Serverless 安全攻防：如何保护你的云端函数？

Serverless 架构以其弹性伸缩、按需付费等特性，正被越来越多的开发者和企业所青睐。然而，如同任何技术一样，Serverless 也并非完美无缺，安全问题是 Serverless 应用需要直面的挑战。作为一名安全工程师，我经常被问到 Serverless 安全相关的问题，今天就和大家深入探讨 Serverless 的安全攻防，希望能帮助大家构建更安全的 Serverless 应用。

1. Serverless 安全的特殊性

Serverless 的安全挑战，既有传统 Web 应用的共性，也有其独特性。传统 Web 应用的安全防护经验可以借鉴，但 Serverless 的特性也引入了新的安全风险。理解这些特殊性，才能更好地制定安全策略。

• 函数即服务（FaaS）的特性： Serverless 的核心是 FaaS，每个函数都是一个独立的执行单元，运行在云厂商提供的容器环境中。这意味着，你需要关注函数自身的安全，例如代码漏洞、依赖项安全等。同时，容器环境的安全性也依赖于云厂商的保障。
• 事件驱动的架构： Serverless 应用通常由一系列事件触发，例如 HTTP 请求、消息队列事件、数据库变更等。这意味着，你需要验证事件的来源和完整性，防止恶意事件触发函数执行。
• 无状态的执行环境： 函数的执行环境是无状态的，每次执行都是一个新的容器实例。这意味着，你不能依赖本地文件系统或内存来存储敏感信息，需要使用安全的外部存储服务，例如密钥管理服务。
• 复杂的权限管理： Serverless 应用通常需要访问各种云服务，例如数据库、存储、消息队列等。你需要仔细配置函数的权限，遵循最小权限原则，避免函数拥有过多的权限。
• 短暂的生命周期： 函数的执行时间通常很短，例如几百毫秒或几秒。这意味着，传统的安全工具可能无法有效地监控和防护 Serverless 应用。你需要使用专门为 Serverless 设计的安全工具。

2. Serverless 常见的安全风险

了解了 Serverless 的特殊性，我们再来看看 Serverless 应用常见的安全风险，做到心中有数，才能更好地防范。

• 代码注入漏洞： 和传统 Web 应用一样，Serverless 函数也可能存在代码注入漏洞，例如 SQL 注入、命令注入、XSS 攻击等。攻击者可以利用这些漏洞，执行恶意代码，窃取敏感信息，甚至控制整个应用。

  • 案例： 某电商平台的 Serverless 函数，用于处理用户提交的商品评论。由于没有对用户输入进行严格的验证，导致存在 SQL 注入漏洞。攻击者通过构造恶意的评论内容，可以查询数据库中的用户订单信息，甚至修改商品价格。

  • 防范措施： 对用户输入进行严格的验证和过滤，使用参数化查询或 ORM 框架，避免手动拼接 SQL 语句。使用 Web 应用防火墙（WAF）可以有效地防御常见的 Web 攻击。

• 依赖项漏洞： Serverless 函数通常依赖于各种第三方库和框架。如果这些依赖项存在漏洞，攻击者可以通过这些漏洞攻击 Serverless 应用。

  • 案例： 某金融机构的 Serverless 函数，使用了存在漏洞的开源库，用于处理用户上传的 PDF 文件。攻击者通过上传包含恶意代码的 PDF 文件，可以在服务器上执行任意代码，窃取用户的身份信息和银行卡信息。

  • 防范措施： 定期扫描依赖项，及时更新到最新版本。使用软件成分分析（SCA）工具可以帮助你发现依赖项中的漏洞。使用安全的依赖项管理工具，例如 npm shrinkwrap 或 yarn lockfile，可以锁定依赖项的版本。

• 权限配置错误： Serverless 函数通常需要访问各种云服务。如果权限配置错误，例如函数拥有过多的权限，攻击者可以利用这些权限，访问敏感数据，甚至控制整个云账号。

  • 案例： 某游戏公司的 Serverless 函数，用于处理用户的游戏数据。由于权限配置错误，函数拥有了访问所有用户数据的权限。攻击者通过入侵该函数，可以窃取所有用户的游戏账号和密码。

  • 防范措施： 遵循最小权限原则，只授予函数需要的权限。使用 IAM 角色和策略来管理函数的权限。定期审查函数的权限配置，确保没有不必要的权限。

• 不安全的密钥管理： Serverless 函数通常需要使用各种密钥，例如数据库密码、API 密钥、加密密钥等。如果密钥管理不当，例如将密钥硬编码在代码中，攻击者可以轻松地获取这些密钥，并利用这些密钥访问敏感数据。

  • 案例： 某社交应用的 Serverless 函数，将数据库密码硬编码在代码中。攻击者通过反编译该函数，获取了数据库密码，并利用该密码访问数据库，窃取了用户的个人信息和聊天记录。

  • 防范措施： 不要将密钥硬编码在代码中。使用密钥管理服务，例如 AWS KMS、Azure Key Vault 或 Google Cloud KMS，安全地存储和管理密钥。使用环境变量来配置函数的密钥。定期轮换密钥，防止密钥泄露。

• 拒绝服务攻击（DoS）： Serverless 函数的弹性伸缩特性，可以有效地防御一定程度的 DoS 攻击。但是，如果攻击流量过大，或者函数的执行逻辑存在性能问题，仍然可能导致函数崩溃，无法响应正常请求。

  • 案例： 某视频网站的 Serverless 函数，用于处理用户上传的视频。由于没有对上传的视频大小进行限制，导致攻击者可以上传大量的超大视频，耗尽函数的资源，导致网站无法正常访问。

  • 防范措施： 限制函数的资源使用，例如内存、CPU 和执行时间。使用 API 网关来限制请求频率。使用内容分发网络（CDN）来缓存静态资源，减轻函数的负载。优化函数的执行逻辑，提高函数的性能。使用防火墙来过滤恶意流量。

• 供应链攻击： Serverless 应用通常依赖于各种第三方服务和组件。如果这些第三方服务和组件被攻击，攻击者可以通过这些服务和组件攻击 Serverless 应用。

  • 案例： 某电商平台的 Serverless 函数，使用了第三方的支付服务。攻击者通过入侵该支付服务，可以篡改支付金额，导致用户支付的金额与实际金额不符。

  • 防范措施： 选择信誉良好的第三方服务和组件。定期审查第三方服务和组件的安全状况。使用安全的通信协议，例如 HTTPS，来保护与第三方服务和组件的通信。使用内容安全策略（CSP）来限制浏览器可以加载的资源，防止恶意脚本注入。

3. Serverless 安全防护措施

了解了 Serverless 的安全风险，我们再来看看如何保护 Serverless 应用的安全。

• 代码安全：

  • 代码审计： 定期进行代码审计，发现潜在的安全漏洞。可以使用静态代码分析工具来辅助代码审计。

  • 单元测试： 编写单元测试，验证函数的逻辑正确性，防止代码漏洞。

  • 输入验证： 对用户输入进行严格的验证和过滤，防止代码注入攻击。

  • 输出编码： 对输出进行编码，防止 XSS 攻击。

  • 安全编码规范： 遵循安全编码规范，例如 OWASP Top 10。

• 依赖项安全：

  • 依赖项扫描： 定期扫描依赖项，及时更新到最新版本。可以使用软件成分分析（SCA）工具来发现依赖项中的漏洞。

  • 依赖项锁定： 使用安全的依赖项管理工具，例如 npm shrinkwrap 或 yarn lockfile，可以锁定依赖项的版本。

  • 最小依赖： 只引入需要的依赖项，避免引入不必要的依赖项，减少安全风险。

• 权限管理：

  • 最小权限原则： 只授予函数需要的权限，避免函数拥有过多的权限。

  • IAM 角色和策略： 使用 IAM 角色和策略来管理函数的权限。

  • 权限审查： 定期审查函数的权限配置，确保没有不必要的权限。

• 密钥管理：

  • 密钥管理服务： 使用密钥管理服务，例如 AWS KMS、Azure Key Vault 或 Google Cloud KMS，安全地存储和管理密钥。

  • 环境变量： 使用环境变量来配置函数的密钥。

  • 密钥轮换： 定期轮换密钥，防止密钥泄露。

• 网络安全：

  • VPC： 将 Serverless 函数部署在 VPC 中，限制函数的网络访问。

  • 安全组： 使用安全组来限制函数的入站和出站流量。

  • API 网关： 使用 API 网关来限制请求频率，防止 DoS 攻击。

  • WAF： 使用 Web 应用防火墙（WAF）来防御常见的 Web 攻击。

• 监控和日志：

  • 实时监控： 实时监控函数的性能和安全状况，及时发现异常情况。

  • 日志记录： 记录函数的日志，方便问题排查和安全审计。

  • 安全告警： 配置安全告警，及时通知安全团队。

4. Serverless 安全工具

除了上述安全防护措施，还可以使用一些专门为 Serverless 设计的安全工具，来提高 Serverless 应用的安全性。

• 静态代码分析工具： 例如 SonarQube、Fortify 等，可以帮助你发现代码中的安全漏洞。
• 软件成分分析（SCA）工具： 例如 Snyk、WhiteSource 等，可以帮助你发现依赖项中的漏洞。
• Serverless 安全平台： 例如 Protego、Aqua Security 等，提供全面的 Serverless 安全解决方案，包括漏洞扫描、运行时防护、权限管理等。
• 云厂商提供的安全服务： 例如 AWS Security Hub、Azure Security Center、Google Cloud Security Command Center 等，可以帮助你监控和管理云资源的安全状况。

5. Serverless 安全的最佳实践

最后，总结一些 Serverless 安全的最佳实践，希望能帮助你构建更安全的 Serverless 应用。

• 安全左移： 将安全融入到开发流程的每个阶段，从设计、编码、测试到部署，都要考虑安全因素。
• 自动化安全： 使用自动化工具来执行安全任务，例如漏洞扫描、依赖项更新、权限审查等。
• 持续安全： 定期进行安全评估和渗透测试，及时发现和修复安全漏洞。
• 安全培训： 对开发人员进行安全培训，提高安全意识，掌握安全编码技能。
• 安全响应： 建立完善的安全响应流程，及时处理安全事件。

Serverless 安全是一个复杂而重要的课题。希望通过本文的介绍，你能对 Serverless 安全有更深入的了解，并采取有效的安全措施，保护你的云端函数和应用。