サンドボックスとは？仕組みと環境の利点

多くの企業では、サンドボックスは少し誤解されています。もしくは、不必要な経費を使っていると見なされる場合もあります。次に挙げるソフトウェア開発やサイバーセキュリティのリサーチには、サンドボックスが不可欠です。マルウェアは、ネットワークで悪用できる脆弱性を、積極的にかつ攻撃的に細かく探り出そうとします。したがって、サンドボックスが正しく隔離され、安全性を確認することはソフトウェア開発よりもサイバーセキュリティ調査で重要になってきます。

開発でのサンドボックス

開発でのサンドボックスは、通常、開発サーバや後述するステージングサーバとして用いられます。開発サーバは本番環境とは分離していますが、基本的なネットワークへのアクセスを必要とすることがあります。開発者はプログラムをアップロードし、コードベースを変更・検証するために開発サーバを使用します。

ステージングサーバは、本番環境の正確な再現になるように設計され、本番環境にデプロイする前にQA担当者がプログラムをテストする場所です。ステージング環境は、本番環境と同一なため、ステージングで問題なく実行されたプログラムは、本番環境でも何の問題もなく実行されるものと見なされます。プログラムをテストしたのち、本番環境へとデプロイします。

サイバーセキュリティのリサーチ分野でのサンドボックス

サイバーセキュリティの研究者やアナリストも、似たような手法でサンドボックスを使用します。ただし、その場合、マルウェアが悪用できてしまうネットワークリソースが存在しないことがよりいっそう重要です。サンドボックスは独自のネットワークを持ち、ほとんどの場合、本番環境のリソースとは一切接続をしていません。サンドボックスの使用目的は、悪意あるプログラムを実行して、分析することです。時として、これらのプログラムが、マルウェアやゼロデイエクスプロイトにより、予期せぬ動作を起こす場合があります。そのため、サンドボックスは重要なインフラストラクチャとのアクセスを一切持たないようにしておく必要があります。

サンドボックスによって、サイバーセキュリティの研究者やアナリストは、マルウェアがどのように動作し、その脅威を防ぐための対策を検討できます。そしてこの試みが、マルウェアが別のシステムへと拡散することを防ぎ、すでに感染したシステムからマルウェアを削除するウイルス対策ソフト設計の第一歩となります。全体的な目的は、潜在的に有害または信頼できないソフトウェアを実行するための安全な環境を提供することです。他の目的には以下が含まれます：

• ネットワーク保護: サンドボックスはしばしばネットワーク保護ツールと統合されています。メール、ダウンロードファイル、その他の受信ファイルは、エンドユーザーに到達する前にサンドボックスを通過して悪意のある動作がないか確認されます。
• フォレンジック調査: サイバーインシデント後、サイバーセキュリティ専門家はサンドボックスを使用して攻撃の深さと影響を理解します。これにより、悪意のあるペイロードを解剖して、その起源、行動、潜在的な拡散を分析し、インシデント対応と復旧の情報を提供することができます。
• アプリケーション互換性: 新しいシステムやプラットフォームに移行する組織は、サンドボックスを使用してレガシーアプリケーションやデータのパフォーマンスをテストし、互換性の問題がないことを確認できます。

• 規制とポリシーの遵守: 特定の業界では、データセキュリティ、整合性、およびアクセスに関する厳しい規制があります。サンドボックスは、ソフトウェアやプロセスがデータ侵害のリスクを冒さずにこれらの規制を遵守していることを検証するのに役立ちます。
• 学習と実験: 教育機関やサイバーセキュリティを学んでいる個人は、しばしばサンドボックスをトレーニングの場として使用します。サンドボックスは、学生が実際のシステムにリスクを与えることなく、サイバー攻撃の手法、脆弱性、および防御メカニズムを理解するための安全な環境を提供します。

サンドボックスがどのように機能するかは、テスト対象によって異なります。たとえば、マルウェアのテストに用いるサンドボックスは、アプリケーションのアップデート前にプログラムを検証する開発用サンドボックスとは設定や機能が異なります。マルウェアの可能性があり、悪意あるプログラムを調べるために利用するのであれば、サンドボックスは本番環境のソフトウェアとは隔離されている必要があります。

サンドボックスには用途に関わらず、次の基本機能があります。

• 実際の端末のエミュレーション:　デスクトップ端末やモバイル端末の環境を再現するエミュレーションがあります。いずれにしても、テスト対象のアプリケーションは、分析するプログラムと同様にCPU・メモリ・ストレージなどのリソースにアクセスする必要があります。
• 対象OSのエミュレーション:　仮想マシンを使うとき、アプリケーションはオペレーティングシステム（OS）にアクセスしなければなりません。仮想マシンでは、サンドボックスが物理ハードウェアからは隔離されていますが、インストール済みのオペレーティングシステムにはアクセスできるようになっています。
• 仮想環境:　一般にサンドボックスは仮想マシン上にあるため、物理リソースにはアクセスできませんが、仮想マシンのハードウェアにはアクセス可能です。
• 詳細な監視: テスターがサンドボックス内でソフトウェアを実行すると、そのすべての活動と相互作用が追跡されます。これには、ファイルシステムの変更、ネットワーク通信、システムコールが含まれ、その真の動作を理解するための手がかりを提供します。

• 回避型マルウェアの検出: 一部の高度なマルウェアは、サンドボックス内にいることを認識し、それに応じて動作を変更するように設計されています。これらは仮想環境の兆候や異常なユーザーインタラクションを探し出し、検出を回避しようとします。サンドボックス内にいると感知した場合、マルウェアは休眠状態になり、本当の性質を現実世界の環境でのみ明らかにします。研究者はこれらの回避戦術に対抗するためにサンドボックス環境を継続的に最適化しています。
• 潜在的なエクスプロイト: マルウェア作成者は、セキュリティの甘いサンドボックスの脆弱性を狙ったエクスプロイトを作成することがあります。そのため、堅牢なサンドボックス設計と定期的な更新の必要性が強調されます。
• 制限されたアクセス: 多くのシナリオでは、サンドボックスはネットワークアクセスを制限し、ソフトウェアが外部サーバやシステムと自由に通信できないようにします。さらに、ファイルシステムの名前空間を制御することで、サンドボックスは不正なファイルの変更やアクセスを防止します。制限されたアクセスは、クラウドホストや特定のアプリケーションにおいても一般的であり、サンドボックスが使用されている場合、含まれているソフトウェアがホストマシンを侵害したり損なったりすることを防ぐために重要です。

サンドボックス環境を利用することで得られる主な利点は以下です。

• 強化されたセキュリティ: サンドボックスは、潜在的に有害なソフトウェアを制御された環境内に保持することで、より広範なシステムや重要なデータが侵害されずに済みます。
• 安全なテスト環境: サンドボックスは開発テスト環境として機能し、組織がアプリケーションを本番ステージに導入する前に安全な空間で実行できるようにします。この安全な空間により、重大なリソースを危険にさらすことなく、損害をもたらす問題に対処できます。
• メール隔離: サンドボックスは、疑わしいメールやその添付ファイルの隔離ゾーンとして一般的に使用されます。メールフィルターは潜在的な脅威をフラグにすることがありますが、管理者はこれを安全に検証するための場所が必要です。サンドボックス内では、特にMicrosoft Officeのようなアプリをターゲットにした悪意のある添付ファイルやマクロを安全に検査できます。
• 積極的な脅威分析: サンドボックスは、積極的な脅威評価と理解を可能にし、組織が潜在的なリスクを実際のシステムに侵入する前に検出し対策を講じることができます。

• ソフトウェアテストの促進: サンドボックスは脅威に対するシールドとして機能するだけでなく、開発者にとって非常に貴重です。新しいコード、アップデート、またはアプリケーション全体をテストし、ライブ環境に影響を与えることなく問題を特定し修正できます。
• ユーザーフレンドリー: サンドボックスは、専門的なサイバーセキュリティ担当者にとって貴重なツールである一方で、直感的なデザインにより、技術的背景を持たない従業員でも利用できます。これにより、疑わしいプログラムを隔離して検査し、主要なシステムを危険にさらすことなく不明なコードを実行できます。
• コスト効率が高い: セキュリティ侵害の緩和やソフトウェアの不具合に対処することは、展開後に行うと高額になる可能性があります。サンドボックスは予防的アプローチを提供し、組織が直面する可能性のある金銭的および風評被害の費用を軽減します。
• 継続的な学習と適応: サンドボックス環境は、継続的なフィードバックループを提供します。脅威やソフトウェアの動作に遭遇することで、必要に応じてセキュリティプロトコルを更新します。