【AIセキュリティ新脅威】「プロンプトウェア・キルチェーン」提唱：プロンプトインジェクションが多段階マルウェアに進化する過程を体系化

大規模言語モデル（LLM）ベースのアプリケーションの急速な普及は、既存のセキュリティフレームワークでは対処しきれない新たな攻撃面を生み出している。arXivに発表された最新の研究論文では、LLMを標的とする攻撃を「プロンプトウェア」という新たなマルウェアクラスとして定義し、その攻撃プロセスを5段階のキルチェーンモデルで体系化することで、セキュリティ実践者に脅威モデリングのための構造化された方法論を提供している。

📌 この記事のポイント

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LLMを標的とする攻撃を「プロンプトウェア」と定義し、従来のマルウェアと同様の5段階キルチェーンモデルを初めて提案

プロンプトインジェクションから始まり、権限昇格、持続化、横展開、最終目標達成へと進化する攻撃フローを可視化

AI安全性と従来のサイバーセキュリティの研究者・実務家間に共通の語彙を提供し、防御策の開発を加速する可能性

概要

大規模言語モデル（LLM）を中核とするチャットボット、エージェント、コピーライティング支援ツールなどの「プロンプトウェア」アプリケーションが急増する中、プロンプトインジェクションなどの新たな攻撃手法が現実の脅威となっている。従来のサイバーセキュリティの枠組みでは、これらのLLM特有の脆弱性を体系的に分析・防御することは困難だった。

本論文は、これらの脅威を「プロンプトウェア」という新たなマルウェアカテゴリとして位置付け、その攻撃ライフサイクルを記述する「プロンプトウェア・キルチェーン」モデルを提案した。このモデルにより、個別の攻撃事例をより広範な脅威パターンに当てはめ、防御策の優先順位付けや効果的な対策の設計が可能になる。

研究者らは、最近報告されたLLM関連のセキュリティインシデントをこのキルチェーンに当てはめることで、一見無関係な攻撃が実は共通の進化パターンに従っていることを示している。これは、AIシステムのセキュリティを考える上で、従来のソフトウェアセキュリティの知見を応用する道を開く重要な一歩と言える。

技術的なポイント

提案された「プロンプトウェア・キルチェーン」は、以下の5つの連続した段階で構成される。各段階で攻撃者の目標と、それに対応するLLM特有の攻撃手法が定義されている。

flowchart TD
    A[Initial Access<br>初期アクセス<br>プロンプトインジェクション] --> B[Privilege Escalation<br>権限昇格<br>ジェイルブレイク]
    B --> C[Persistence<br>持続化<br>メモリ・検索汚染]
    C --> D[Lateral Movement<br>横展開<br>クロスシステム伝播]
    D --> E[Actions on Objective<br>目標達成<br>データ流出・破壊活動]

図：プロンプトウェア・キルチェーンの5段階フロー。各段階で攻撃が深化・拡大していく。

キルチェーンの各段階の詳細

初期アクセス (Initial Access)：ユーザー入力や外部データソースを介して、悪意のあるプロンプトをLLMシステムに注入する段階。これがすべての攻撃の起点となる。
権限昇格 (Privilege Escalation)：初期のプロンプトインジェクションで得たアクセス権限を利用し、システムの制限（「ジェイル」）を突破して、より高い権限や機能を取得する。例としては、システムプロンプトを上書きする攻撃が該当する。
持続化 (Persistence)：攻撃の痕跡をシステム内に残し、一時的なアクセスを恒久的なものにする。具体的には、LLMの長期メモリを汚染したり、検索データベース（RAG）に悪意のあるデータを挿入したりする。
横展開 (Lateral Movement)：侵害した単一のLLMエージェントやアプリケーションから、連携する他のシステムやエージェントに攻撃を拡大する。マルチエージェントシステムでは特に脅威が大きい。
目標達成 (Actions on Objective)：最終的な攻撃目標を実行する段階。機密データの窃取、システムの破壊、不正なコード生成、偽情報の拡散などが含まれる。

このモデルは、攻撃者が単なる「いたずら」の域を超えて、データ流出やシステム破壊といった深刻な結果をもたらすために、段階的に行動を進化させることを明確に示している。

今後の展望

このキルチェーンモデルの提案は、LLMセキュリティ研究と実践に重要な影響を与えると考えられる。

防御策の体系化: セキュリティチームは、このキルチェーンを脅威モデリングに活用し、各段階で有効な防御層（例：入力検証、出力監査、メモリサニタイゼーション）を設計できるようになる。

共通基盤の確立: 「プロンプトウェア」という概念と標準化されたキルチェーンは、AI安全性研究者と従来のサイバーセキュリティ専門家の間で共通の語彙を提供する。これにより、両分野の知見やツール（例：侵入検知システムの適応）の融合が促進される。

実用化への課題: 今後の課題としては、このモデルに基づく具体的な防御ツールの開発、キルチェーン各段階を検知・防止するためのベストプラクティスの確立、そして企業がLLMアプリケーションのライフサイクル（設計・開発・運用）にセキュリティを組み込むDevSecOps的なアプローチの普及が挙げられる。プロンプトエンジニアリングのスキルが、単なる機能実現だけでなくセキュアな設計の観点からも重要度を増していくことは確実だ。

情報源

原論文: "The Promptware Kill Chain: How Prompt Injections Gradually Evolved Into a Multi-Step Malware" (arXiv:2601.09625v1)
リンク: http://arxiv.org/abs/2601.09625v1