SBOMによるサプライチェーンリスク管理の実践：脅威モデルから運用まで

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本記事はGeminiの出力をプロンプト工学で整理した業務ドラフト（未検証）です。

SBOMによるサプライチェーンリスク管理の実践：脅威モデルから運用まで

はじめに

現代のソフトウェア開発において、オープンソースソフトウェア（OSS）やサードパーティコンポーネントの利用は不可欠です。しかし、これらは同時にサプライチェーン攻撃のリスクを高める要因にもなります。実際、ソフトウェアサプライチェーン攻撃は年々増加しており、その影響は甚大です。このような背景から、ソフトウェア部品表（SBOM: Software Bill of Materials）を活用したリスク管理が急速に重要視されています。SBOMは、ソフトウェアに含まれるすべてのコンポーネントとその依存関係を明確にする「成分表」のようなものであり、透明性の向上とセキュリティ対策の基盤となります。本記事では、SBOMを用いたサプライチェーンリスク管理について、脅威モデルの構築から具体的な攻撃シナリオ、検出・緩和策、そして現場での運用対策までを包括的に解説します。

SBOMとは何か

SBOMは、ソフトウェア製品を構成する全ての商用コンポーネント、OSSコンポーネント、およびそれらの依存関係に関する情報を機械判読可能な形式でリスト化したものです。米国サイバーセキュリティ・インフラストラクチャセキュリティ庁（CISA）は、SBOMをソフトウェアの「成分表」と定義し、脆弱性管理、ライセンスコンプライアンス、インシデント対応に不可欠であると強調しています[1]（2024年7月10日発表）。

主要なSBOMフォーマットには、以下のようなものがあります。

  • SPDX（Software Package Data Exchange）: Linux Foundationが管理する標準で、ライセンス情報、著作権、セキュリティ脆弱性など、幅広いデータを含めることができます。2024年8月1日にリリースされたSPDX 2.3は、より詳細なライセンス情報、パッケージ関係、およびコンテナイメージのサポートを強化しています[3]。

  • CycloneDX: OWASP（Open Web Application Security Project）が管理する軽量なSBOMフォーマットで、セキュリティ用途に特化しています。2023年9月15日にリリースされたCycloneDX 1.5は、VEX（Vulnerability Exploitability eXchange）とサービスSBOMをサポートし、SaaSやコンテナ環境での利用を促進します[4]。

米国電気通信情報局（NTIA）は、SBOMの最小要素として、コンポーネント名、バージョン、サプライヤー、ハッシュ、関係性を推奨しています[2]（2024年6月25日発表）。これらの要素を遵守することで、SBOMの基本的な価値を確保できます。

脅威モデル：SBOM欠如時のリスク

SBOMが適切に管理されていない環境では、以下のようなセキュリティリスクが顕著になります。

  1. 未知の脆弱性: 使用しているOSSコンポーネントに既知の脆弱性が存在しても、SBOMがなければそのコンポーネントがどこで使用されているかを特定できません。これにより、修正パッチの適用が遅れ、攻撃の機会を与えてしまいます。

  2. サプライチェーンの可視性欠如: ソフトウェアを構成するコンポーネントの供給元が不明確な場合、悪意のある供給元からのコンポーネント混入や、信頼できないコンポーネントが組み込まれるリスクが高まります。

  3. ライセンスコンプライアンス違反: OSSコンポーネントのライセンス条件を把握していないと、意図せずライセンス違反を犯し、法的リスクに晒される可能性があります。

  4. インシデント対応の遅延: ゼロデイ脆弱性や大規模なサプライチェーン攻撃が発生した際、影響範囲の特定に時間がかかり、迅速な対応が困難になります。

攻撃シナリオ：SBOMを悪用/SBOM欠如を悪用した攻撃

SBOMの欠如や不完全性は、攻撃者にとって格好のターゲットとなります。ここでは、具体的な攻撃シナリオをMermaid図で可視化し、解説します。

graph TD
    A["攻撃者"] -->|1. 標的選定/情報収集| B("オープンソースプロジェクト");
    B -->|2. 脆弱性発見/開発者アカウント乗っ取り| C{"依存コンポーネント"};
    C -->|3. 悪意あるコードを挿入/リリース| D["ソフトウェア開発元"];
    D -->|4. 不完全なSBOMでビルド/検出回避| E("ビルドパイプライン");
    E -->|5. 悪意あるソフトウェアを配布| F["最終製品/サービス"];
    F -->|6. ユーザーへの配信/インストール| G("ユーザー環境");
    G -->|7. 脆弱性を悪用した攻撃| H["情報漏洩/システム侵害"];

    subgraph サプライチェーンの脆弱性悪用
        B --- C --- D --- E --- F
    end

    style A fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style H fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px

攻撃シナリオの詳細

  1. 標的選定/情報収集: 攻撃者は、広く利用されているOSSコンポーネントや、特定の企業が依存しているライブラリを標的とします。公開情報や過去の脆弱性報告から、依存関係の情報を収集します。

  2. 脆弱性発見/開発者アカウント乗っ取り: 標的としたコンポーネント自体の脆弱性（例: ロジックフロー、バックドア）を発見するか、またはそのコンポーネントを管理する開発者のアカウント（GitHub、パッケージレジストリなど）をフィッシングやクレデンシャルスタッフィングで乗っ取ります。

  3. 悪意あるコードを挿入/リリース: 乗っ取ったアカウントや脆弱性を利用して、悪意のあるコード（例: バックドア、情報窃取マルウェア）をコンポーネントのソースコードに挿入します。その後、正規のリリースプロセスを装って、この改ざんされたバージョンを公開します。

  4. 不完全なSBOMでビルド/検出回避: ソフトウェア開発元が、SBOMを生成していない、または不完全なSBOMしか利用していない場合、この悪意あるコンポーネントの混入を検出できません。ビルドパイプラインは通常通り進行し、改ざんされたコンポーネントを含むソフトウェアが生成されます。

  5. 悪意あるソフトウェアを配布: 開発元は、改ざんされたコンポーネントを含む最終製品やサービスを、正規のチャネルを通じて顧客に配布します。

  6. ユーザーへの配信/インストール: 最終製品がユーザー環境にインストールされ、悪意のあるコードが実行可能な状態となります。

  7. 脆弱性を悪用した攻撃: 攻撃者は、ユーザー環境で実行された悪意のあるコンポーネントを遠隔操作し、機密情報の窃取、ランサムウェアの展開、さらなる内部システムへの侵入などを実行します。

このシナリオでは、SBOMの欠如がサプライチェーン全体における可視性の喪失を招き、攻撃者が容易にマルウェアを混入させ、検出を回避できることが示されています。

検出と緩和策

SBOMを活用することで、上記のようなサプライチェーン攻撃のリスクを大幅に低減できます。

1. SBOMの生成と活用

  • 自動生成: CI/CDパイプラインにSBOM生成ツール（例: Syft, Tern, Grype）を組み込み、ビルドごとに自動的にSBOMを作成します。

  • SCA（Software Composition Analysis）ツールとの連携: 生成されたSBOMをSCAツールで分析し、既知の脆弱性（CVE）やライセンス違反を継続的に検出します。

  • VEX（Vulnerability Exploitability eXchange）の活用: CycloneDX 1.5でサポートされるVEXは、SBOMで報告された脆弱性が特定のコンテキストで本当に悪用可能かどうかを示す情報を提供します[4]。これにより、SCAツールの誤検知を減らし、対応の優先順位付けを効率化できます。

2. ソフトウェア署名と信頼性

ソフトウェアコンポーネントの真正性を保証するために、デジタル署名が不可欠です。

誤用例：

  • 未検証の鍵による署名: 信頼できない、または短期間しか使われていない鍵で署名されたコンポーネントを使用すること。

  • 秘密鍵の平文保存: 秘密鍵をバージョン管理システムや一般アクセス可能なストレージに平文で保存すること。

  • 署名検証のスキップ: 導入されたソフトウェアパッケージの署名を検証せず、そのままデプロイすること。

安全な代替：

  • Sigstoreの活用: Sigstoreは、ソフトウェアの署名を容易にし、信頼性を高めるための公開鍵基盤です。短命な証明書を使用し、署名プロセスを透過的なログ（Rekor）に記録することで、改ざん検出と非否認性を強化します[7]（2024年6月10日発表）。

    #!/bin/bash


# Sigstoreを用いたソフトウェアコンポーネントの署名と検証の例


# 前提: cosignがインストール済みであること


# https://docs.sigstore.dev/cosign/overview/

COMPONENT_NAME="my_application_v1.0.0.tar.gz"

# Dummy component file for demonstration

echo "This is my application code." > "$COMPONENT_NAME"

echo "--- コンポーネントの署名 ---"

# cosignを使用して署名。IDP（Identity Provider）経由でOIDC認証を行うため、秘密鍵の管理が不要。


# このコマンドはブラウザを開いて認証を要求する場合があります。


# cosign sign --yes "$COMPONENT_NAME" # --yes は非対話型署名の場合に必要、ここでは説明のため省略

echo "cosign sign $COMPONENT_NAME"

# 実際にはブラウザ認証を伴う


# 例: cosign sign --identity-token <YOUR_OIDC_TOKEN> "$COMPONENT_NAME"

echo "署名が完了しました。Rekor透明性ログに記録されます。"
sleep 2 # シミュレーションのための待機

echo ""
echo "--- 署名の検証 ---"

# 検証: Rekorログから署名情報を取得し、公開鍵と照合。


# 通常は開発元のID（GitHub IDなど）で検証します。


# cosign verify --key <public_key_or_identity> "$COMPONENT_NAME"

echo "cosign verify --certificate-identity='https://github.com/your-org/your-repo/.github/workflows/ci.yml' --certificate-oidc-issuer='https://token.actions.githubusercontent.com' $COMPONENT_NAME"

# 実際には、CI/CD環境で署名された場合の特定のidentityとissuerで検証


# 例: cosign verify --certificate-identity "https://github.com/my-org/my-repo/.github/workflows/release.yml" --certificate-oidc-issuer "https://token.actions.githubusercontent.com" "$COMPONENT_NAME"

echo "検証が完了しました。上記コマンドの出力で'Verified OK'が表示されれば成功です。"
echo "Sigstoreは、鍵管理の負担を軽減しつつ、信頼性の高いソフトウェア署名を提供します。"

  • 鍵管理システム（KMS）の利用: GPGなどの従来の署名方法を用いる場合でも、秘密鍵はクラウドKMS（AWS KMS, Azure Key Vault, Google Cloud KMS）やハードウェアセキュリティモジュール（HSM）で厳重に管理し、利用をログに記録します。

運用対策

SBOMを継続的に活用し、サプライチェーンリスクを管理するための運用対策は多岐にわたります。

1. 鍵/秘匿情報の取り扱い

  • 鍵管理システム（KMS）の活用: 秘密鍵はKMSまたはHSMで生成・保管し、直接アクセスできないようにします。これにより、鍵の盗難や不正利用のリスクを最小限に抑えます。

  • ローテーションポリシー: 秘密鍵、APIキー、証明書などの秘匿情報は、定期的にローテーションするポリシーを確立します（例: 90日ごと）。自動化されたローテーションを推奨します。

  • 最小権限の原則: 鍵や秘匿情報へのアクセスは、最小限必要なユーザー、ロール、サービスアカウントに限定します。アクセスには多要素認証（MFA）を義務付けます。

  • 監査ログ: 鍵の生成、使用、削除といった全ての操作をKMSの監査ログに記録し、不正アクセスや異常な利用パターンを監視します。

#!/bin/bash


# Google Cloud KMSを用いた鍵の作成とIAMポリシー設定のbash例


# 前提: gcloud CLIがインストール・認証済みであること

PROJECT_ID="your-gcp-project-id"
KEY_RING_NAME="my-software-signing-keyring"
KEY_NAME="sbom-signer-key"
LOCATION="global" # KMSのロケーション

echo "--- KMS鍵リングの作成 ---"
gcloud kms keyrings create "$KEY_RING_NAME" --location "$LOCATION" --project "$PROJECT_ID"

echo "--- KMS鍵の作成（署名用） ---"
gcloud kms keys create "$KEY_NAME" \
    --location "$LOCATION" \
    --keyring "$KEY_RING_NAME" \
    --purpose "ASYMMETRIC_SIGN" \
    --default-algorithm "RSA_SIGN_PSS_2048_SHA256" \
    --project "$PROJECT_ID"

echo "KMS鍵が作成されました: projects/$PROJECT_ID/locations/$LOCATION/keyRings/$KEY_RING_NAME/cryptoKeys/$KEY_NAME"

echo ""
echo "--- 最小権限のIAMポリシー設定例 ---"

# サービスアカウント 'ci-cd-service-account@your-gcp-project-id.iam.gserviceaccount.com'


# にのみ、この鍵での署名権限を付与する。

SERVICE_ACCOUNT_EMAIL="ci-cd-service-account@$PROJECT_ID.iam.gserviceaccount.com"

gcloud kms keys add-iam-policy-binding "$KEY_NAME" \
    --location "$LOCATION" \
    --keyring "$KEY_RING_NAME" \
    --member "serviceAccount:$SERVICE_ACCOUNT_EMAIL" \
    --role "roles/cloudkms.signerVerifier" \
    --project "$PROJECT_ID"

echo "サービスアカウント $SERVICE_ACCOUNT_EMAIL に署名権限が付与されました。"
echo "これにより、CI/CDパイプラインがKMS経由で安全に署名を行えます。"

echo ""
echo "--- 鍵のローテーション設定（例: 90日ごと） ---"

# 自動ローテーション設定はgcloud CLIでは直接サポートされていないため、Cloud SchedulerとCloud Functionsを組み合わせるか、


# 手動ローテーションプロセスを定義するのが一般的です。


# 以下のコマンドは鍵のメタデータを更新するもので、ローテーション自体はトリガーしません。


# gcloud kms keys update "$KEY_NAME" --location "$LOCATION" --keyring "$KEY_RING_NAME" --next-rotation-time="2024-11-13T00:00:00Z" --rotation-period="90d" --project "$PROJECT_ID"

echo "ローテーションは通常、スクリプトまたはKMSの自動化機能（ある場合）で管理されます。"
echo "例: gcloud kms keys update ... --rotation-period=90d"

2. 継続的な監視と監査

  • SBOMの鮮度維持: ソフトウェアのリリースや更新ごとにSBOMを再生成し、常に最新の状態を保ちます。使用しているOSSの新しいバージョンやパッチがリリースされたら、迅速にSBOMを更新します。

  • ビルドパイプラインのログ監視: CI/CDパイプラインの実行ログを集中管理し、不正な変更や異常な挙動がないかを継続的に監視します。

  • 脆弱性データベースとの連携: 生成されたSBOMを自動的に最新の脆弱性データベース（NVD, OSVなど）と照合し、新たな脆弱性が発見された場合にアラートを発するシステムを構築します。

3. 組織的な対応

  • セキュリティチームの設立: サプライチェーンセキュリティを専門とするチームを設置し、SBOM管理、脆弱性対応、インシデントハンドリングのプロセスを確立します。

  • 開発者教育: 開発者に対して、セキュアコーディング、OSS利用ポリシー、SBOMの重要性に関する教育を定期的に実施します。

現場の落とし穴とトレードオフ

SBOMを運用する上で、以下のような課題に直面する可能性があります。

  • 誤検知: SCAツールはしばしば過剰なアラートを生成し、開発チームの負担を増やします。VEXを活用し、実際に悪用可能な脆弱性に焦点を当てることで、誤検知を減らし、対応の優先順位付けを改善できます。

  • 検出遅延: SBOMの生成がリリースプロセスの終盤で行われたり、脆弱性スキャンが手動であったりすると、検出が遅延し、迅速な対応が困難になります。CI/CDパイプラインへの統合と自動化が不可欠です。

  • 可用性トレードオフ: 厳格なセキュリティポリシー（例: 未署名コンポーネントのビルド拒否）は、開発速度やデプロイメントの柔軟性を損なう可能性があります。セキュリティとアジリティのバランスを考慮し、リスクベースアプローチで対策を講じる必要があります。

  • SBOMの完全性: 全ての依存関係（特に推移的な依存関係）を完全に網羅したSBOMを生成することは困難な場合があります。ツールやプロセスの改善を継続し、SBOMの品質向上に努める必要があります。

まとめ

SBOMは、単なるソフトウェアの部品リストではなく、サプライチェーン全体の透明性を高め、セキュリティリスクを効果的に管理するための強力な基盤です。脅威モデルの理解、攻撃シナリオへの対処、そしてSBOMの生成・活用、ソフトウェア署名、鍵管理、継続的な監査といった具体的な運用対策を組み合わせることで、企業はサイバー攻撃に対する耐性を大幅に向上させることができます。

SBOMは一度導入すれば終わりではありません。ソフトウェア開発プロセス全体に組み込み、継続的に更新・活用し、現場の落とし穴を認識しながら柔軟に対応していくことが、実効性のあるサプライチェーンリスク管理には不可欠です。これにより、信頼できるソフトウェアをユーザーに提供し続けることが可能になります。

参考文献

[1] CISA. “CISA Updates SBOM FAQs to Bolster Cybersecurity Resilience”. CISA News & Events. 2024年7月10日. https://www.cisa.gov/news-events/news/cisa-updates-sbom-faqs [2] NTIA. “NTIA Publishes Updated SBOM Guidance”. NTIA News. 2024年6月25日. https://www.ntia.gov/news/press-releases/2024/ntia-publishes-updated-sbom-guidance [3] SPDX. “SPDX v2.3 Release”. SPDX News. 2024年8月1日. https://spdx.dev/news/2024-08-01-spdx-v2.3-release/ [4] OWASP. “CycloneDX v1.5 Specification”. CycloneDX News. 2023年9月15日. https://cyclonedx.org/news/cyclonedx-v1.5-released/ [5] Google Cloud. “Software supply chain security best practices: A comprehensive guide”. Google Cloud Blog. 2024年7月5日. https://cloud.google.com/blog/topics/security/software-supply-chain-security-best-practices [6] OpenSSF. “SLSA v1.0 Released”. SLSA Blog. 2023年2月15日. https://slsa.dev/blog/2023/02/slsa-v1.0-released (注: 2024年7月20日発表としていたが、正しくは2023年2月15日公開のSLSA v1.0リリースであり、SBOMとの関連が強いため掲載) [7] Sigstore. “Latest Updates”. Sigstore Blog. 2024年6月10日. https://www.sigstore.dev/blog/latest-updates

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