為什么虛擬機(jī)比容器更安全

我們常說，“HTTPS安全”，或者“HTTP不安全”。但我們真正的意思是，“HTTPS更難以竊聽，難以進(jìn)行中間人攻擊”，或者“電腦小白都能偷聽HTTP通信”。

然而，HTTPS已經(jīng)被黑過了，而某些情況下，HTTP已足夠安全。而且，一旦在支持HTTPS的常用實(shí)現(xiàn)中發(fā)現(xiàn)可利用的缺陷(想想OpenSSL和心臟滴血)，HTTPS就會在該實(shí)現(xiàn)被修正之前都被當(dāng)成入侵的門道。

HTTP和HTTPS是IETF(互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組) RFC 7230-7237和2828中定義的協(xié)議。HTTPS被設(shè)計(jì)成HTTP的安全版本，但說HTTPS安全而HTTP不安全，卻隱藏了重要的例外情況。

虛擬機(jī)(VM)和容器的定義沒那么嚴(yán)格，也沒有被特意設(shè)計(jì)成誰比誰更安全。因此，這里面的安全問題就更加隱晦了。

為什么虛擬機(jī)比容器更安全

分治法，在戰(zhàn)爭和軟件界都是制勝法寶。架構(gòu)師將單一復(fù)雜安全問題分解為更簡單的多個(gè)問題時(shí)，大多數(shù)情況下，結(jié)果都會比包攬所有問題的單個(gè)解決方案更安全。

容器，就是一個(gè)將分治法水平鋪開到多個(gè)應(yīng)用中的例子。通過將每個(gè)應(yīng)用限制在自己的范圍里，單個(gè)應(yīng)用中的弱點(diǎn)便不能影響到其他容器中的應(yīng)用。VM同樣采用分治思想，但它們的隔離又更進(jìn)了一步。

被隔離應(yīng)用中的漏洞不能直接影響到其他應(yīng)用，但被隔離應(yīng)用會破壞與其他容器共享的操作系統(tǒng)(OS)，進(jìn)而影響到所有容器。共享操作系統(tǒng)的情況下，應(yīng)用、容器和OS實(shí)現(xiàn)棧中任意一點(diǎn)上的缺陷，都可以令整個(gè)堆棧的安全性失效，侵害到物理機(jī)器。

虛擬化之類的分層架構(gòu)，則將每個(gè)應(yīng)用的執(zhí)行棧從上到下從軟件到硬件地隔離開，清除掉共享OS造成應(yīng)用間相互影響的可能性。另外，每個(gè)應(yīng)用棧與硬件之間的接口都有定義，從而限制了濫用可能。這給各應(yīng)用間獨(dú)善其身創(chuàng)造了格外堅(jiān)實(shí)的邊界。

虛擬機(jī)管理程序控制著客戶OS與硬件間的交互，VM就是通過該管理程序隔離開了控制用戶活動的OS。VM客戶OS控制著用戶活動，但不參與硬件交互。某應(yīng)用或客戶OS中的漏洞，不可能影響到物理硬件或其他VM。VM客戶OS和支持容器的OS相同的時(shí)候(這種情況很常見)，OS上會破壞所有其他容器的漏洞，卻不會危害到其他VM。由此，VM不僅水平分隔應(yīng)用，也縱向隔離了OS和底層硬件。

VM開銷

VM提供的額外安全性是有代價(jià)的。計(jì)算系統(tǒng)中，控制轉(zhuǎn)移往往開銷巨大，從處理器周期和其他資源耗用上都可以呈現(xiàn)出來。執(zhí)行棧需要存儲和重置，外部操作可能不得不掛起或允許繼續(xù)完成，諸如此類。

客戶OS和虛擬機(jī)管理程序間的切換開銷很大，且經(jīng)常發(fā)生。即便處理器芯片中燒錄進(jìn)特殊控制指令，控制轉(zhuǎn)移開銷也降低了VM的整體效率。這種降低很巨大嗎？難說?？梢酝ㄟ^管理控制轉(zhuǎn)移，來調(diào)整應(yīng)用，減低開銷；大多數(shù)服務(wù)器處理器如今也設(shè)計(jì)成了簡化控制轉(zhuǎn)移的類型。換句話說，效率降低大不大，取決于應(yīng)用和服務(wù)器，但“開銷不可能被完全清除”這一點(diǎn)是毫無爭議的。

虛擬機(jī)管理程序漏洞

更糟糕的是，VM架構(gòu)中的分隔層還引發(fā)了另一個(gè)潛藏的幽靈：虛擬機(jī)管理器漏洞。虛擬機(jī)管理程序被破壞，可能導(dǎo)致牽一發(fā)而動全身的巨大后果，尤其是在公共云環(huán)境中?？梢韵胍?，僅僅一個(gè)漏洞利用，就可以讓一名黑客，在控制著其他公共云消費(fèi)者應(yīng)用的VM上執(zhí)行代碼，掌控公共云的一部分。

再堅(jiān)如磐石的架構(gòu)，也會有可大幅削弱系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)缺陷。虛擬機(jī)管理器被黑事件常常被大言不慚的聲明搪塞過去：理由是虛擬機(jī)管理程序太簡單了，而且寫得很完美，也經(jīng)過了超仔細(xì)的審查，所以永遠(yuǎn)不會出故障，不會被黑。虛擬機(jī)管理程序漏洞利用的破壞性堪比WannaCry，但也不用太擔(dān)心這一點(diǎn)。不過，心臟滴血確實(shí)發(fā)生了，而OpenSSL的代碼行數(shù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及虛擬機(jī)管理程序多。

目前為止還沒出現(xiàn)什么重大虛擬機(jī)管理程序安全事件。但稍微瞄一眼通用漏洞與暴露(CVE)數(shù)據(jù)庫，就可以知道研究人員們確實(shí)找到了可以利用的虛擬機(jī)管理程序漏洞。虛擬機(jī)管理程序開發(fā)者和廠商的補(bǔ)丁速度倒是也不算慢。2017年3月，微軟發(fā)布安全公告 MS17-008，記錄了7個(gè)已打補(bǔ)丁的Hyper-V虛擬機(jī)管理程序漏洞——全部被認(rèn)定為關(guān)鍵級別漏洞。

VM比容器的安全性更高，但我們也必須仔細(xì)審查VM系統(tǒng)的安全。而且，容器和VM往往捆綁在一起，需要注意的點(diǎn)還很多。