署名検証

2025年11月5日

署名検証

英語表記: Signature Verification

概要

署名検証とは、コンテナイメージが信頼できる作成者によって作成され、かつ配布プロセス中に第三者によって一切改ざんされていないことを、暗号技術を用いて確認するプロセスです。これは、コンテナ技術（Docker, Podman）におけるセキュリティとガバナンスの重要な柱であり、イメージのデプロイ前に実施されるイメージスキャンの一環として、その信頼性を保証する役割を担います。検証が成功することで、私たちが実行しようとしているイメージが「本物である」という確証を得ることができます。

詳細解説

署名検証は、コンテナ環境の安全性を根底から支える、非常に重要な仕組みです。特に、オープンソースのイメージや外部のレジストリから取得したイメージを利用する場合、その出所と内容の正当性を担保することが、セキュリティ上の最優先事項となります。

階層構造と目的の明確化

この技術がコンテナ技術（Docker, Podman）の中で重要視されるのは、コンテナイメージがアプリケーションの配布単位であり、もしイメージに悪意のあるコードが仕込まれていれば、システム全体が危険に晒されるからです。したがって、セキュリティとガバナンスを確保するために、デプロイ前のイメージスキャンの段階で、脆弱性チェックだけでなく、イメージの信頼性チェック（署名検証）が不可欠となります。

動作原理：デジタル署名の仕組み

署名検証の核となるのは、公開鍵暗号技術に基づいた「デジタル署名」です。このプロセスは、以下のステップで実行されます。

ハッシュ値の生成（署名時）: イメージ作成者（開発者や組織）は、コンテナイメージのバイナリデータ全体から、一意の「ハッシュ値」（データの指紋のようなもの）を計算します。
署名の作成（署名時）: 作成者は、計算したハッシュ値を「秘密鍵」で暗号化します。この暗号化されたハッシュ値が「デジタル署名」としてイメージに付与されます。秘密鍵は作成者のみが保持するため、この署名は作成者本人であることを証明します。
ハッシュ値の再計算（検証時）: イメージの利用者側（コンテナランタイムやデプロイシステム）は、配布されたイメージから、署名時と同じアルゴリズムを用いて新たにハッシュ値を計算します。
署名の復号（検証時）: 添付されたデジタル署名を、作成者から事前に共有されている「公開鍵」を使って復号します。
照合: ステップ3で計算したハッシュ値と、ステップ4で復号したハッシュ値が完全に一致するかどうかを確認します。

もし両者が一致すれば、イメージは秘密鍵を持つ者が作成したものであり、途中で一切改ざんされていないことが証明されます。この仕組みによって、イメージの「非改ざん性」（Integrity）と「作成者の認証」（Authenticity）が保証されるわけです。これは非常に強力な保証ですよね。

コンテナ環境における具体的な実装

Docker環境では、かつて「Docker Content Trust (DCT)」という機能が、この署名検証をサポートしていました。また、現在はクラウドネイティブコンピューティング財団（CNCF）のプロジェクトである「Notary」や、よりモダンなアプローチとして「Sigstore (Cosign)」などが、コンテナイメージの署名と検証の標準的なツールとして利用されています。これらのツールは、イメージのメタデータに署名情報を付与し、ユーザーがイメージをプルする際に検証プロセスを自動的に実行するように設計されています。

ポリシー適用とガバナンスの強化

署名検証の真価は、組織のセキュリティポリシーとの連携にあります。

セキュリティポリシーとして「特定の信頼された鍵で署名されたイメージのみ実行を許可する」というルールを設定することで、組織のガバナンスを劇的に強化できます。例えば、検証に失敗した場合、コンテナランタイムはデプロイを拒否します。これは、たとえイメージスキャンで脆弱性が見つからなかったとしても、そのイメージの出所や非改ざん性が保証できない以上、セキュリティ上のリスクがあるためです。信頼できないものは、問答無用で排除する。この厳格なルールこそが、複雑なコンテナ環境を守る上で非常に重要だと私は感じています。

具体例・活用シーン

署名検証は、コンテナイメージのサプライチェーンセキュリティを確保する上で、欠かせない「門番」の役割を果たします。

サプライチェーンの信頼確保

現代のソフトウェア開発では、多数の外部コンポーネントやベースイメージを利用します。もし、そのサプライチェーンのどこか一箇所でも攻撃者によって不正に操作された場合、最終的なアプリケーションも危険に晒されます。

活用シーン:

本番環境の制限: 本番環境のKubernetesクラスタにおいて、「特定のCI/CDパイプラインを経由し、セキュリティチームの秘密鍵で署名されたイメージ以外はデプロイを許可しない」という厳格なポリシーを設定します。
ベースイメージの管理: 組織内で利用するすべてのベースOSイメージ（例：UbuntuやAlpine）について、ITインフラチームが内容を確認・承認し、署名してから内部レジストリに登録します。開発者は、署名検証されたベースイメージのみを利用することが義務付けられます。
外部イメージのフィルタリング: 外部のパブリックレジストリからイメージを取得する際、事前に信頼できる発行元（例：Docker Hubの公式イメージ）の公開鍵を登録しておき、署名がない、または署名が一致しないイメージは自動的にブロックします。