軟件的開發(fā)、部署和管理模式已經(jīng)因云原生架構(gòu)而發(fā)生了根本性的變革。盡管它在可擴(kuò)展性、彈性和靈活性上提供了巨大優(yōu)勢，但同時也帶來了一些特有的安全挑戰(zhàn)。

這些挑戰(zhàn)與傳統(tǒng)單體應(yīng)用的安全問題有著顯著的區(qū)別。對于開發(fā)人員而言，理解這些差異至關(guān)重要。尤其是在現(xiàn)代云原生應(yīng)用程序中，既有傳統(tǒng)安全挑戰(zhàn)又有新興安全問題，這要求開發(fā)者進(jìn)行全面應(yīng)對。

本文將介紹六種用于構(gòu)建安全、彈性和可擴(kuò)展的云原生應(yīng)用程序的關(guān)鍵安全編程最佳實(shí)踐。這些實(shí)踐不僅是理想選擇，更是構(gòu)筑任何云原生應(yīng)用程序綜合安全架構(gòu)的基石。

云原生應(yīng)用的六大安全最佳實(shí)踐

零信任架構(gòu)

輸入驗(yàn)證

網(wǎng)絡(luò)暴露控制

安全的文件存儲

最小權(quán)限原則

日志數(shù)據(jù)脫敏

零信任架構(gòu)

在云原生生態(tài)中，微服務(wù)的模塊化設(shè)計既有其優(yōu)勢，也伴隨著挑戰(zhàn)。在開發(fā)微服務(wù)時，我們不能預(yù)設(shè)它們在更廣泛應(yīng)用程序中的具體使用方式。微服務(wù)的核心特征是可復(fù)用性和模塊化，這意味著最初為特定目的設(shè)計的微服務(wù)，可能在未來被用于具有完全不同安全要求的應(yīng)用中。

因此，在云原生環(huán)境中，對每個微服務(wù)采用零信任的策略是至關(guān)重要的。這種方法保證各個服務(wù)之間不會盲目信任，進(jìn)而無論如何使用，都能提升每個微服務(wù)的安全防護(hù)水平。零信任的兩個核心組成部分是微分段和服務(wù)間認(rèn)證。

微分段是將應(yīng)用程序拆分成更小、更易于管理的部分（即微服務(wù)），并為每個部分實(shí)施獨(dú)立的安全措施。這樣，即使某個部分受到攻擊，其影響也能被限制在最小范圍內(nèi)。比如，在云原生電商應(yīng)用中，可將庫存管理、支付處理和用戶認(rèn)證拆分為獨(dú)立微服務(wù)，并為每個服務(wù)實(shí)施合適的安全措施。

服務(wù)間認(rèn)證不僅限于用戶驗(yàn)證，它還確保了服務(wù)之間在交換數(shù)據(jù)前相互驗(yàn)證身份。這可以通過相互 TLS（mTLS）等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。比如，在電商平臺中，庫存微服務(wù)在請求支付微服務(wù)提供支付信息時，可以利用相互 TLS 進(jìn)行雙方身份的驗(yàn)證。

輸入驗(yàn)證

攻擊手段，如 SQL 注入和文件路徑遍歷，常通過利用弱輸入驗(yàn)證機(jī)制來實(shí)施。在一個包含多個 API 的云原生應(yīng)用程序中，這種攻擊的風(fēng)險更加突出。因此，對每個輸入進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)證和清洗是維護(hù)安全的關(guān)鍵。所有數(shù)據(jù)，無論來源于終端用戶、其他服務(wù)還是內(nèi)部數(shù)據(jù)庫，都應(yīng)被視為潛在的安全威脅。

嚴(yán)格的 API 安全措施包括實(shí)施類型檢查、邊界驗(yàn)證和建立白名單。類型檢查和邊界驗(yàn)證要求驗(yàn)證輸入數(shù)據(jù)的類型，確保它們符合預(yù)期，并為不同類型的輸入設(shè)定限制，防止溢出、下溢或其他基于惡意輸入的攻擊。

舉例來說，一個電商網(wǎng)站的“購買數(shù)量”字段應(yīng)只接受正整數(shù)，拒絕負(fù)數(shù)或非數(shù)字字符，并可能設(shè)定最大數(shù)量限制（如 100），以防大量虛假或有害的訂單。

白名單機(jī)制涉及維護(hù)一個允許的輸入或值范圍列表，僅接受符合這些預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的輸入。例如，一個用于自定義功能的 API 若接受顏色輸入，則應(yīng)使用白名單來限制特定的顏色代碼，如用 #FF0000 代表紅色。

網(wǎng)絡(luò)暴露控制

應(yīng)用程序在互聯(lián)網(wǎng)上暴露的部分越多，其攻擊面就越廣。這對于云原生應(yīng)用程序尤其重要，其功能通常分布在眾多松散耦合的服務(wù)之間。通過限制僅將互聯(lián)網(wǎng)訪問權(quán)限賦予必需組件，可以減少潛在的攻擊入口。關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)暴露控制措施包括防火墻規(guī)則、虛擬私有云（VPC）的配置和管理配置漂移。

應(yīng)用高級防火墻設(shè)置以封鎖所有不必要的端口，并通過網(wǎng)絡(luò)分段來隔離不同服務(wù)，最小化每項(xiàng)服務(wù)的暴露程度。例如，可以將支付網(wǎng)關(guān)與主應(yīng)用服務(wù)隔離，確保即使一個服務(wù)被攻破，其他服務(wù)依然安全。

部署 VPC 以隔離應(yīng)用程序的不同部分，包括為不同服務(wù)類型設(shè)置獨(dú)立的子網(wǎng)，并通過網(wǎng)絡(luò)訪問控制列表（ACL）來限制它們之間的流量。例如，可將電商應(yīng)用劃分為用戶認(rèn)證、產(chǎn)品目錄和支付處理等不同的 VPC。

監(jiān)控服務(wù)配置的漂移情況。通常，由于其他地方的變更，內(nèi)部服務(wù)可能無意間被公開暴露，例如為適應(yīng)與無關(guān)的 API 請求的修改。對任何意外的配置更改設(shè)置警報，并及時處理任何漂移情況。

例如，假設(shè)一個僅供管理層使用的內(nèi)部報告服務(wù)，因無關(guān)的 API 變更而意外暴露給普通員工或公眾，配置漂移管理工具能夠提醒開發(fā)團(tuán)隊(duì)這一變化，并促使他們立即進(jìn)行修復(fù)。

安全文件存儲

在存儲數(shù)據(jù)時，尤其是涉及敏感信息的文件，需要采取更高級別的安全措施。雖然數(shù)據(jù)庫本身存在安全風(fēng)險，但不當(dāng)處理的文件存儲可能更加危險。存儲的文件，尤其是包含敏感數(shù)據(jù)的文件，應(yīng)在不被訪問或使用時（即靜止?fàn)顟B(tài)）進(jìn)行加密。此外，還需要嚴(yán)格的訪問控制措施，以限制對這些文件的訪問權(quán)限。

安全文件存儲的實(shí)踐包括對文件進(jìn)行靜態(tài)加密和實(shí)施基于角色的訪問控制（RBAC），同時也要特別注意臨時文件的安全管理，因?yàn)檫@些“臨時”文件可能并非真正的臨時。

為確保數(shù)據(jù)存儲的安全性，應(yīng)始終采用由存儲平臺提供的內(nèi)置加密技術(shù)。即使攻擊者獲得了物理存儲設(shè)備，加密也使得數(shù)據(jù)無法被讀取。例如，在云存儲解決方案中，使用內(nèi)置的加密方法對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，然后再存儲。

實(shí)施基于角色的訪問控制來管理對存儲文件的訪問，并記錄所有訪問活動以形成審計跟蹤。例如，在醫(yī)療保健應(yīng)用程序中，可能只允許某些醫(yī)療人員訪問病人記錄。

在處理或調(diào)試過程中產(chǎn)生的臨時文件需小心處理，以防它們不經(jīng)意間包含敏感信息。應(yīng)實(shí)施自動化清理這些文件的程序，并確保它們不會超出必要時間存留。

例如，如果開發(fā)人員在排查用戶認(rèn)證問題時生成了臨時日志，那么在問題解決后自動清除這些日志就至關(guān)重要，以確保敏感數(shù)據(jù)不會遺留。要記住，疏忽可能導(dǎo)致安全漏洞（即便是像微軟這樣的大公司也不能幸免），因此在清理過程中保持警覺至關(guān)重要。

最小權(quán)限原則

在云原生應(yīng)用程序開發(fā)中實(shí)行最小權(quán)限原則是非常重要的。服務(wù)應(yīng)僅具備執(zhí)行其功能所必需的權(quán)限，這樣可以最大限度地減少一個服務(wù)被攻破后用于攻擊系統(tǒng)其他部分的風(fēng)險。在代碼中應(yīng)用最小權(quán)限原則的具體做法包括限定權(quán)限范圍、使用臨時憑證和定期進(jìn)行權(quán)限審計。

細(xì)化權(quán)限設(shè)置，確保其與每個組件的具體職責(zé)相匹配。例如，API的權(quán)限設(shè)置經(jīng)常被忽視。你的 API 真的需要讀寫權(quán)限嗎？如果是的話，可以考慮將其拆分為兩個不同的 API，并在每個 API 中僅授予必需的最小權(quán)限。

例如，一個用戶注冊服務(wù)（可能需要修改數(shù)據(jù)）應(yīng)該擁有與僅提供數(shù)據(jù)報告的只讀服務(wù)不同的權(quán)限范圍。

對于需要更多權(quán)限的操作，使用短期憑證，并確保這些憑證在任務(wù)完成后立即失效。例如，在進(jìn)行需要較高權(quán)限的備份操作時，可以使用臨時憑證，并在備份完成后立即使其失效。

定期且頻繁地進(jìn)行審計，以識別權(quán)限設(shè)置過于寬松的情況，并采取糾正措施。自動化工具可以用于標(biāo)記這些過度權(quán)限并提出改進(jìn)建議。例如，定期使用自動化審計工具審查系統(tǒng)的角色和權(quán)限，突出顯示任何權(quán)限過大的情況，并采取相應(yīng)措施將這些權(quán)限范圍縮小。

日志數(shù)據(jù)脫敏

日志記錄是監(jiān)控和調(diào)試的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但日志中可能含有敏感信息。數(shù)據(jù)脫敏能夠確保當(dāng)敏感信息出現(xiàn)在日志中時，它們被替換為屏蔽版本，從而降低數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險。實(shí)施數(shù)據(jù)脫敏的關(guān)鍵步驟包括自動化編輯工具的使用、集中式日志管理和嚴(yán)格的日志保留政策。

采用專業(yè)軟件工具自動識別并編輯日志中的敏感信息。這些工具可以被編程來識別社會安全號碼、信用卡號碼或密碼等敏感信息的模式。例如，在金融應(yīng)用中，確保在記錄日志前自動編輯掉信用卡信息，僅保留用于參考的最后四位數(shù)字。

部署集中化日志管理系統(tǒng)，匯總來自不同來源的日志。這不僅加強(qiáng)監(jiān)控，還確保脫敏和編輯策略在所有日志上統(tǒng)一應(yīng)用，減少敏感數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險。例如，在多個微服務(wù)的分布式云原生應(yīng)用中，將所有服務(wù)的日志匯總到一個中心系統(tǒng)中，確保所有傳入日志統(tǒng)一應(yīng)用數(shù)據(jù)脫敏規(guī)則。

制定嚴(yán)格的日志保留政策，并與任何合規(guī)要求保持一致。自動刪除超出保留期限的日志。例如，為了遵守歐盟通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例（General Data Protection Regulation，簡稱 GDPR），設(shè)定包含個人數(shù)據(jù)的日志在 30 天后自動刪除，除非出于審計或法律原因需要保留。

朝著更優(yōu)秀的安全實(shí)踐邁進(jìn)

構(gòu)建安全、彈性和可擴(kuò)展的云原生應(yīng)用程序需要與傳統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)不同的最佳實(shí)踐。關(guān)鍵是從零信任架構(gòu)到日志數(shù)據(jù)脫敏，將這些實(shí)踐盡早整合到開發(fā)生命周期中，使安全成為設(shè)計和部署過程中不可或缺的一部分。

同時，了解在實(shí)際開發(fā)環(huán)境中實(shí)施這些安全實(shí)踐所面臨的挑戰(zhàn)也非常重要。在快節(jié)奏的開發(fā)環(huán)境中，整合所有這些安全實(shí)踐看似一項(xiàng)艱巨任務(wù)。然而，開發(fā)者必須意識到相關(guān)風(fēng)險。關(guān)鍵不是一蹴而就能達(dá)到完美，而是要優(yōu)先了解每種實(shí)踐，并根據(jù)特定應(yīng)用程序的需求和背景，策略性地決定何時整合哪些實(shí)踐。

隨著網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境的不斷發(fā)展，我們保護(hù)這些復(fù)雜、分布式系統(tǒng)的策略也必須跟上。理解本文闡述的實(shí)踐和見解，對于你制定出具有洞察力和靈活性的云原生應(yīng)用安全策略將大有裨益。