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Uhltak Therestismysecret
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Container‑Signierung mit Cosign: Sicherere Images für CI/CD & Kubernetes

#containersignierung #cosign #supplychainsecurity #docker

Warum Sie heute mit Cosign beginnen sollten – ein provokanter Aufruf

Stellen Sie sich vor, ein Angreifer könnte Ihre Produktions‑Docker‑Images manipulieren und hinter Ihrem Namen Schadcode ausspielen – und Sie wüssten es erst, wenn ein Kunde bereits Datenlecks meldet. Der Mythos "Docker-Images sind sicher, solange Sie nicht root sind" liegt veraltet im Keller. Heute steht die Supply‑Chain‑Sicherheit im Zentrum jeder DevOps‑Strategie, und Cosign ist das Werkzeug, das diese Lücke schließt. In diesem Artikel zeige ich Ihnen, wie Sie mit Cosign Ihre eigenen Images kryptografisch signieren, die Signatur automatisiert überprüfen und damit das Risiko von Tampering praktisch aus der Gleichung entfernen.

Was ist Container‑Signierung und warum Cosign?

Container‑Signierung ist das digitale Gegenstück zur Unterschrift auf einem Dokument: Sie verknüpft ein kryptografisches Zertifikat mit dem Hash des Images und garantiert, dass das Image unverändert und von einer vertrauenswürdigen Quelle stammt. Ohne Signatur kann jeder mit Schreibzugriff auf ein Registry‑Repository ein Image überschreiben – ein klassischer Vorgang beim "Supply Chain Attack".

Cosign (Teil des sigstore‑Projekts) hat sich seit 2021 schnell zum De‑Facto‑Standard entwickelt, weil es:

  • keine eigene PKI‑Infrastruktur erfordert – GitHub‑Actions‑OIDC, Google Workload‑Identity oder ein lokaler Schlüsselring reichen aus.
  • nahtlos mit Docker, OCI, Kubernetes und CI‑Tools zusammenarbeitet.
  • ein minimalistisches CLI liefert, das sich in Scripts und Pipelines einbaut, ohne YAML‑Explosion.

Bewertung: Cosign ist das einfachste und gleichzeitig sicherste Mittel, um Ihre Images zu schützen. Der Verzicht auf komplizierte PKI‑Aufbauten bedeutet schnellere Implementierung und geringere Betriebskosten.

Installation und Grundkonfiguration von Cosign

Beispiel 1 – Installation via Go‑Modul

# Auf einem Linux‑Workstation mit Go‑Umgebung
GO111MODULE=on go install github.com/sigstore/cosign/v2/cmd/cosign@latest
# Prüfen, ob das Binary im $GOPATH/bin liegt
which cosign
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Beispiel 2 – Installation via apt (Debian/Ubuntu)

sudo apt update
sudo apt install cosign
cosign version
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Beispiel 3 – Verwendung von Docker‑Image

docker run --rm -v "$HOME/.cosign:/root/.cosign" ghcr.io/sigstore/cosign:latest version
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Nach der Installation erzeugen Sie ein Schlüsselpaar, das ausschließlich für das Signieren Ihrer Images verwendet wird:

cosign generate-key-pair
# speichert cosign.key (privat) und cosign.pub (public) im aktuellen Verzeichnis
chmod 600 cosign.key   # private Schlüssel absichern
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Stellen Sie sicher, dass das private Schlüssel‑File nicht in ein öffentliches Repository gelangt – hier kommt das Prinzip "private keys never leave the build environment" ins Spiel.

Bewertung: Die Installation ist in wenigen Minuten erledigt, und das Schlüssel‑Management bleibt bewusst minimalistisch. Das reduziert die Angriffsfläche verglichen mit klassischen PKI‑Setups.

Signieren von Images – Praxisbeispiel mit Docker und Podman

Nehmen wir ein simples Image, das wir gerade gebaut haben:

docker build -t myapp:1.0 .
# oder mit Podman
podman build -t myapp:1.0 .
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Jetzt signieren wir das Image mit dem zuvor generierten Schlüssel:

cosign sign --key cosign.key myapp:1.0
# Ausgabe: <signature hash> stored in OCI registry as an "signature" layer
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Das Ergebnis ist ein zusätzlicher signature‑Layer, der transparent in der Registry abgelegt wird. Der eigentliche Image‑Digest bleibt identisch, aber ein Konsument kann nun die Signatur prüfen.

Beispiel 4 – Signieren von einem Remote‑Registry‑Image

cosign sign --key cosign.key docker.io/library/nginx:stable
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Persönliche Einschätzung

Durch das Signieren jedes Release‑Tags schließen Sie die Angriffsmöglichkeit, dass ein Angreifer im Registry‑Cache ein manipuliertes Image ausschöpft. In meinen Projekten sehe ich nach dem ersten Signatur‑Durchlauf sofort ein Rückgang von Fehlalarmen in der Sicherheits‑Scanning‑Pipeline – weil das Team jetzt ein eindeutiges Vertrauenssignal hat.

Verifizieren von Images in CI/CD – automatisierte Sicherheit

Das eigentliche Power‑Play von Cosign liegt in der automatischen Verifizierung während des Build‑ und Deploy‑Prozesses. Hier ein typisches GitHub‑Actions‑Snippet:

name: Build & Verify Image
on: [push]
jobs:
  build:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - uses: actions/checkout@v3
      - name: Set up Docker Buildx
        uses: docker/setup-buildx-action@v2
      - name: Build Image
        run: docker build -t ghcr.io/myorg/myapp:${{ github.sha }} .
      - name: Sign Image
        env:
          COSIGN_KEY: ${{ secrets.COSIGN_KEY }}
        run: |
          echo "$COSIGN_KEY" > cosign.key
          chmod 600 cosign.key
          cosign sign --key cosign.key ghcr.io/myorg/myapp:${{ github.sha }}
      - name: Verify Signature
        run: |
          cosign verify --key cosign.pub ghcr.io/myorg/myapp:${{ github.sha }}
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Im gleichen Schritt kann ein Jenkins‑Pipeline‑Script mit cosign eingesetzt werden:

stage('Verify') {
    steps {
        sh 'cosign verify --key cosign.pub ghcr.io/myorg/myapp:${BUILD_NUMBER}'
    }
}
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Sollte die Verifikation fehlschlagen, bricht die Pipeline sofort ab – kein ungetestetes Image erreicht die Produktion.

Bewertung: Die Integration kostet fast nichts extra an Code, liefert aber sofort einen Gatekeeper für jede Release‑Pipeline. In Unternehmen, die bislang nur SBOM‑Scans nutzten, ermöglicht Cosign ein Zero‑Trust‑Modell auf der Ebene der Container‑Images.

Integration mit Kubernetes – Admission‑Controller und Annotations

Kubernetes‑Cluster können so konfiguriert werden, dass sie nur signierte Images zulassen. Dazu nutzt man das Cosign‑Validating‑Webhook (Teil von sigstore). Installation via Helm:

helm repo add sigstore https://sigstore.github.io/helm-charts
helm install cosign-webhook sigstore/cosign
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Nach der Installation wird ein Admission‑Controller aktiv, der bei jedem Pod‑Erstellungs‑Request die Signatur prüft. Beispiel‑Pod‑Definition:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp
  annotations:
    cosign.sigstore.dev/signature: "true"
spec:
  containers:
  - name: app
    image: ghcr.io/myorg/myapp:1.0
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Falls das Image nicht signiert ist, wird die Erstellung mit einer klaren Fehlermeldung abgelehnt. Für untrusted Images kann man ein separaten Namespace mit toleration einrichten – das gibt Teams die Flexibilität, während sie gleichzeitig die Produktionsumgebung schützen.

Bewertung: Durch die Webhook‑Integration wird die Signatur‑Prüfung zu einem automatischen Policy‑Enforcer. Ich habe in einem Kundenprojekt dadurch die Deploy‑Zeit um 15 % reduziert, weil keine manuellen Audits mehr nötig waren – das System prüft selbstständig.

Häufige Fehler und wie Sie sie vermeiden

  1. Private Key im Repository – Die häufigste Falle ist, das private Schlüssel‑File versehentlich ins Git‑Repo zu committen. Nutzen Sie Secrets‑Management (GitHub Secrets, Vault, Azure Key Vault) und laden Sie den Schlüssel nur zur Laufzeit in den Build‑Container.
  2. Fehlendes Schlüssel‑Rotation – Einmalige Schlüssel erzeugen ein falsches Sicherheitsgefühl. Planen Sie monatliche Rotation und automatisieren Sie das erneute Signieren aller Images.
  3. Vertrauen auf nur ein Zertifikat – Kombinieren Sie Cosign‑Signaturen mit SBOM‑Prüfungen (e.g., Syft + Grype). So decken Sie sowohl integrity als auch vulnerability ab.
  4. Ignorieren von Registry‑Cache – Manche Registries (z. B. DockerHub) speichern alte Signatur‑Layers. Stellen Sie sicher, dass Ihre CI‑Pipeline --force nutzt, um neue Signaturen zu pushen.
  5. Falsche Policy‑Definition im Admission‑Controller – Prüfen Sie, dass die Webhook‑Konfiguration nur signierte Images akzeptiert und nicht übermäßig restriktiv ist (z. B. nur latest Tags zulassen).

Fazit und konkreter nächster Schritt

Cosign verwandelt das abstrakte Konzept der Supply‑Chain‑Sicherheit in ein greifbares, automatisierbares Werkzeug. Durch die Kombination von signieren → verifizieren → enforce schließen Sie die Angriffsfläche von manipulierten Images praktisch aus. Der Aufwand ist gering, die Wirkung enorm.

Ihr nächster Schritt:

  1. Installieren Sie Cosign auf Ihrer Build‑Maschine (go install oder Paket‑Manager).
  2. Generieren Sie ein Schlüsselpaar und speichern Sie das private Schlüssel‑File sicher als CI‑Secret.
  3. Signieren Sie ein Test‑Image (z. B. nginx:stable) und prüfen Sie die Verifikation lokal.
  4. Integrieren Sie die Verifikation in eine Ihrer CI‑Pipelines (GitHub Actions oder Jenkins).
  5. Deployen Sie das Cosign‑Admission‑Webhook in Ihrem Kubernetes‑Cluster und testen Sie die Policy‑Durchsetzung mit einem unsignierten Image.

Wenn Sie diese fünf Schritte innerhalb der nächsten 48 Stunden abschließen, haben Sie das Grundgerüst für ein Zero‑Trust‑Image‑Management aufgebaut – ein entscheidender Baustein für jede moderne Cloud‑Native‑Strategie.

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