Rekor 透明日志完整教程 / 01 - Rekor 概述：透明日志与供应链安全

第 1 章：Rekor 概述

在软件供应链攻击日益猖獗的今天，Rekor 提供了一种透明、可审计、不可篡改的记录机制，为软件构件的来源和完整性提供了强有力的保障。

1.1 供应链安全背景

1.1.1 什么是供应链攻击？

供应链攻击（Supply Chain Attack）是指攻击者通过渗透软件的开发、构建或分发环节，在软件中注入恶意代码，从而影响所有下游用户。

近年来重大供应链攻击事件：

1.1.2 供应链攻击的分类

                    ┌─────────────────────────────┐
                    │      软件供应链攻击类型       │
                    └──────────────┬──────────────┘
           ┌──────────────────────┼──────────────────────┐
           ▼                      ▼                      ▼
    ┌──────────────┐     ┌──────────────┐     ┌──────────────┐
    │  源码层攻击   │     │  构建层攻击   │     │  分发层攻击   │
    │              │     │              │     │              │
    │ - 恶意 PR    │     │ - CI 篡改    │     │ - 镜像替换   │
    │ - 账号劫持   │     │ - 构建注入   │     │ - 包劫持     │
    │ - 依赖混淆   │     │ - 签名替换   │     │ - CDN 污染   │
    └──────────────┘     └──────────────┘     └──────────────┘

1.1.3 为什么传统签名不够？

传统的 GPG 签名虽然能验证来源，但存在以下局限：

1. 密钥管理困难：GPG 密钥容易丢失、泄露或被盗用
2. 缺乏透明性：签名是私密的，无法公开审计
3. 信任链断裂：用户很难建立对签名者的信任
4. 无法追溯历史：如果密钥泄露，无法确定历史签名是否可信

1.2 Sigstore 生态

1.2.1 Sigstore 是什么？

Sigstore 是一个由 Google、Red Hat、Chainguard 等公司联合发起的开源项目，旨在通过一系列工具和服务，使软件签名和验证变得免费、简单且自动化。

1.2.2 Sigstore 核心组件

Sigstore 由三个核心组件构成，协同工作：

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      Sigstore 生态                              │
│                                                                 │
│   ┌─────────────┐   ┌─────────────┐   ┌─────────────┐         │
│   │   Fulcio    │   │   Cosign    │   │   Rekor     │         │
│   │             │   │             │   │             │         │
│   │  证书颁发   │   │  签名验证   │   │  透明日志   │         │
│   │  (CA)       │   │  (工具)     │   │  (记录)     │         │
│   └──────┬──────┘   └──────┬──────┘   └──────┬──────┘         │
│          │                 │                 │                 │
│          ▼                 ▼                 ▼                 │
│   OIDC 身份验证     签名 / 验证        不可篡改记录            │
│   短期证书          容器镜像           所有签名事件             │
│   无需密钥管理      blob / 文件        包含证明                 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

1.2.3 工作流程

一个典型的 Sigstore 签名流程如下：

开发者                     Sigstore 服务                   验证者
  │                           │                              │
  │  1. OIDC 身份验证请求      │                              │
  │ ───────────────────────►  │                              │
  │                           │                              │
  │  2. 返回短期证书           │                              │
  │ ◄───────────────────────  │                              │
  │                           │                              │
  │  3. 用私钥签名构件         │                              │
  │  4. 上传签名到 Rekor      │                              │
  │ ───────────────────────►  │                              │
  │                           │                              │
  │  5. 返回签名 + 包含证明    │                              │
  │ ◄───────────────────────  │                              │
  │                           │                              │
  │  6. 发布构件 + 签名        │                              │
  │ ─────────────────────────────────────────────────────►   │
  │                           │                              │
  │                           │  7. 查询签名记录              │
  │                           │ ◄───────────────────────────  │
  │                           │                              │
  │                           │  8. 返回日志条目 + 包含证明   │
  │                           │ ──────────────────────────►  │

1.3 Rekor 是什么？

1.3.1 定义

Rekor 是 Sigstore 项目的透明日志组件，基于 Google 的 Trillian 透明日志框架构建。它的核心目标是：

为软件供应链中的所有签名和验证操作提供一个公开、不可篡改、可审计的日志记录。

1.3.2 核心特性

1.3.3 Rekor 记录什么？

Rekor 记录的每条日志条目（Log Entry）包含以下信息：

{
  "body": {
    "kind": "hashedrekord",
    "apiVersion": "0.0.1",
    "spec": {
      "data": {
        "hash": {
          "algorithm": "sha256",
          "value": "abc123..."
        }
      },
      "signature": {
        "content": "base64-encoded-signature",
        "publicKey": {
          "content": "base64-encoded-public-key"
        }
      }
    }
  },
  "integratedTime": 1704067200,
  "logID": "c0d23d6ad406973f9559f3ba2d1ca01f84147d8ff16df83ce14f839b8b2d1b34",
  "logIndex": 12345678,
  "verification": {
    "inclusionProof": { ... }
  }
}

1.4 透明日志原理

1.4.1 什么是透明日志？

透明日志（Transparency Log）是一种只能追加（append-only）的日志数据结构，具有以下属性：

1. 不可篡改（Append-Only）：一旦数据被写入，就无法被修改或删除
2. 可验证（Verifiable）：任何人都可以验证日志的完整性
3. 包含证明（Inclusion Proof）：可以证明某条记录确实存在于日志中
4. 一致性证明（Consistency Proof）：可以证明日志在不同时间点之间保持一致

1.4.2 与传统日志的对比

1.4.3 Merkle Tree 简介

透明日志的核心数据结构是 Merkle Tree（默克尔树），一种哈希二叉树：

                    Root Hash
                   ┌────┴────┐
              Hash(0-1)    Hash(2-3)
              ┌──┴──┐      ┌──┴──┐
          Hash0  Hash1  Hash2  Hash3
            │      │      │      │
           Data0  Data1  Data2  Data3

关键特性：

• 根哈希（Root Hash）：任何叶子节点的变化都会导致根哈希改变
• 包含证明：只需 O(log n) 个哈希值即可证明某个数据存在
• 不可篡改：修改历史数据会破坏哈希链

1.5 适用场景

1.5.1 典型使用场景

1.5.2 企业场景示例

场景 1：金融行业合规

一家银行需要确保其部署的所有容器镜像都经过安全团队审核。通过 Rekor：

┌─────────────┐    签名    ┌─────────────┐    记录到    ┌─────────────┐
│  开发团队   │ ─────────► │  安全团队   │ ──────────► │    Rekor    │
│  构建镜像   │            │  审核签名   │             │  透明日志   │
└─────────────┘            └─────────────┘             └──────┬──────┘
                                                              │
                                                     验证 + 包含证明
                                                              │
                                                              ▼
                                                     ┌─────────────┐
                                                     │  生产环境   │
                                                     │  部署验证   │
                                                     └─────────────┘

场景 2：开源项目信任链

一个开源项目希望用户能验证下载的二进制文件：

1. 维护者通过 GitHub OIDC 身份认证
2. 使用 cosign 签名构建产物
3. 签名记录自动写入 Rekor
4. 用户通过 Rekor 验证签名的真实性和时间

1.5.3 不适用场景

1.6 Rekor 与类似技术对比

1.7 动手体验：第一条 Rekor 查询

让我们先通过命令行快速体验 Rekor 的能力：

# 安装 rekor-cli
brew install sigstore/tap/rekor-cli

# 查询公共 Rekor 服务器的日志信息
rekor-cli loginfo

# 预期输出示例：
# [rekor root hash]: <root_hash>
# [tree size]: 123456789
# [tree ID]: <tree_id>

注意：公共 Rekor 实例（rekor.sigstore.dev）记录了全球 Sigstore 用户的签名记录，日志树大小已达数十亿条。

1.8 本章小结

扩展阅读

• Sigstore 官方文档
• Rekor: A transparency log for signed software artifacts
• SolarWinds 供应链攻击分析
• SLSA (Supply-chain Levels for Software Artifacts)
• NIST SP 800-218 Secure Software Development Framework

下一章：02 - 安装与配置 — 安装 rekor-cli、rekor-server 及相关工具。