Charantej アーキテクチャ: 強化されたコンテナステージングとシステムコールテレメトリラボ

エンタープライズグレードの多層防御によるコンテナ封じ込めとランタイムセキュリティテレメトリフレームワーク。Cisco のリードサイバーセキュリティアーキテクトの視点から設計された Charantej アーキテクチャは、ステージングランタイムを分離し、システムコールの表面を制限し、ホストレベルの監査を使用してリアルタイムのカーネルテレメトリを計測し、最新の Linux コンテナデプロイメントを保護します。

ハイレベル設計 (HLD)

Charantej アーキテクチャは、分離、最小権限の封じ込め、および帯域外監視を強制し、セキュリティ境界がホストカーネルの妥協ベクトルに対して回復力を維持することを保証します。

flowchart TD
    subgraph HostOS ["Host OS (Secured Linux Node)"]
        subgraph Docker ["Docker Container Runtime"]
            App["Audited App Namespace"]
        end
        
        subgraph Auditor ["Host Auditor (Falco Engine)"]
            eBPF["eBPF Probes"]
        end
        
        Kernel["Host Linux Kernel"]
    end
    
    SIEM["SIEM / Log Repository"]

    App -->|System Calls| Kernel
    Kernel -->|Trace Events| eBPF
    eBPF --> Auditor
    Auditor -->|Telemetry Logs| SIEM
    
    style HostOS fill:#1e1e1e,stroke:#333,stroke-width:2px
    style Docker fill:#2a2a2a,stroke:#007bff,stroke-width:2px
    style Auditor fill:#2a2a2a,stroke:#dc3545,stroke-width:2px
    style Kernel fill:#333,stroke:#ffc107,stroke-width:2px
    style SIEM fill:#1e1e1e,stroke:#28a745,stroke-width:2px,stroke-dasharray: 5 5

信頼境界

コンテナランタイムサンドボックス: コンテナ名前空間は厳密に非特権ユーザーとして実行され、すべてのデフォルトの Linux ケイパビリティ（CAP_SYS_ADMIN、CAP_NET_ADMIN、CAP_NET_RAW など）を削除して、raw なシステムレベルのネットワーク操作をブロックします。
システムコールホワイトリスト: カスタム Secure Computing Mode (seccomp) プロファイルが、コンテナプロセスとホストカーネルの間のゲートキーパーとして機能し、危険なソケットや名前空間変更システムコールへのアクセスを防止します。
帯域外インストルメンテーション: イベント監査は、eBPF トレーシングプローブを介してホストレベルで帯域外で実行されます。これにより、コンテナランタイムが侵害された場合でも、コンテナコンテキスト内からテレメトリログを改ざんしたり無効にしたりできないことが保証されます。

低レベル設計 (LLD)

低レベル設計は、カーネル境界内での運用上のシステムコール検証ロジック、フィルターパス、および監視エンドポイントを定義します。

flowchart TD
    subgraph ContainerSpace ["Container Namespace (User Space)"]
        App["Audited Process"]
    end

    subgraph SeccompBoundary ["Seccomp Syscall Filter Boundary"]
        Syscall["Syscall Invocation"]
        Filter{"Syscall in Whitelist?"}
        Block["SCMP_ACT_ERRNO (Block & Fail)"]
        Allow["Allow & Pass"]
    end

    subgraph KernelSpace ["Linux Host Kernel Space"]
        Handler["System Call Handler"]
        Subsystem["Target Subsystem (e.g., Network/Memory)"]
    end

    subgraph TelemetryLayer ["Host Auditing Layer"]
        eBPF["eBPF Probe Instrumentation"]
        Falco{"Event Matches Rule?"}
        Alert["Log syslog / SIEM Alarm"]
    end

    App -->|1. Invokes Syscall| Syscall
    Syscall --> Filter
    Filter -->|No: e.g., setsockopt/socket| Block
    Filter -->|Yes: e.g., read/write| Allow
    Allow --> Handler
    Handler --> Subsystem
    Handler -->|2. Traces Execution| eBPF
    eBPF --> Falco
    Falco -->|Yes| Alert

Charantej アーキテクチャは、セキュリティ境界を強制するために、相互接続された3つの設定レイヤーで構成されています。

1. 強化されたコンテナステージング (コンテナランタイム)

オーケストレーション設定は、以下のセキュリティ制御をランタイムフラグを介して直接実装します:

--cap-drop=ALL: すべてのデフォルトの Linux カーネルケイパビリティを削除し、コンテナが低レベルの管理権限を取得するのを防ぎます。
--security-opt no-new-privileges:true: 子プロセスが setuid や setgid バイナリを介して親プロセスよりも多くの権限を取得するのを防ぎます。
--security-opt seccomp=seccomp-profile.json: ホワイトリスト方式のシステムコールフィルタリングを実装します。

2. システムコールホワイトリストゲートキーパー (`seccomp-profile.json`)

デフォルトでは、Docker の seccomp フィルターは広範なシステムコールを許可します。Charantej アーキテクチャはこれを、基本的なプロセス実行に必要な絶対最小限に制限します:

デフォルトアクション (SCMP_ACT_ERRNO): プロファイルで明示的にホワイトリストに登録されていない限り、すべてのシステムコールをブロックします。
許可されるシステムコール: 基本的な操作プリミティブ（read、write、exit、exit_group、futex、nanosleep、mmap、munmap、mprotect、close など）のみを許可します。
ブロックされるベクター: socket 操作、setsockopt ネットワーク変更、名前空間参加 (setns)、ケイパビリティセット (capset) を明示的にブロックし、権限のないローカル特権昇格 (LPE) の試みを無効化します。

3. eBPF テレメトリトレーシング (概念)

ホストレベルのトレーシングルールは、概念的にプロセスとシステムコールの境界を監視します:

Det_Anomalous_Networking: ソケットオプションを監査し、コンテナプロセスが上位層プロトコルや ULP プロパティ（TCP_ULP オプト名）を変更しようとした場合に、即座に CRITICAL ALERT をフラグします。
Container_Privilege_Escalation_Attempt: 名前空間への参加 (setns) やケイパビリティセットの変更 (capset) の不正な試みを警告します。

ライブエクスプロイトデモ (CVE-2026-46300 "Fragnesia")

このリポジトリには、CVE-2026-46300 のライブエクスプロイトシミュレーションが含まれており、Charantej アーキテクチャの有効性を実践的に示します。エクスプロイトは2つのベクトルを試みます:

名前空間エスケープ: setns() を使用してホストマウント名前空間を乗っ取ろうとします。
カーネル ULP 破損: setsockopt(TCP_ULP) を介して不正な ULP メモリ操作を試みます。

エクスプロイトテストの実行

ヘルパースクリプトが用意されており、エクスプロイトを自動的にビルドし、緩和されていないコンテナ（脆弱なシステムを表す）と Charantej で保護されたコンテナに対して実行します。

Docker が実行中であることを確認します。
テストスクリプトを実行します:
```
bash run_exploit.sh
```

期待される結果

1. 緩和されていない環境 (エクスプロイト段階)

エクスプロイトは setns() と setsockopt() の両方を正常に実行し、「VULNERABLE」ステータスを報告します。

sequenceDiagram
    participant App as Unprivileged App (Fragnesia Payload)
    participant Cap as Capability Check (Kernel)
    participant NS as /proc/self/ns/mnt (Host Namespace)
    participant Sys as Syscall Interface
    participant ULP as Kernel ULP Memory

    Note over App,ULP: STAGE 1: Namespace Hijacking
    App->>Cap: 1. setns(FD, 0)
    Cap-->>App: Allowed (No cap_drop)
    App->>NS: Hijack Host Namespace
    NS-->>App: SUCCESS: Container Isolation Bypassed

    Note over App,ULP: STAGE 2: ULP Memory Corruption (CVE-2026-46300)
    App->>Sys: 2. socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)
    Sys-->>App: FD allocated
    
    App->>ULP: 3. setsockopt(FD, IPPROTO_TCP, TCP_ULP, "tls")
    Note right of ULP: Attempts unauthorized memory modification
    ULP-->>App: SUCCESS: Malicious payload injected
    Note over App,ULP: IMPACT: Host Kernel Memory Compromised!

2. Charantej で保護された環境 (緩和段階)

エクスプロイトはインターセプトされます。setns() はケイパビリティドロップ (EPERM) によってブロックされ、socket() / setsockopt() は Seccomp システムコールフィルター境界（または実行プロファイルに応じて cap ドロップ）によって明示的に無効化され、「BLOCKED」ステータスを報告します。これにより、たとえ Fragnesia ペイロードが実行されても、Charantej アーキテクチャがホストをエクスプロイトから安全に隔離することが確認されます。

sequenceDiagram
    participant App as Unprivileged App (Fragnesia Payload)
    participant Cap as Capability Drop (ALL)
    participant NS as /proc/self/ns/mnt (Host Namespace)
    participant Sec as Seccomp Filter Boundary
    participant ULP as Kernel ULP Memory

    Note over App,ULP: STAGE 1: Namespace Hijacking Attempt
    App->>Cap: 1. setns(FD, 0)
    Cap-->>App: BLOCKED (EPERM - Operation not permitted)
    Note left of Cap: Defense Triggered: Namespace escape neutralized
    
    Cap-xNS: Cannot reach Host Namespace

    Note over App,ULP: STAGE 2: ULP Memory Corruption Attempt
    App->>Sec: 2. socket() / setsockopt(TCP_ULP)
    Sec-->>App: BLOCKED (EPERM - Operation not permitted)
    Note left of Sec: Defense Triggered: Socket operations neutralized
    
    Sec-xULP: Cannot reach Kernel ULP Context
    
    Note over App,ULP: IMPACT: Exploit completely contained. Host is Safe!

FRAGNESIA-Charan-cve-2026-46300

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