コンテナとイメージのセキュリティ｜サイバーセキュリティ

🎓 レベル：標準　|　重要度：B（推奨） 📎 前提：クラウドの責任共有とIAM

要点（BLUF）

コンテナは軽量で速いが、ホスト OS のカーネルを共有するため、仮想マシンより分離が弱い。前提に置いて守る。
守りはビルド時と実行時の両方。最小イメージ・脆弱性スキャン・信頼できる元イメージ（ビルド）と、非 root・権限制限・読み取り専用（実行）。
イメージは「不変の成果物」。脆弱性が出たら作り直して入れ替える（パッチ当てでなく置換）。

概念：軽量さの裏にある分離の弱さ

コンテナは OS の機能（名前空間・cgroups）でプロセスを隔離します。仮想マシンが OS ごと分けるのに対し、コンテナは1つのカーネルを共有します。起動が速く密度が高い反面、カーネルの脆弱性を突かれるとホストや他コンテナへ影響が及びうる――この分離の弱さが前提です。だから「コンテナだから安全」ではなく、層を重ねて守ります。

仕組み：守るべき2つの時点

ビルド時（イメージを作るとき）

最小イメージ：不要なパッケージ・シェル・ツールを含めない（distroless や slim 系）。攻撃面（脅威モデリング（STRIDEと攻撃面））が小さくなり、脆弱性の母数も減る。
信頼できる元イメージ：素性の確かな公式・検証済みイメージから作る。出所不明の利用を避ける。
脆弱性スキャン：イメージに含まれる OS パッケージ・ライブラリの既知脆弱性をスキャン（SCA＝セキュアコーディングとレビュー）。
シークレットを焼き込まない：鍵・資格情報をイメージ層に入れない（シークレット管理）。履歴層に残る。

実行時（コンテナを動かすとき）

非 root で動かす：コンテナ内 root はホストの権限に近づきうる。一般ユーザーで実行。
権限を絞る：特権コンテナを避け、不要な Linux capabilities を落とす。ファイルシステムは読み取り専用を既定に。
リソース制限：CPU/メモリ上限で、暴走や DoS の影響を抑える（可用性）。
ネットワーク分離：コンテナ間通信を最小に（セグメンテーション＝ファイアウォールとセグメンテーションと同じ発想）。

flowchart LR
    BASE["信頼できる最小ベースイメージ"] --> BUILD["ビルド：依存を最小化"]
    BUILD --> SCAN{"脆弱性スキャン・シークレット検出"}
    SCAN -->|"合格"| REG["レジストリ（署名つき）"]
    SCAN -->|"不合格"| FIX["作り直し（パッチでなく置換）"]
    REG --> RUN["実行：非root・権限制限・読み取り専用"]

仕組み：イメージは不変の成果物

コンテナイメージはビルドした時点で中身が固定される不変物です。脆弱性が見つかったとき、動いているコンテナにパッチを当てるのではなく、修正したイメージを作り直してデプロイで入れ替えるのが正しい運用です（イミュータブルインフラ）。これにより「どのバージョンに何が入っているか」が常に明確になり、来歴（サプライチェーンセキュリティ）も追えます。

防御側の使い方／設定

最小・公式ベース＋固定タグ：素性の確かなイメージを、再現可能なよう固定（ダイジェスト指定）。
CI でスキャンをゲート化：脆弱性・シークレットの検出で不合格はデプロイ不可（セキュアコーディングとレビュー）。
非 root・最小権限で実行：特権を与えない。capabilities を絞り、読み取り専用 FS。
イメージ署名と検証：信頼できるイメージだけを実行（署名＝デジタル署名と証明書（PKI））。
作り直して置換：脆弱性対応はパッチでなくイメージ更新で。古いイメージを残さない。

なぜ安全か：母数を減らし、被害を閉じ込める

コンテナの守りが効くのは2方向です。(1) 最小イメージと信頼できる元イメージで、そもそも含まれる脆弱性とツールを減らす（攻撃面と母数の削減）。(2) 非 root・権限制限・分離で、万一侵害されてもコンテナの外へ広がりにくくする（封じ込め）。分離が弱い前提を、最小化と権限制限という別原理で補うのが多層防御の形です。

仕組みの直観

コンテナは集合住宅の一室で、壁（カーネル）を全戸で共有しています。だから壁に穴（カーネル脆弱性）があると隣に響く。守りは「部屋に余計な物を置かない（最小イメージ）」「合鍵を部屋に隠さない（シークレットを焼き込まない）」「住人に管理人権限を与えない（非 root）」「各戸の電気・水道に上限を付ける（リソース制限）」。改装はその場の継ぎ接ぎ（パッチ）でなく、きれいな部屋に引っ越す（イメージ置換）方式です。

⚠️ よくある誤解・設定ミス

「コンテナ＝VM 並みに分離」と思う：カーネル共有で分離は弱い。権限制限で補う。
巨大イメージ・余計なツール同梱：攻撃面と脆弱性の母数が増える。最小化する。
root・特権コンテナで実行：侵害時の影響が大きい。非 root・capabilities 最小化。
イメージにシークレットを焼き込む：層に残り漏れる。外部のシークレット管理へ（シークレット管理）。
古いイメージを使い続ける／出所不明を使う：既知脆弱性や汚染の混入。スキャン＋署名検証＋作り直し。

対応 lab

コンテナランタイム実環境が前提のため lab は置きません。イメージ署名の検証原理は security-study/labs/digital_signature_demo.py が対応します。