Charantej 架构：加固容器暂存与系统调用遥测实验室

一个企业级、纵深防御的容器隔离与运行时安全遥测框架。从思科首席网络安全架构师的角度设计，Charantej 架构隔离暂存运行时、限制系统调用面，并使用主机级审计工具实现实时内核遥测，以保护现代 Linux 容器部署。

高级设计 (HLD)

Charantej 架构强制实施隔离、最小权限容器和外带监控，以确保安全边界能够抵御主机内核妥协向量。

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

信任边界

容器运行时沙箱： 容器命名空间严格以非特权用户身份运行，移除所有默认的 Linux 能力（CAP_SYS_ADMIN、CAP_NET_ADMIN、CAP_NET_RAW 等），以阻止原始系统级网络操作。
系统调用白名单： 自定义的安全计算模式 (seccomp) 配置文件充当容器化进程与主机内核之间的看门人，阻止对危险的套接字或命名空间更改系统调用的访问。
外带监控： 事件审计通过 eBPF 跟踪探针在主机级别外带运行。这确保即使容器运行时被攻破，遥测日志也无法从容器上下文内部被篡改或禁用。

低级设计 (LLD)

低级设计定义了内核边界内的操作系统调用验证逻辑、过滤路径和监控端点。

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 架构由三个相互连接的配置层组成，以强制执行安全边界。

1. 加固容器暂存 (容器运行时)

编排配置通过运行时标志直接实现以下安全控制：

--cap-drop=ALL：丢弃所有默认的 Linux 内核能力，防止容器获取低级管理权限。
--security-opt no-new-privileges:true：阻止子进程通过 setuid 或 setgid 二进制文件获取比其父进程更多的权限。
--security-opt seccomp=seccomp-profile.json：实现白名单系统调用过滤。

2. 系统调用白名单看门人 (`seccomp-profile.json`)

默认情况下，Docker 的 seccomp 过滤器允许广泛的系统调用列表。Charantej 架构将其限制为基本进程执行所需的绝对最小值：

默认动作 (SCMP_ACT_ERRNO)：阻止所有系统调用，除非在配置文件中显式白名单。
允许的系统调用：仅允许基本操作原语（例如 read、write、exit、exit_group、futex、nanosleep、mmap、munmap、mprotect 和 close）。
阻止的向量：显式阻止 socket 操作、setsockopt 网络更改、命名空间加入 (setns) 和能力设置 (capset)，消除未经授权的本地权限提升 (LPE) 尝试。

3. eBPF 遥测跟踪 (概念性)

主机级跟踪规则概念性地监控进程和系统调用边界：

Det_Anomalous_Networking：审计套接字选项，如果任何容器化进程尝试修改上层协议或 ULP 属性（TCP_ULP optname），则标记立即的 CRITICAL ALERT。
Container_Privilege_Escalation_Attempt：对未经授权尝试加入命名空间 (setns) 或修改能力集 (capset) 发出警报。

实时漏洞演示 (CVE-2026-46300 "Fragnesia")

此仓库包含 CVE-2026-46300 的实时漏洞模拟，以实际展示 Charantej 架构的有效性。该漏洞利用尝试两个向量：

命名空间逃逸：尝试使用 setns() 劫持主机挂载命名空间。
内核 ULP 损坏：尝试通过 setsockopt(TCP_ULP) 进行未经授权的 ULP 内存操作。

运行漏洞测试

提供了一个辅助脚本，用于自动构建漏洞，并针对未缓解的容器（代表易受攻击的系统）和 Charantej 安全容器运行它。

确保 Docker 正在运行。
执行测试脚本：
```
bash run_exploit.sh
```

预期结果

1. 未缓解环境 (利用阶段)

漏洞将成功执行 setns() 和 setsockopt()，报告 "VULNERABLE" 状态。

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 安全环境 (缓解阶段)

漏洞被拦截。setns() 被能力丢弃 (EPERM) 阻止，socket() / setsockopt() 被 Seccomp 系统调用过滤器边界（或根据执行配置文件的能力丢弃）显式中和，报告 "BLOCKED" 状态。这确认即使 Fragnesia 有效载荷被执行，Charantej 架构也能安全地将主机与漏洞隔离。

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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