イメージ署名

AWS Signer でプローバーイメージを署名し、ECS 実行前にゲートとして検証する仕組みを扱う章です。

STARK 証明は「特定のゲストプログラムが正しく実行された」ことを保証しますが、そもそもそのゲストプログラムを含むコンテナイメージ自体が改ざんされていないことも保証する必要があります。イメージ署名は、信頼されたビルドパイプラインが生成したイメージのみが証明生成に使用されることを担保するセキュリティゲートです。

脅威モデル

署名なしの場合、未承認イメージへの差し替えは検証段階の Image ID 照合や STARK レシート検証で拒否され得るものの、証明生成インフラ上で未承認イメージが実行されること自体は起動前に止められません。署名ありの場合は、Step Functions が起動前に署名ステータスを確認し、署名なし/未完了であればタスク起動を拒否します。

STARK 証明は Image ID（ゲストバイナリの暗号的識別子）に紐づきますが、イメージ署名はそれとは別レイヤで「未承認コンテナイメージの実行」を起動前に抑止します。両者は相補的な防御です。

署名フロー

ビルドと署名

CodeBuild がプローバーコンテナイメージをビルドし、ビルド済み ARM64 コンテナから host --print-image-id --json を実行して guest ImageID と methodVersion を抽出します。その後 ECR に push し、ECR 上で解決されたイメージ digest、digest 固定 URI、ImageID、methodVersion、Git SHA、RISC Zero toolchain image を image-metadata.json として出力します。その digest を運用手順で Terraform の ecs_image_uri に反映し、Step Functions は digest 固定のイメージ参照に対して署名ステータスを確認します。 ECR マネージド署名が有効な環境では、push 後に AWS Signer プロファイルに基づく署名ステータスが対象 digest に付与されます。

sequenceDiagram
  participant GH as GitHub
  participant CB as CodeBuild
  participant ECR as ECR
  participant SGN as AWS Signer

  GH->>CB: ソースコード取得
  CB->>CB: Docker イメージビルド<br/>(ARM64)
  CB->>CB: ImageID / methodVersion 抽出
  CB->>ECR: イメージをプッシュ<br/>(タグ付き)
  ECR-->>CB: digest を解決<br/>metadata 出力
  CB->>CB: image-metadata.json 生成
  ECR->>SGN: （ECR managed signing 有効時）署名処理
  SGN->>ECR: 署名ステータス更新
  Note over ECR: deploy/runtime では<br/>Terraform に反映した digest 固定で参照

注: このリポジトリでコード化されているのは署名ステータス確認（DescribeImageSigningStatus）です。
署名付与そのもの（ECR managed signing の有効化）は、ECR 側の設定・運用が前提です。

CodeBuild の build/push では運用上のタグを使用できますが、Terraform に渡す ecs_image_uri と Step Functions が署名確認する対象は常にダイジェスト固定（@sha256:<64-hex>）です。これにより、タグの上書きによるイメージのすり替えを防止します。ベースとなる RISC Zero ツールチェーンイメージも同様に、ECR 上のタグから digest を解決した RISC0_TOOLCHAIN_IMAGE として Docker build に渡され、非 digest 形式は buildspec 側で拒否されます。

生成された image-metadata.json は、S3 metadata bucket の prover-images/<env>/latest.json、prover-images/<env>/by-digest/sha256-<digest>.json、prover-images/<env>/by-git-sha/<sha>.json に保存されます。さらに SSM Parameter Store の current pointer に同じ候補 metadata JSON を書き込み、ImageID と digest 固定 URI が別々にずれないようにします。これらは昇格前の候補であり、運用では ECR 署名ステータスと必要な proof smoke を確認してから imageId-mapping.json と Terraform の ecs_image_uri に反映します。

実行前確認

Step Functions ステートマシンの最初のステートで、check-image-signature Lambda がイメージの署名ステータスを確認します。

stateDiagram-v2
  [*] --> VerifyImageSignature: Step Functions 開始
  VerifyImageSignature --> CheckImageSignature

  state CheckImageSignature <<choice>>
  CheckImageSignature --> RunProver: status = COMPLETE
  CheckImageSignature --> FinalizeSignatureFailed: status ≠ COMPLETE

  state FinalizeSignatureFailed {
    [*] --> CallbackFailed: エラー情報を通知
  }

  state RunProver {
    [*] --> ECSTask: 署名ステータス確認済みイメージで実行
  }

check-image-signature Lambda は以下の処理を行います。

1. ECR の DescribeImageSigningStatus API を呼び出す
2. 指定されたリポジトリ名とイメージダイジェストに対する署名ステータスを取得
3. 取得した status（COMPLETE / それ以外）を Step Functions に返す

署名ステータスが COMPLETE でない場合、Step Functions の Choice ステートが FinalizeSignatureFailed に遷移し、コールバック Lambda に ImageSignatureVerificationFailed エラーを通知します。ECS タスクは一切起動されません。

ステータス確認と暗号学的検証の違い 本システムの実行前チェックは ECR の DescribeImageSigningStatus が返すステータス参照であり、署名値そのものの暗号学的検証（証明書チェーン検証など）は行いません。独立検証が必要な場合は Notation などの外部ツールを併用してください。

ECR リポジトリとイメージ管理

リポジトリ構成

両リポジトリとも、プッシュ時の脆弱性スキャン（Scan on Push）が有効です。

ダイジェスト固定

Terraform の ecs_image_uri 変数には、ダイジェスト固定の URI のみが許可されます。バリデーションルールにより @sha256:<64-hex> 形式が強制されます。

Step Functions の定義に含まれるイメージダイジェストは、Terraform の変数から以下のように抽出されます。

• リポジトリ名: URI の @ より前の部分からレジストリホストを除去
• ダイジェスト: URI の @ より後の部分（sha256:...）

この分解により、check-image-signature Lambda は正確なリポジトリとダイジェストの組み合わせで署名ステータスを確認できます。

ビルドパイプライン

CodeBuild プロジェクト

2 つの CodeBuild プロジェクトがイメージのビルドを担当します。

RISC Zero ツールチェーンのビルドは低頻度（ツールチェーンバージョン更新時のみ）ですが、ビルドに時間を要するため Large インスタンスと長いタイムアウトが設定されています。

CodeBuild の IAM 権限

CodeBuild ロールには以下の権限が付与されています。

Image ID との関係

イメージ署名と Image ID は異なるレイヤのセキュリティメカニズムですが、共に「正しいプログラムが実行されたこと」の信頼チェーンを構成します。

flowchart TD
  subgraph "ビルド時"
    BUILD["コンテナイメージ<br/>ビルド"] --> SIGN["ECR managed signing<br/>(運用設定)"]
    BUILD --> IMGID["ARM64 ImageID / methodVersion 抽出"]
    IMGID --> META["candidate metadata<br/>(S3 + SSM current)"]
    META --> PROMOTE["mapping / Terraform 値へ昇格"]
    PROMOTE --> MAP["imageId-mapping.json<br/>と ecs_image_uri に反映"]
  end

  subgraph "実行時"
    VERIFY_SIG["イメージ署名ステータス確認<br/>(Step Functions)"] --> RUN["プローバー実行"]
    RUN --> RECEIPT["レシート生成<br/>(Image ID を含む)"]
  end

  subgraph "検証時"
    RECEIPT --> VERIFY_RECEIPT["レシート検証<br/>(verifier-service)"]
    MAP --> VERIFY_RECEIPT
    VERIFY_RECEIPT --> MATCH{"Image ID<br/>一致?"}
  end

  SIGN --> VERIFY_SIG

候補 metadata から imageId-mapping.json / ecs_image_uri への昇格手順はビルドと署名に記載しています。