GitHub Actions で cosign を使って keyless 署名する

この記事は、[3-shake Advent Calendar 2023](https://qiita.com/advent-calendar/2023/3-shake) 24日目のエントリ記事です。

Container image が適切な方法で build されたものかどうかを確認するために署名をするためのツールとして [cosign](https://github.com/sigstore/cosign) があります。
キーペアを作成して秘密鍵で署名し、公開鍵で検証を行うことができるのですが、[サポートされた OIDC の token issuer](https://docs.sigstore.dev/certificate_authority/oidc-in-fulcio/#supported-oidc-token-issuers) であれば keyless での署名が可能となっています。

private な container image などで署名する場合は transparency log の保存先や公開について検討が必要そうですが、ひとまず署名とその確認をやってみます。

[sigstore/cosign-installer](https://github.com/sigstore/cosign-installer) を使うと GitHub Actions の Job 内で簡単に cosign をインストールすることが可能です。使い方も README に書かれています。

Image の tag と digest が必要になるので [docker/metadata-action](https://github.com/docker/metadata-action) と [docker/build-push-action](https://github.com/docker/build-push-action) と一緒に使うのが便利です。

また、keyless のために OIDC の token を利用するためには [permissions](https://docs.github.com/en/actions/using-jobs/assigning-permissions-to-jobs) で `id-token: write` が必要になります。

## GitHub Actions で sign する

```yaml
jobs:
  build-and-push-image:
    name: Build and push container image
    runs-on: ubuntu-latest

    permissions:
      contents: read
      packages: write
      id-token: write # needed for signing the images with GitHub OIDC Token

    steps:
      - uses: actions/checkout@v4
        with:
          fetch-depth: 1

      - name: Docker meta
        id: meta
        uses: docker/metadata-action@v5
        with:
          images: |
            yteraoka/example
            ghcr.io/yteraoka/example
          tags: |
            type=semver,pattern={{version}}
            type=semver,pattern={{major}}.{{minor}}
            type=sha

      - name: Install Cosign
        uses: sigstore/cosign-installer@v3

      - name: Set up QEMU
        uses: docker/setup-qemu-action@v2

      - name: Set up Docker Buildx
        uses: docker/setup-buildx-action@v3

      - name: Login to Docker Hub
        uses: docker/login-action@v3
        with:
          username: ${{ secrets.DOCKER_HUB_USERNAME }}
          password: ${{ secrets.DOCKER_HUB_TOKEN }}

      - name: Login to GitHub Container Registry
        uses: docker/login-action@v3
        with:
          registry: ghcr.io
          username: ${{ github.actor }}
          password: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}

      - name: Build and push
        uses: docker/build-push-action@v5
        id: build-and-push
        with:
          context: .
          file: ./Dockerfile
          platforms: linux/amd64,linux/arm64
          push: true
          tags: ${{ steps.meta.outputs.tags }}
          cache-from: type=gha
          cache-to: type=gha,mode=max

      - name: Sign the published Docker image with GitHub OIDC Token
        env:
          TAGS: ${{ steps.meta.outputs.tags }}
          DIGEST: ${{ steps.build-and-push.outputs.digest }}
        run: echo "${TAGS}" | xargs -I {} cosign sign --yes {}@${DIGEST}
```

## 検証する

```bash
cosign verify \
  --certificate-oidc-issuer https://token.actions.githubusercontent.com \
  --certificate-identity-regexp ^https://github.com/yteraoka/example/ \
  ghcr.io/yteraoka/example:0.0.1
```

`--certificate-oidc-issuer` と `--certificate-oidc-issuer-regexp` のどちらかと `--certificate-identity` と `--certificate-identity-regexp` のどちらかは指定が必須です。

identity の方は Subject として入っている `https://github.com/yteraoka/example/.github/workflows/build-and-push.yaml@refs/tags/v0.0.1` のような値との比較になります。期待する build の手順を踏んでいるかどうかの確認ができます。


## Kubernetes での検証

署名された Container image しか実行させないようにするためには AdmissionWebhook を使うことになるかと思います。

cosign と同じく sigstore の提供する [policy-controller](https://github.com/sigstore/policy-controller) ([heml chart](https://github.com/sigstore/helm-charts/tree/main/charts/policy-controller))であったり [connaisseur](https://github.com/sse-secure-systems/connaisseur) や [kyverno](https://kyverno.io/docs/writing-policies/verify-images/) などが候補でしょうか。