Air-Gapped Deployments: Images, Dependencies und Updates offline managen

Air-Gapped Deployments sind in sicherheitskritischen Umgebungen essenziell, in denen Systeme keinen direkten Zugang zum öffentlichen Internet haben. Typische Szenarien finden sich in militärischen, industriellen oder hochregulierten Unternehmensnetzwerken. In solchen Umgebungen müssen Container-Images, Abhängigkeiten und Updates offline verwaltet werden, um die Integrität und Verfügbarkeit der Deployments zu gewährleisten. Dieser Artikel behandelt praxisorientiert, wie man Images transportiert, Dependencies aufbereitet und Updates kontrolliert, ohne die Systeme zu verbinden.

1. Konzept und Herausforderungen

Ein Air-Gap bedeutet, dass ein Netzwerk physisch oder logisch vom Internet getrennt ist. Dies stellt Administrierende vor besondere Herausforderungen:

• Images und Dependencies müssen manuell transportiert werden.
• Updates können nicht automatisch via Docker Hub oder Registry erfolgen.
• Integrität und Versionierung müssen sorgfältig dokumentiert werden.

Risiken ohne Air-Gap Strategie

• Veraltete Images führen zu Sicherheitslücken.
• Fehlende Dependencies blockieren Deployments.
• Manuelle Fehler beim Transport können zu Inkonsistenzen führen.

2. Vorbereitung der Offline-Registry

Eine private Registry innerhalb des Air-Gapped-Netzwerks ist zentraler Bestandteil. Sie speichert alle Images, die für Deployments benötigt werden.

Registry Deployment

docker run -d 
  -p 5000:5000 
  --name offline-registry 
  -v /opt/registry/data:/var/lib/registry 
  registry:2

Diese Registry dient als lokaler Hub für alle Container-Images.

3. Images transportieren

Images müssen vom Internet in die Air-Gap-Umgebung übertragen werden. Dies erfolgt typischerweise über portable Datenträger oder interne sichere Übertragungswege.

Image exportieren

docker pull myapp:latest
docker save myapp:latest -o myapp_latest.tar

Image importieren

docker load -i myapp_latest.tar
docker tag myapp:latest my-registry.local:5000/myapp:latest
docker push my-registry.local:5000/myapp:latest

So stehen die Images innerhalb der Air-Gap-Umgebung sofort bereit.

4. Dependencies offline bereitstellen

Alle Libraries, Pakete und Base-Images müssen ebenfalls transportiert werden. Ein strukturierter Ansatz hilft, Versionskonflikte zu vermeiden.

Base Images sichern

docker pull ubuntu:22.04
docker save ubuntu:22.04 -o ubuntu_22_04.tar
docker load -i ubuntu_22_04.tar
docker tag ubuntu:22.04 my-registry.local:5000/ubuntu:22.04
docker push my-registry.local:5000/ubuntu:22.04

Package Dependencies

Für Anwendungen mit Paketmanagern wie apt, npm oder pip können die Paketarchive offline gespeichert werden:

# Debian/Ubuntu Beispiel
apt-get download package1 package2
# PyPI Beispiel
pip download -r requirements.txt -d ./packages

Die Archive werden zusammen mit den Images in die Air-Gap-Umgebung transferiert.

5. Updates managen

Ohne Internetzugang müssen Updates geplant und geprüft werden, bevor sie in die Air-Gap-Umgebung gelangen.

Versionierung und Testing

• Jedes Image erhält ein Tag mit Versionsnummer oder SHA.
• Neue Versionen werden zunächst in einer Testumgebung validiert.
• Erst nach erfolgreichem Test werden sie in die produktive Air-Gap-Registry importiert.

Update Workflow

# Externe Umgebung
docker pull myapp:2.0
docker save myapp:2.0 -o myapp_2_0.tar
# Transport in Air-Gap
docker load -i myapp_2_0.tar
docker tag myapp:2.0 my-registry.local:5000/myapp:2.0
docker push my-registry.local:5000/myapp:2.0

6. Sicherheit und Integrität

Air-Gapped Deployments erfordern zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen, um Manipulationen während des Transports zu verhindern.

Checksums und Signaturen

• SHA256-Prüfsummen der Images erzeugen: sha256sum myapp_latest.tar
• Signaturen mit GPG oder Cosign erstellen.
• Vor dem Import in die Air-Gap-Registry prüfen.

TLS und Authentication

Selbst innerhalb des Air-Gap-Netzwerks sollten Registry-Verbindungen abgesichert sein, z. B. mit TLS und Basic Auth oder Token-Mechanismen.

7. Best Practices

• Automatisierte Scripts für Export/Import zur Reduzierung manueller Fehler
• Detaillierte Dokumentation aller Versionen und Abhängigkeiten
• Regelmäßige DR- und Recovery-Tests der Air-Gap-Registry
• Redundanz für kritische Images und Dependencies
• Monitoring der Air-Gap-Registry auf Speicherverbrauch und Verfügbarkeit

Air-Gapped Deployments verlangen sorgfältige Planung, aber sie erhöhen die Sicherheit und Stabilität in sensiblen Umgebungen. Mit einer konsequenten Strategie für Images, Dependencies und Updates lassen sich moderne Container-Stacks auch offline effizient betreiben.

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