Kubernetes-Sicherheit: So schützen Sie Cluster vor Angriffen

Kubernetes begeistert uns mit seiner Flexibilität und Skalierbarkeit und ist inzwischen der Standard für moderne Container-Orchestrierung. Doch mit dieser Leistungsfähigkeit geht auch eine erweiterte Angriffsfläche einher. In diesem Beitrag unserer Artikelserie zeigen wir, welche zentralen Angriffspunkte in einem Kubernetes-Cluster existieren, warum sie so kritisch sind und wie Sie mit konkreten technischen Maßnahmen den Schutz Ihrer Infrastruktur nachhaltig verbessern können. Dabei knüpfen wir auch an Erkenntnisse aus früheren Artikeln zu Themen wie Sicherheitsfokus, unerlaubte Zugriffe und Automatisierung an – Themen, die uns persönlich sehr am Herzen liegen.

Sie steigen gerade erst ein? Hier finden Sie Teil 1 bis 4 dieser Serie sowie das Video des Webcasts, auf dem die Serie aufbaut:

Teil 1: Kubernetes-Sicherheit im Fokus: Best Practices und Strategie

Teil 2: Unerlaubte Zugriffe in Kubernetes – Ursachen, Risiken und Schutzmaßnahmen

Teil 3: Unsichere Kubernetes-Systeme absichern – Tools, Best Practices und Automation

Teil 4: Verdächtiges Verhalten in Kubernetes erkennen und darauf reagieren

Video: Kubernetes Security Webcast

Die kritischen Angriffspunkte im Überblick

Sicherheitsrelevante Komponenten im Schema

Der Kubernetes API-Server

Der sogenannte kubeapiserver ist die zentrale Steuereinheit Ihres Clusters. Er nimmt alle Befehle entgegen, verteilt sie an die entsprechenden Komponenten und hält den gesamten Zustand des Systems aktuell. Genau deshalb ist er ein beliebtes Ziel für Angreifer.

Werden schwache Authentifizierungsmechanismen verwendet
oder sind Schnittstellen ungeschützt aus dem Internet erreichbar,

können Angreifer schnell administrativen Zugriff erlangen.

Ein kompromittierter API-Server bedeutet nicht nur, dass einzelne Daten gestohlen werden, sondern potenziell der komplette Cluster in Gefahr ist.

Das Gehirn von Kubernetes

Als primärer Datenspeicher für Kubernetes dient eine verteilte, zuverlässige Key-Value-Datenbank. Hierfür hat sich etcd als Standard etabliert. Kubernetes gleicht kontinuierlich den tatsächlichen Cluster-Zustand mit dem gewünschten ab, und leitet bei Bedarf korrigierende Maßnahmen ein.

Etcd fungiert damit als Fundamentalgedächtnis von Kubernetes. Die Datenbank beinhaltet auch sämtliche sensible Daten des Clusters – von Secrets und Zugangsdaten bis hin zu kritischen Konfigurationen. Der ungesicherte Zugriff auf etcd bedeutet potenziell eine vollständige Kompromittierung des gesamten Clusters. Ein Angreifer, der Zugriff auf etcd erlangt, kann vertrauliche Daten einsehen oder sogar Manipulationen am Cluster-Zustand vornehmen, was katastrophale Folgen haben kann.

Daher sollten entsprechende Sicherheitsmaßnahmen wie TLS-Verschlüsselung und strenge Zugriffsbeschränkungen absolute Priorität haben.

Die Rolle der Netzwerkarchitektur

Ein weiterer kritischer Punkt liegt in der Netzwerkarchitektur. Ohne eine klare Trennung der Netzwerksegmente können Angreifer lateral im Cluster agieren – sprich, sie bewegen sich von einem kompromittierten Container zu anderen Komponenten.

Fehlende Isolation zwischen verschiedenen Umgebungen (wie Produktions-, Entwicklungs- und Management-Netzwerken) erhöht dieses Risiko erheblich. Ein gut segmentiertes Netzwerk ist daher ein zentrales Element, um Angriffe frühzeitig einzudämmen.

Abgesicherte Container

Auch wenn Container grundsätzlich in einer isolierten Umgebung laufen, können sie durch Schwachstellen in der Container-Runtime oder unsichere Basis-Images kompromittiert werden.

Ein erfolgreicher Container-Escape ermöglicht es einem Angreifer, die Isolation zu durchbrechen und direkten Zugriff auf das Host-System zu erlangen.
Sicherheitsprofile wie seccomp, AppArmor oder SELinux sind hier essenziell, um die erlaubten Systemaufrufe zu begrenzen und den Schaden im Fall eines Exploits zu minimieren.

Die Bedeutung von Verwaltungsschnittstellen und Supply-Chain

Verwaltungsschnittstellen wie das Kubernetes Dashboard sollten niemals öffentlich zugänglich sein. Sind diese unzureichend gesichert, bieten sie Angreifern direkten Zugang zu administrativen Funktionen.

Ebenso wichtig ist die Sicherheit der Supply-Chain: Kompromittierte Container-Images, die unbemerkt in den Build-Prozess eingeschleust werden, können Ihre gesamte Umgebung gefährden.

Durch den Einsatz von Image-Signaturen,
regelmäßigen Sicherheits-Scans in der CI/CD-Pipeline
und proaktiver Prüfung der Inventarisierung durch SBOMs

können Sie hier einen entscheidenden Schritt in Richtung Absicherung machen.

Konkrete Maßnahmen für einen robusten Cluster-Schutz

1. Absichern des API-Servers

Um Ihren API-Server gegen unbefugten Zugriff zu schützen, ist es unerlässlich, ausschließlich gesicherte Verbindungen zuzulassen. Eine typische Konfiguration könnte folgendermaßen aussehen:

kube-apiserver \
 --tls-cert-file=/etc/kubernetes/pki/apiserver.crt \
 --tls-private-key-file=/etc/kubernetes/pki/apiserver.key \
 --client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt

Neben dieser TLS-Absicherung sollten Sie auf zertifikatsbasierte Authentifizierung und Multi-Faktor-Authentifizierung (MFA) setzen. Eine feingranulare RBAC-Konfiguration, dass Benutzer und Service Accounts nur die Rechte erhalten, die sie tatsächlich benötigen – ein Ansatz, der den potenziellen Schaden im Fall eines Angriffs erheblich reduziert.

Ein Beispiel, wie eine solche RBAC Konfiguration aussehen kann, haben wir in unserem Artikel zu unerlaubten Zugriffen in Kubernetes aufgeführt.

2. Den etcd schützen

Da etcd den gesamten Zustand Ihres Clusters speichert, ist es entscheidend, alle Kommunikationswege zu verschlüsseln. Eine Beispielkonfiguration für etcd könnte wie folgt aussehen:

etcd  --cert-file=/etc/etcd/ssl/etcd.pem \
      --key-file=/etc/etcd/ssl/etcd-key.pem \
      --trusted-ca-file=/etc/etcd/ssl/ca.pem \
      --peer-cert-file=/etc/etcd/ssl/peer.pem \
      --peer-key-file=/etc/etcd/ssl/peer-key.pem \
      --peer-trusted-ca-file=/etc/etcd/ssl/ca.pem

Ergänzend sollten Sie den Zugriff auf etcd über Firewalls oder cloudbasierte Sicherheitsgruppen strikt auf vertrauenswürdige Quellen beschränken. So stellen Sie sicher, dass nur autorisierte Systeme auf diese kritischen Daten zugreifen können.

3. Das Netzwerk segmentieren und isolieren

Um eine unkontrollierte seitliche Bewegung im Cluster zu verhindern, setzen Sie auf Network Policys. Mit einer gezielten Policy können Sie beispielsweise den Zugriff auf einen Datenbank-Pod so einschränken, dass nur bestimmte Applikations-Pods darauf zugreifen dürfen:

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-db-access
  namespace: default
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      role: database
  ingress:
  - from:
    - podSelector:
        matchLabels:
          role: app
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 5432

Ergänzen Sie diese Maßnahme durch Mikrosegmentierung, indem Sie Management-, Produktions- und Entwicklungsnetzwerke klar voneinander trennen. Diese Trennung reduziert die Angriffsfläche und sorgt dafür, dass ein potenzieller Einbruch in einem Segment nicht gleich den gesamten Cluster gefährdet. Weitere Informationen zu Network Policys und Admission Controllern finden Sie in unserem Beitrag zu unerlaubten Zugriffen in Kubernetes.

4. Für Container-Sicherheit und Laufzeitschutz sorgen

Container sollten immer mit Sicherheitsprofilen betrieben werden, um unerlaubte Systemaufrufe zu blockieren. So können Sie beispielsweise ein seccomp-Profil in einem Pod aktivieren:

 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   name: secure-pod
 spec:
   containers:
   - name: mycontainer
     image: mysecureimage
     securityContext:
       seccompProfile:
         type: RuntimeDefault

Darüber hinaus empfehlen wir den Einsatz von Monitoring-Tools wie Falco, die kontinuierlich das Laufzeitverhalten der Container überwachen. So können Sie ungewöhnliche Aktivitäten frühzeitig erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten, bevor es zu einem Sicherheitsvorfall kommt.

Mehr zu Laufzeitmonitoring erfahren Sie in unserem Beitrag zur Erkennung und Reaktion auf verdächtiges Verhalten in Kubernetes.

5. Mit Verwaltungsschnittstellen und Supply-Chains umgehen

Verwaltungsschnittstellen wie das Kubernetes Dashboard sollten niemals offen im Internet erreichbar sein. Setzen Sie auf Ingress-Lösungen mit starker Authentifizierung – etwa über OAuth2 oder SAML – und nutzen Sie IP-Whitelisting, um den Zugriff gezielt zu steuern. Zusätzlich sollten Service Accounts nur minimale Berechtigungen besitzen, und alle administrativen Aktivitäten sollten durch umfassende Audit-Logs dokumentiert werden.

Auch der Schutz der Software-Lieferkette ist ein wichtiger Aspekt: Kompromittierte Container-Images können Ihre gesamte Umgebung gefährden. Durch den Einsatz von Image-Signaturen mit Tools wie Cosign und automatisierten Sicherheits-Scans in Ihrer CI/CD-Pipeline, wie in unserem Artikel zur Absicherung unsicherer Kubernetes-Systeme vorgestellt, stellen Sie sicher, dass nur vertrauenswürdige Images in den Cluster gelangen.

Fazit: Es braucht ein ganzheitliches Sicherheitskonzept!

Ein sicherer Kubernetes-Betrieb ist kein Zufall, sondern das Ergebnis eines ganzheitlichen Sicherheitskonzepts, das alle Ebenen der Infrastruktur abdeckt. Durch den konsequenten Einsatz von TLS, präzisen RBAC- und Network Policies, Sicherheitsprofilen für Container sowie der Absicherung kritischer Verwaltungs- und Kommunikationswege legen Sie eine solide Basis gegen vielfältige Angriffsvektoren.

So sichern Sie Ihren Kubernetes Cluster ab:

API-Server mit TLS und RBAC schützen
etcd-Verschlüsselung aktivieren
Network Policys zur Segmentierung nutzen
Sicherheitsprofile für Container einsetzen
CI/CD-Pipelines mit Security-Scans absichern

Wir hoffen, dieser Beitrag konnte Ihnen Einblicke und Tipps vermitteln, um Ihre Kubernetes-Umgebung nachhaltig abzusichern. Denken Sie daran: Sicherheitsmaßnahmen müssen kontinuierlich überprüft und an die sich ständig verändernde Bedrohungslage angepasst werden. Bleiben Sie also immer am Ball, und scheuen Sie sich nicht, auch neue Ansätze und Technologien in Ihre Sicherheitsstrategie zu integrieren.

Vielen Dank fürs Lesen – viel Erfolg bei der Optimierung Ihrer Infrastruktur und bleiben Sie sicher!