   • 伴随着分布式云计算的兴起，传统制造业向服务化转型，从劳动密集型工厂模式向技术驱动的智能制造模式转型。
   • 该企业拥有众多开发人员和独立的数据中心，但数据中心的资源无法实现弹性供给，资源利用率低。
   • 该企业的业务应用场景极为复杂且生命周期持续变短，业务数字化的需求呈现激增之势。
   • 产品更新迭代频率变快，对产品创新化、生产智能化、服务敏捷化等提出了更高的要求。

3. 云原生安全工具链集成

   • 为了满足不断变化的用户期望，跟上下一阶段的增长需求和更安全的构建应用的需要，该企业决定将IT基础设施向云端转移。
   • 采用敏捷的DevOps流程实现高效率的开发运维，利用容器等云原生技术更快的构建和部署应用程序。
   • 该企业希望构建起一个全新的云原生安全架构防护体系，经过调研后选择了某云原生安全产品。
   • 该产品能够为企业解决在测试环境、预发布环境、生产环境等场景下的安全防护问题，助力企业在“构建阶段”实现“上线即安全”，在“运行时阶段”实现“完全自适应”。

4. 安全实践效果

   • 在构建阶段，该产品提供了全面的、早期的安全问题检测服务，集合镜像深度检查、漏洞扫描、动态威胁分析等能力，保证镜像进入生产环境后的安全。
   • 在运行时阶段，基于零信任模型，实现自适应安全，为企业的容器工作负载提供了安全防护，如漏洞利用防护、微隔离、风险检测、恶意软件扫描、安全响应等。
   • 该产品还从国家等保等要求出发，为企业创建基线扫描，使基线检查结果可视化呈现，同时配置K8s集群，保护K8s安全。

5. 云原生安全实践价值

   • 对于运维团队而言，IT支持服务的持续标准化和自动化减少了基础设施供应时间，实现了快速构建和部署，降低了运维成本，实现了数字化的安全运维。
   • 对于业务团队而言，业务需求能够更快速的得到响应和实现，缩短了业务周期，从而能够进一步优化客户体验，实现用户价值和云上业务安全的构建。
   • 对于安全团队而言，可以借助更高效的安全工具和产品，有效的处理安全事件，将安全事件发生的频次降到最低。

六、结论

随着云原生技术的不断发展，越来越多的企业开始将其应用迁移到云原生环境中。然而，云原生环境带来的不仅是技术上的便利，还伴随着一系列新的安全风险。为了确保云原生应用的安全性，构建一个完善的云原生安全工具链并将其集成到开发流程中显得尤为重要。

本文详细介绍了云原生安全的发展趋势、安全风险、安全架构设计、安全工具链构建与集成实践等方面的内容。通过具体的案例分析，展示了云原生安全工具链在实际应用中的效果和价值。希望本文能够为开发工程师们提供一些有益的参考和启示，共同推动云原生技术的安全发展。

在未来的工作中，我们将继续关注云原生安全领域的发展动态，不断探索和实践新的安全技术和工具，为企业提供更加全面和高效的安全保障。同时，我们也希望与业界同仁们加强交流与合作，共同推动云原生安全技术的创新与发展。