Kubernetes API Server 审计日志分析：安全事件追踪

好的，各位亲爱的云原生玩家们，欢迎来到今天的“Kubernetes API Server 审计日志分析：安全事件追踪”讲座！我是你们的老朋友，人称“云里雾里小能手”的云小匠。今天，咱们不谈虚的，直接上干货，一起扒一扒 Kubernetes API Server 审计日志的底裤，看看它到底能帮我们揪出哪些潜藏的安全威胁。

开场白：审计日志，云原生世界的“千里眼”

话说咱们在云原生世界里摸爬滚打，Kubernetes (K8s) 可是当之无愧的“扛把子”。它就像一个精密的乐高积木，把各种应用、服务拼凑在一起，构建出一个强大的云原生王国。但是，王国大了，难免会有一些“小毛贼”惦记着，想要偷偷摸摸搞点事情。

这时候，咱们的审计日志就派上用场了！它可以说是 K8s 的“千里眼”，能够记录下所有与 API Server 交互的蛛丝马迹，就像一个尽职尽责的保安，时刻监视着王国内的一举一动。有了它，咱们就能追踪安全事件，及时发现并处理潜在的威胁，确保云原生王国的安全稳定。

第一部分：什么是 Kubernetes API Server 审计日志？

首先，咱们得搞清楚，什么是 Kubernetes API Server 审计日志？简单来说，它就是一个详细记录所有 API Server 操作的日志文件。每一次对 K8s 集群的请求，无论是创建 Pod、修改 Deployment，还是删除 Service，都会被记录在审计日志中。

你可以把它想象成一个“监控录像”，记录了所有进入 K8s 王国的人和他们都干了些什么。有了这个“监控录像”，咱们就能回溯历史，调查安全事件，分析用户行为，甚至还能进行一些“犯罪预判”，防患于未然。

1.1 审计日志包含哪些信息？

审计日志包含了丰富的信息，主要包括以下几个方面：

• 请求者信息 (Request Identity): 谁发起的请求？ (比如用户名、IP 地址、用户组等)
• 请求内容 (Request Object): 请求了什么资源？ (比如 Pod、Deployment、Service 等)
• 请求操作 (Request Operation): 做了什么操作？ (比如创建、更新、删除、读取等)
• 请求结果 (Response Status): 请求成功了吗？ (比如成功、失败、错误码等)
• 请求时间戳 (Timestamp): 请求发生的时间。
• 事件的唯一ID (Request UID): 用于关联整个请求过程。

用一个表格来总结一下：

信息类型	描述	示例
请求者信息	标识发出请求的用户或服务账户。	{"kind":"User","apiVersion":"authentication.k8s.io/v1","metadata":{"name":"system:node:kubelet-node-1","uid":"..."},"groups":["system:nodes","system:authenticated"]}
请求内容	描述请求操作的目标资源。	{"kind":"Pod","apiVersion":"v1","metadata":{"name":"my-pod","namespace":"default","uid":"..."}}
请求操作	指示对资源执行的操作类型。	"verb":"create"
请求结果	显示请求操作的结果状态。	{"code":201,"status":"Created","message":"pod/my-pod created","reason":"Created","details":{"name":"my-pod","kind":"pod"},"metadata":{}}
请求时间戳	记录事件发生的确切时间。	"stageTimestamp":"2024-10-27T10:00:00.000Z"
事件唯一ID	用于跟踪和关联请求的唯一标识符。	"requestURI":"/api/v1/namespaces/default/pods","requestUID":"..."

1.2 审计级别 (Audit Levels):

K8s 提供了不同的审计级别，可以控制记录哪些事件。常用的审计级别包括：

• None: 不记录任何事件。
• Metadata: 只记录请求的元数据，比如请求者、请求资源等，不记录请求的具体内容。
• Request: 记录请求的元数据和请求的具体内容，但不记录响应内容。
• RequestResponse: 记录请求的元数据、请求的具体内容和响应内容。

你可以根据实际需求选择合适的审计级别。一般来说，为了保证安全性，建议选择 RequestResponse 级别，记录所有信息，以便进行更全面的分析。

第二部分：如何配置 Kubernetes API Server 审计日志？

配置审计日志需要修改 API Server 的配置文件，主要包括以下几个步骤：

1. 创建审计策略文件 (Audit Policy File):

审计策略文件定义了要审计哪些事件，以及审计的级别。你可以根据自己的需求自定义审计策略。一个简单的审计策略文件可能如下所示：

apiVersion: audit.k8s.io/v1
kind: Policy
metadata:
  name: default
rules:
  - level: RequestResponse
    users: ["system:unauthenticated"]
    verbs: ["get", "list", "watch"]
    resources:
      - groups: [""]
        resources: ["pods", "services", "namespaces"]
  - level: Metadata
    verbs: ["create", "update", "patch", "delete"]
    resources:
      - groups: ["apps"]
        resources: ["deployments", "statefulsets", "daemonsets"]
  - level: None
    users: ["kube-proxy", "kubelet"]

这个策略文件定义了三个规则：

• 对于未认证的用户，记录所有 get、list、watch 操作，审计级别为 RequestResponse。
• 对于所有用户，记录对 deployments、statefulsets、daemonsets 的 create、update、patch、delete 操作，审计级别为 Metadata。
• 对于 kube-proxy 和 kubelet 用户，不记录任何事件。

2. 修改 API Server 启动参数:

需要在 API Server 的启动参数中添加以下几个参数：

• --audit-policy-file=<审计策略文件路径>：指定审计策略文件的路径。
• --audit-log-path=<审计日志文件路径>：指定审计日志文件的路径。
• --audit-log-maxsize=<审计日志文件最大大小>：指定审计日志文件的最大大小，单位为 MB。
• --audit-log-maxbackup=<审计日志文件最大备份数>：指定审计日志文件的最大备份数。
• --audit-log-maxage=<审计日志文件最大保存天数>：指定审计日志文件的最大保存天数。

例如：

kube-apiserver --audit-policy-file=/etc/kubernetes/audit-policy.yaml --audit-log-path=/var/log/kubernetes/audit.log --audit-log-maxsize=100 --audit-log-maxbackup=10 --audit-log-maxage=30 ...

3. 重启 API Server:

修改完 API Server 的启动参数后，需要重启 API Server 才能使配置生效。

温馨提示: 配置审计日志时，要根据实际需求选择合适的审计级别和审计策略，避免记录过多或过少的信息。同时，要注意审计日志文件的存储安全，防止泄露敏感信息。

第三部分：如何分析 Kubernetes API Server 审计日志？

配置好审计日志后，最重要的就是如何分析这些日志，从中发现安全事件。审计日志通常是 JSON 格式的，比较复杂，需要借助一些工具来进行分析。

3.1 常用的审计日志分析工具:

• grep/awk/sed: 这些都是 Linux 系统自带的文本处理工具，可以用来搜索和过滤审计日志。
• jq: 一个轻量级的 JSON 处理器，可以用来解析和提取审计日志中的信息。
• Elasticsearch/Logstash/Kibana (ELK Stack): 一套强大的日志管理和分析平台，可以用来收集、存储、分析和可视化审计日志。
• Splunk: 另一款流行的日志管理和分析平台，功能强大，但价格也比较昂贵。
• 自定义脚本: 可以使用 Python、Go 等编程语言编写自定义脚本，来分析审计日志。

3.2 安全事件追踪案例:

接下来，咱们通过几个案例，来看看如何使用审计日志来追踪安全事件。

案例 1：发现未授权访问

假设咱们发现有用户尝试访问不属于他的资源，比如尝试删除其他用户的 Pod。

我们可以使用 grep 命令来搜索审计日志，查找是否有未授权访问的事件：

grep "Forbidden" /var/log/kubernetes/audit.log

如果找到类似下面的日志：

{
  "kind": "Event",
  "apiVersion": "audit.k8s.io/v1",
  "metadata": {
    "creationTimestamp": "2024-10-27T10:00:00Z",
    "name": "audit-event-1234567890",
    "namespace": "default",
    "selfLink": "/apis/audit.k8s.io/v1/namespaces/default/events/audit-event-1234567890",
    "uid": "abcdefg-1234-5678-9012-hijklmnopqrst"
  },
  "stage": "ResponseComplete",
  "requestReceivedTimestamp": "2024-10-27T09:59:59Z",
  "stageTimestamp": "2024-10-27T10:00:00Z",
  "verb": "delete",
  "requestURI": "/api/v1/namespaces/default/pods/my-pod",
  "auditID": "01234567-8901-2345-6789-012345678901",
  "objectRef": {
    "resource": "pods",
    "namespace": "default",
    "name": "my-pod",
    "apiVersion": "v1"
  },
  "user": {
    "username": "attacker",
    "uid": "...",
    "groups": ["system:authenticated"]
  },
  "responseStatus": {
    "status": "Failure",
    "reason": "Forbidden",
    "message": "pods "my-pod" is forbidden: User "attacker" cannot delete resource "pods" in API group "" in the namespace "default"",
    "code": 403
  }
}

这个日志表明，用户 attacker 尝试删除 default 命名空间下的 my-pod Pod，但是被拒绝了，因为他没有足够的权限。

通过分析这个日志，咱们可以确定发生了未授权访问事件，并采取相应的措施，比如禁用该用户的账号，或者修改用户的权限。

案例 2：发现恶意 Pod 创建

假设咱们发现有用户创建了一些可疑的 Pod，比如使用了高危镜像，或者请求了过多的资源。

我们可以使用 jq 命令来提取审计日志中 Pod 创建事件的信息：

jq '. | select(.verb == "create" and .objectRef.resource == "pods")' /var/log/kubernetes/audit.log

然后，我们可以分析这些 Pod 的镜像、资源请求等信息，判断是否有恶意行为。

例如，如果发现有 Pod 使用了 busybox:latest 镜像，并且请求了大量的 CPU 和内存资源，那么这个 Pod 很有可能是一个挖矿程序。

案例 3：追踪 API Server 攻击

假设咱们怀疑 API Server 遭受了攻击，比如遭受了 DDoS 攻击。

我们可以分析审计日志，查找是否有大量的请求来自同一个 IP 地址：

awk '{print $1}' /var/log/kubernetes/audit.log | sort | uniq -c | sort -nr | head -n 10

这个命令会统计审计日志中出现次数最多的 IP 地址，如果发现有某个 IP 地址出现了大量的请求，那么这个 IP 地址很有可能是一个攻击源。

第四部分：最佳实践和注意事项

• 定期审查审计策略: 审计策略需要根据实际情况进行调整，定期审查审计策略，确保能够记录重要的安全事件。
• 保护审计日志的安全: 审计日志包含了敏感信息，需要采取措施保护审计日志的安全，防止泄露。
• 自动化审计日志分析: 人工分析审计日志效率低下，可以考虑使用自动化工具来分析审计日志，提高效率。
• 与其他安全工具集成: 可以将审计日志与其他安全工具集成，比如入侵检测系统 (IDS)、安全信息和事件管理 (SIEM) 系统，实现更全面的安全防护。
• 设置合理的审计级别: 审计级别过高会产生大量的日志，增加存储和分析的成本；审计级别过低则可能漏掉重要的安全事件。需要根据实际情况设置合理的审计级别。
• 注意性能影响: 审计日志会带来一定的性能影响，尤其是在审计级别较高的情况下。需要在性能和安全性之间进行权衡。

总结：审计日志，安全防护的最后一道防线

各位云原生小伙伴，今天咱们一起深入探讨了 Kubernetes API Server 审计日志的重要性以及如何利用它进行安全事件追踪。希望通过今天的讲解，大家能够对审计日志有更深入的了解，并能够更好地利用它来保护自己的云原生王国。

记住，审计日志就像安全防护的最后一道防线，能够帮助咱们及时发现并处理潜在的威胁。只要咱们善于利用它，就能够确保云原生王国的安全稳定。

好了，今天的讲座就到这里。感谢大家的参与，咱们下次再见！ 🚀✨