本文介绍如何在 Harbor 私有仓库中使用 Cosign 对 Docker 镜像进行数字签名，并提供离线验证方法，确保交付镜像的完整性和来源可信。

1. 背景

  • 为什么签名？

    • 确保客户拿到的镜像和发布镜像一致，避免中间篡改。
    • 提升交付安全性，满足安全或合规要求。
    • 客户可以在部署前自动验证镜像真实性。

  • Cosign 特点

    • 开源，操作简单。
    • 签名存储在 OCI 兼容仓库（如 Harbor）中。
    • 支持离线签名，不依赖公有 Rekor 服务。

2. 安装 Cosign

在 Linux 上执行：

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curl -sSL https://github.com/sigstore/cosign/releases/latest/download/cosign-linux-amd64 -o cosign
sudo mv cosign /bin
sudo chmod +x /bin/cosign

生成签名密钥对：

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cosign generate-key-pair
  • cosign.key：私钥，用于签名，需妥善保管
  • cosign.pub：公钥，用于验证，提供给客户

3. 构建并推送镜像

以 caddy 镜像为例：

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docker tag caddy harborpro.fuckave.net/devops/caddy:trust
docker push harborpro.fuckave.net/devops/caddy:trust

获取镜像 digest（唯一不可变标识）：

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docker inspect --format='{{index .RepoDigests 0}}' harborpro.fuckave.net/devops/caddy:trust

示例输出：

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harborpro.fuckave.net/devops/caddy@sha256:3ebdac0a04a6802fdf72da35e476866e5f34e1a717a921dff2b2561d1ce2e96e

4. 签名镜像

使用私钥签名，并关闭公共 Rekor 上传（内网环境推荐）：

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cosign sign --key cosign.key --tlog-upload=false harborpro.fuckave.net/devops/caddy@sha256:3ebdac0a04a6802fdf72da35e476866e5f34e1a717a921dff2b2561d1ce2e96e

签名完成后，签名数据会存储在 Harbor 仓库中。

5. 离线验证签名

在客户或内网环境中验证镜像签名，不依赖公有 Rekor：

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export COSIGN_EXPERIMENTAL=1
export COSIGN_EXPERIMENTAL_DISABLE_TUF=1

cosign verify \
  --key cosign.pub \
  --offline \
  --insecure-ignore-tlog=true \
  --private-infrastructure=true \
  harborpro.fuckave.net/devops/caddy:trust

验证通过后，会显示签名者、镜像 digest 等信息。

6. 常见问题

  1. 权限错误 (401 Unauthorized)

    • 执行 docker login harborpro.fuckave.net，使用有 push 权限的账号。

  2. tag 不存在

    • 必须先 docker push 镜像，再获取 digest 进行签名。

  3. 内网无法访问 Rekor/TUF 公共服务

    • 使用 --tlog-upload=false 和 --offline 完全离线签名和验证。

7. 完整命令汇总

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# 安装 cosign
curl -sSL https://github.com/sigstore/cosign/releases/latest/download/cosign-linux-amd64 -o cosign
sudo mv cosign /bin
sudo chmod +x /bin/cosign

# 生成密钥对
cosign generate-key-pair

# 构建并推送镜像
docker tag caddy harborpro.fuckave.net/devops/caddy:trust
docker push harborpro.fuckave.net/devops/caddy:trust

# 获取镜像 digest
docker inspect --format='{{index .RepoDigests 0}}' harborpro.fuckave.net/devops/caddy:trust

# 签名镜像
cosign sign --key cosign.key --tlog-upload=false harborpro.fuckave.net/devops/caddy@sha256:3ebdac0a04a6802fdf72da35e476866e5f34e1a717a921dff2b2561d1ce2e96e

# 离线验证签名
export COSIGN_EXPERIMENTAL=1
export COSIGN_EXPERIMENTAL_DISABLE_TUF=1

cosign verify \
  --key cosign.pub \
  --offline \
  --insecure-ignore-tlog=true \
  --private-infrastructure=true \
  harborpro.fuckave.net/devops/caddy:trust