云原生架构的出现极大地改变了应用程序的开发、部署和管理方式。虽然云原生架构在可扩展性、弹性和灵活性方面提供了显着的优势，但它们也带来了独特的安全挑战。

这些挑战通常与传统的整体应用程序相关的挑战不同。了解这些细微差别对于开发人员来说至关重要，特别是因为现代云原生应用程序是新旧安全挑战的混合体，必须全面解决。

本文概述了对于构建安全、弹性和可扩展的云原生应用程序至关重要的六种安全编码实践。这些实践不仅仅是“有就有好”，而且是有助于任何云原生应用程序整体安全状况的基本原则。

一、零信任架构

在云原生生态系统中，微服务的模块化特性既带来了优势，也带来了挑战。开发微服务时，不应在更广泛的应用程序上下文中对其消耗做出假设。微服务的本质是它们可以是可重用的模块化组件。这意味着最初为一个应用程序中的特定目的而设计的相同微服务，后来可以集成到具有完全不同安全约束的不同应用程序中。

鉴于这种流动性，以零信任的心态处理每个微服务至关重要。通过这样做，您可以确保没有服务盲目信任另一个服务，从而加强每个微服务的防御，无论其使用上下文如何。零信任的两个关键要素是微分段和服务间身份验证。

微分段涉及将应用程序划分为更小、更易于管理的组件（微服务），并为每个组件设置独立的安全控制。这确保了即使一个组件受到损害，攻击面也是有限的。示例：在云原生电子商务应用程序中，您可以将库存、支付和用户身份验证分离到不同的微服务中，每个微服务都有自己的安全协议。

服务到服务的身份验证不仅仅依赖于用户身份验证，还确保服务在交换信息之前相互进行身份验证。这可以使用双向 TLS (mTLS) 等技术来完成。示例：当电子商务平台中的库存微服务向支付微服务请求支付详细信息时，可以使用相互 TLS 来验证两个服务的身份。

二、输入验证

SQL 注入和文件路径遍历等攻击通常会利用不良的输入验证。在微服务可能暴露多个 API 的云原生应用程序中，此类攻击的风险成倍增加。确保对每个输入进行严格验证和清理对于安全至关重要。这意味着所有数据（无论是来自最终用户、其他服务，甚至内部数据库）都应被视为潜在的恶意数据。

严格的 API 安全措施包括类型检查、边界验证和白名单。类型检查和边界验证涉及验证输入的数据类型，确保它们与预期类型匹配，以及为某些类型的输入设置边界或限制，以防止溢出、下溢或其他基于输入的恶意攻击。

示例：如果电子商务网站有一个用于表示要购买的商品数量的字段，请确保它只接受正整数。拒绝负数或字母字符等输入。还要设置上限，例如 100 件商品，以防止不切实际或可能有害的订单。

白名单涉及维护可接受的输入或值范围的列表。仅应接受满足这些预定义标准的输入。示例：对于接受自定义功能颜色输入的 API，请使用白名单仅允许特定颜色代码，例如红色的 #FF0000。

三、互联网曝光控制

应用程序中暴露于互联网的元素越多，攻击面就越大。对于云原生应用程序来说尤其如此，其中的功能通常划分为多个松散耦合的服务。仅限制对基本组件的互联网访问可以限制攻击者的潜在进入点。关键的互联网暴露控制包括防火墙规则、虚拟私有云 (VPC) 和漂移管理。

使用高级防火墙设置来阻止所有非必要端口。对网络进行分段以隔离不同的服务并最大限度地减少每项服务的暴露。示例：将您的支付网关与主要应用程序服务隔离，确保即使一项服务受到损害，另一项服务仍然安全。

实施 VPC 来隔离应用程序的不同部分。这应包括每种服务类型的单独子网和网络 ACL，以限制它们之间的流量。示例：将您的电子商务应用程序划分为单独的 VPC，用于用户身份验证、产品目录和支付处理。

监控服务中的配置偏差。通常，由于其他地方的更改（例如为适应不相关的 API 请求而进行的修改），内部服务可能会无意中向公众公开。针对任何意外的配置更改建立警报并及时解决任何偏差。

示例：假设有一个仅用于管理访问的内部报告服务。如果不相关的 API 修改无意中将此服务暴露给普通员工或公众，漂移管理工具将向开发团队发出此无意暴露的警报，从而促使立即修复。

四、安全的文件存储

在文件中存储数据，特别是敏感数据，需要更高的安全级别。虽然数据库有其自身的风险，但如果处理不当，文件存储可能会更加危险。基于文件的数据在静态时应始终加密。此外，应该采取严格的控制措施来限制谁可以访问这些文件。

安全文件存储实践包括静态加密和基于角色的访问控制。还要密切关注临时文件。临时文件并不是那么临时。

始终使用平台本机加密方法来确保最安全的数据存储。即使坏人获得了对您物理存储的访问权限，他们也无法读取数据。例如，使用云存储解决方案提供的内置加密方法在存储用户数据之前对其进行加密。

使用基于角色的访问控制 (RBAC) 机制来管理对存储文件的访问。记录所有访问以创建审计跟踪。示例：在医疗保健应用程序中，仅允许某些医务人员访问患者记录。

在进程或调试过程中生成临时文件时要小心。它们可能会无意中包含敏感信息。实施例程来自动清理这些文件并确保它们不会停留超过必要的时间。

示例：如果开发人员生成临时日志来解决用户身份验证错误，那么拥有一个在问题解决后清除这些日志的自动化流程至关重要，以确保不会留下敏感数据。请记住，疏忽很容易发生（即使对于 Microsoft 也是如此），因此清理过程中的勤奋至关重要。

五、最小特权原则

应用最小权限原则对于云原生应用程序开发至关重要。服务应该只拥有执行其功能所需的权限。这可以最大限度地降低受损服务被用来攻击系统其他部分的风险。在代码中应用最小权限的可行步骤包括范围权限、临时凭证和定期审核。

微调您的权限设置以符合每个组件的具体职责。从很多角度来看，这一点都很重要，但 API 的角度常常被忽视。你的API需要读写吗？如果是这样，请将它们设置为两个不同的 API，并为它们提供每个 API 所需的最低权限。

示例：用户注册服务（可能会进行更改）应具有与报告数据的只读服务不同范围的权限集。

对于需要比平常更多权限的任何操作，请使用短期凭据。确保这些任务完成后立即过期。示例：对于需要提升权限的备份操作，请使用备份完成后立即过期的临时凭据。

进行定期和频繁的审核，以识别过度宽松的角色并采取纠正措施。自动化工具可以标记此类角色并建议纠正措施。示例：使用自动审核工具定期检查系统的角色和权限，突出显示任何具有超出必要访问权限的角色和权限。然后采取纠正措施来缩小这些权限的范围。

六、日志数据脱敏

日志记录对于监视和调试至关重要，但日志也可能包含敏感信息。数据脱敏可确保当日志中出现敏感信息时，将其替换为隐藏版本，从而降低数据泄露的风险。在日志中实施数据脱敏的关键组件包括自动编辑工具、集中式日志管理和日志保留策略。

使用专门的软件工具自动扫描和编辑日志中的敏感信息。这些工具可以通过编程来识别社会安全号码、信用卡号码或密码等模式。示例：在财务应用程序中，确保信用卡信息在记录之前自动编辑，仅保留最后四位数字可见以供参考。

部署集中式日志管理系统，聚合来自各种来源的日志。这不仅增强了监控，还确保在所有日志中统一应用屏蔽和编辑策略，从而减少敏感数据泄漏的机会。示例：在具有多个微服务的分布式云原生应用程序中，将所有服务的日志聚合到集中式系统中，确保数据脱敏规则一致地应用于所有传入日志。

制定严格的日志文件保留时间策略。将此策略与任何合规性要求保持一致，并自动删除超过此期限的日志。示例：根据 GDPR，将包含个人数据的日志设置为在 30 天后自动删除，除非出于审计或法律原因需要。

迈向更好的安全实践

构建安全、弹性和可扩展的云原生应用程序需要一套不同于传统应用程序开发的新最佳实践。关键是尽早将这些实践（从零信任架构到日志数据屏蔽）集成到开发生命周期中，使安全性成为设计和部署过程中不可或缺的一部分。

与此同时，认识到现实世界实施的实际挑战也至关重要。在快节奏的开发环境中，同时集成所有这些安全实践似乎是一项艰巨的任务。也就是说，开发人员认识到相关风险至关重要。不要追求即时完美，而是优先了解每种实践，然后根据特定应用程序的需求和环境，战略性地决定集成哪些实践以及何时集成。

随着网络安全形势的不断发展，我们保护这些复杂的分布式系统的策略也必须不断发展。通过本文中列出的实践和见解，您可以更好地准备在云原生应用程序安全方面规划明智且敏捷的旅程。