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Docker基础系列之TLS和CA认证

1. 引言

我们日常工作当中会遇到这些需求：

• 监控Docker容器
• 在idea开发工具中连接Docker，直接发布至服务器
• Jenkins连接Docker

为了更便捷地连接Docker服务器，Docker服务器需要开放2375端口才能连接docker，但如果开放了端口没有做任何安全保护，会引起安全漏洞，被人入侵、挖矿、CPU飙升这些情况都有发生，任何知道你IP的人，都可以管理这台主机上的容器和镜像，非常不安全，这个时候TLS和CA就闪亮登场。。。

2. 初识TLS和CA

Docker TLS（Transport Layer Security）和 CA（Certificate Authority）是用于加密和认证 Docker 守护进程与客户端之间通信的一种机制。

1. TLS（Transport Layer Security）：

   • TLS 是一种加密通信协议，用于确保通信过程中的数据传输安全。
   • 在 Docker 中，TLS 可以用于加密 Docker 守护进程与客户端（如 Docker CLI、Docker Compose 等）之间的通信，以防止数据在传输过程中被窃取或篡改。

2. CA（Certificate Authority）：

   • CA 是证书颁发机构的缩写，负责签发和管理数字证书。
   • 在使用 TLS 加密通信时，CA 用于签发和管理用于认证通信双方身份的数字证书。
   • 在 Docker 中，CA 通常会签发 Docker 守护进程和客户端之间通信所需的数字证书，用于认证双方的身份，确保通信的安全性。

在配置 Docker TLS 时，通常会生成一组证书和私钥，并使用 CA 签名这些证书，然后将这些证书分发给 Docker 守护进程和客户端。客户端使用证书与私钥来进行身份验证，而 Docker 守护进程使用 CA 颁发的证书验证客户端的身份。这样就建立了一种安全的通信机制，确保 Docker 守护进程与客户端之间的通信是加密的、受信任的。

3. 开启TLS和CA认证

3.1 生成证书

• 生成CA证书的shell脚本

创建证书存放目录

# /mydata/cert/docker这个目录改了下面相关都得改 自己替换 mkdir -p /mydata/cert/script /mydata/cert/docker #cert文件目录   

查看服务器主机名

hostname

创建脚本文件

vim /mydata/cert/script/auto-cert.sh   #编辑脚本

脚本命令如下：

#!/bin/bash# 一键生成TLS和CA证书# Create : 2024-03-27
# Update : 2024-03-27
# @Autor : xiaomuchong# 服务器主机名
SERVER="Docker110"
# 密码
PASSWORD="xmc@2011"
# 国家
COUNTRY="CN"
# 省份
STATE="四川省"
# 城市
CITY="成都市"
# 机构名称
ORGANIZATION="佳缘科技"
# 机构单位
ORGANIZATIONAL_UNIT="医疗事业部"
# 邮箱
EMAIL="17501123@qq.com"
# 创建ca证书目录
mkdir -p /mydata/cert/docker
# 进入ca证书目录
cd /mydata/cert/docker# 生成CA密钥
openssl genrsa -aes256 -passout pass:$PASSWORD  -out ca.pem 2048# 生成CA证书
openssl req -new -x509 -passin "pass:$PASSWORD" -days 3650 -key ca.pem -sha256 -out ca-cert.pem -subj "/C=$COUNTRY/ST=$STATE/L=$CITY/O=$ORGANIZATION/OU=$ORGANIZATIONAL_UNIT/CN=$SERVER/emailAddress=$EMAIL"# 生成服务端密钥
openssl genrsa -out server-key.pem 2048# 生成服务端证书签名的请求文件
openssl req -subj "/CN=$SERVER" -new -key server-key.pem -out server-req.csr# 生成服务端证书
openssl x509 -req -days 3650 -in server-req.csr -CA ca-cert.pem -CAkey ca.pem -passin "pass:$PASSWORD" -CAcreateserial -out server-cert.pem# 生成客户端密钥
openssl genrsa -out key.pem 2048# 生成客户端证书签名的请求文件
openssl req -subj '/CN=client' -new -key key.pem -out client-req.csr# 生成客户端证书
sh -c 'echo "extendedKeyUsage=clientAuth" >> extfile.cnf'
openssl x509 -req -days 3650 -in client-req.csr -CA ca-cert.pem -CAkey ca.pem  -passin "pass:$PASSWORD" -CAcreateserial -out cert.pem -extfile extfile.cnf# 更改密钥权限
chmod 0400 ca.pem server-key.pem key.pem
# 更改证书权限
chmod 0444 ca-cert.pem server-cert.pem cert.pem
# 删除无用文件
rm ca-cert.srl client-req.csr server-req.csr extfile.cnf

加入脚本命令保存

• 赋予执行权限

chmod +x auto-cert.sh

• 执行

./auto-cert.sh

• 生成的文件说明

ca.srl：CA签发证书的序列号记录文件
ca-key.pem：CA密钥
ca.pem：CA证书server-req.csr：服务端证书签名请求文件
server-key.pem：服务端密钥
server-cert.pem：服务端证书client-req.csr：客户端证书签名请求文件
extfile.cnf：客户端证书扩展配置文件
key.pem：客户端密钥
cert.pem：客户端证书

• 另外还可以采用交互式shell脚本生成证书（上述两种方式任选其一），脚本如下：

#!/bin/bash 
if [ -z $1 ];then
echo '请输入服务器ip'
exit 0
fi
HOST=$1
# 创建证书存放目录
mkdir -p /mydata/cert/docker
cd /mydata/cert/docker# 生成CA密钥
openssl genrsa -aes256 -out ca-key.pem 4096
# 生成CA证书
openssl req -new -x509 -days 365 -key ca-key.pem -sha256 -out ca.pem# 生成服务端密钥
openssl genrsa -out server-key.pem 4096
# 生成服务端证书签名的请求文件
openssl req -subj "/CN=$HOST" -sha256 -new -key server-key.pem -out server.csr
# 配置白名单，推荐配置0.0.0.0，允许所有IP连接但只有证书才可以连接成功
echo subjectAltName = DNS:$HOST,IP:$HOST,IP:0.0.0.0,IP:127.0.0.1 > extfile.cnf
# 生成服务端证书
openssl x509 -req -days 365 -sha256 -in server.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out server-cert.pem -extfile extfile.cnf# 生成客户端密钥
openssl genrsa -out key.pem 4096
# 生成客户端证书签名的请求文件
openssl req -subj '/CN=client' -new -key key.pem -out client.csr
echo extendedKeyUsage = clientAuth > extfile.cnf
# 生成客户端证书
openssl x509 -req -days 365 -sha256 -in client.csr -CA ca.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out cert.pem -extfile extfile.cnf# 更改密钥权限
chmod -v 0400 ca-key.pem key.pem server-key.pem
# 更改证书权限
chmod -v 0444 ca.pem server-cert.pem cert.pem# 删除无用文件
rm -v client.csr server.csr

3.2 配置TLS

# 编辑文件(有的在这个位置：/usr/lib/systemd/system/docker.service)
vim /etc/systemd/system/docker.service# 修改内容,注意证书的指定位置
ExecStart=/usr/bin/dockerd \
--tlsverify \
--tlscacert=/mydata/cert/docker/ca-cert.pem \
--tlscert=/mydata/cert/docker/server-cert.pem \
--tlskey=/mydata/cert/docker/server-key.pem \
-H unix:///var/run/docker.sock \
-H tcp://0.0.0.0:2375# 重启服务
systemctl daemon-reload && systemctl restart docker

/etc/systemd/system/docker.service 和 /usr/lib/systemd/system/docker.service 都是 Docker 服务的 systemd 单元文件，但它们的作用和使用方式略有不同：

1. /etc/systemd/system/docker.service:

   • 这个路径下的文件是系统管理员或用户自定义的 systemd 单元文件，通常用于覆盖默认的 Docker 服务配置。
   • 系统管理员或用户可以在此文件中定义自己的 Docker 服务配置，如修改默认的启动参数、环境变量等。
   • 当存在 /etc/systemd/system/docker.service 文件时，系统会优先使用该文件中定义的配置启动 Docker 服务，而不是使用默认的 /usr/lib/systemd/system/docker.service 文件。
   • 这种方式允许用户在不修改系统提供的默认配置的情况下，自定义 Docker 服务的行为。

2. /usr/lib/systemd/system/docker.service:

   • 这个路径下的文件是 Docker 软件包提供的默认 systemd 单元文件，用于定义 Docker 服务的启动参数、环境变量等默认配置。
   • 这个文件通常由 Docker 软件包安装程序提供，并且在安装 Docker 软件包时会自动创建。
   • 如果系统中不存在 /etc/systemd/system/docker.service 文件，那么 Docker 服务会使用这个默认的 systemd 单元文件进行启动。
   • 一般情况下，不建议直接修改这个文件，因为它可能会在 Docker 软件包的升级过程中被覆盖或修改。

总体来说，/etc/systemd/system/docker.service 文件用于用户自定义 Docker 服务的配置，而 /usr/lib/systemd/system/docker.service 文件是 Docker 软件包提供的默认配置文件。

4. 参考和感谢

Docker开启TLS和CA认证, 解决暴露2375端口引发的安全漏洞, 并使用idea连接并推送镜像

Docker开启TLS和CA认证