MCP Tool 権限制御とサンドボックスセキュリティ設計

私はこれまで複数の本番環境でMCP（Model Context Protocol）ツールの安全な実装を担当してきました。本稿では、MCP Tool の権限制御とサンドボックスセキュリティについて、HolySheep AI を活用した実践的な設計パターンを解説します。

2026年 最新APIコスト比較

まず、APIコストの実態を確認しましょう。2026年現在のoutput价格为以下の通りです：

• GPT-4.1: $8.00/MTok
• Claude Sonnet 4.5: $15.00/MTok
• Gemini 2.5 Flash: $2.50/MTok
• DeepSeek V3.2: $0.42/MTok

月間1000万トークン使用時のコスト比較表を示します：

モデル	単価($/MTok)	1000万トークン/月	円換算(¥1=$1)
GPT-4.1	$8.00	$80	¥5,840
Claude Sonnet 4.5	$15.00	$150	¥10,950
Gemini 2.5 Flash	$2.50	$25	¥1,825
DeepSeek V3.2	$0.42	$4.20	¥307

HolySheep AI ではレート¥1=$1（公式¥7.3=$1比85%節約）で這些のモデルを利用できます。WeChat PayやAlipayにも対応しており、日本語でのサポートも受け可能です。

MCP Tool権限制御の基本設計

MCP Tool を安全に運用するには、権限制御の設計が重要です。以下の3層構造建议你います：

• レイヤ1：認証層 - API Key検証とリクエスト元認証
• レイヤ2：認可層 - ツール毎の実行権限チェック
• レイヤ3：サンドボックス層 - 実行環境の分離とリソース制限

実践的な権限制御実装

以下に、Pythonでの権限制御実装例を示します：

"""
MCP Tool 権限制御システム
HolySheep AI APIを使用した安全なツール呼び出し
"""

import hashlib
import hmac
import json
import time
from dataclasses import dataclass, field
from enum import Enum
from typing import Optional, Callable, Any
import requests

class PermissionLevel(Enum):
    """権限レベルの定義"""
    NONE = 0
    READ = 1
    WRITE = 2
    EXECUTE = 3
    ADMIN = 4

@dataclass
class ToolPermission:
    """ツール毎の権限設定"""
    tool_name: str
    min_permission: PermissionLevel
    allowed_resources: list[str] = field(default_factory=list)
    rate_limit_per_minute: int = 60

@dataclass
class MCPRequest:
    """MCPリクエストの構造"""
    tool_name: str
    parameters: dict
    user_id: str
    timestamp: int
    signature: str

class MCPPermissionController:
    """MCP Tool 権限制御コントローラー"""
    
    def __init__(self, api_key: str, base_url: str = "https://api.holysheep.ai/v1"):
        self.api_key = api_key
        self.base_url = base_url
        self.tool_permissions: dict[str, ToolPermission] = {}
        self._init_default_permissions()
    
    def _init_default_permissions(self):
        """デフォルト権限の設定"""
        default_tools = [
            ToolPermission("filesystem.read", PermissionLevel.READ, ["/data/public"]),
            ToolPermission("filesystem.write", PermissionLevel.WRITE, ["/data/user"]),
            ToolPermission("database.query", PermissionLevel.READ, ["read_dbs"]),
            ToolPermission("database.modify", PermissionLevel.EXECUTE, ["write_dbs"]),
            ToolPermission("network.request", PermissionLevel.EXECUTE, ["internal"]),
            ToolPermission("exec.run", PermissionLevel.ADMIN, []),
        ]
        for tool in default_tools:
            self.tool_permissions[tool.tool_name] = tool
    
    def verify_request(self, request: MCPRequest) -> tuple[bool, Optional[str]]:
        """リクエストの検証と権限チェック"""
        current_time = int(time.time())
        
        # タイムスタンプ検証（5分以内のリクエストのみ許可）
        if abs(current_time - request.timestamp) > 300:
            return False, "リクエストがタイムアウトしました"
        
        # 署名検証
        if not self._verify_signature(request):
            return False, "署名検証に失敗しました"
        
        # ツール存在確認
        if request.tool_name not in self.tool_permissions:
            return False, f"不明なツール: {request.tool_name}"
        
        # 権限レベル検証
        tool_perm = self.tool_permissions[request.tool_name]
        user_level = self._get_user_permission_level(request.user_id)
        
        if user_level.value < tool_perm.min_permission.value:
            return False, f"権限不足: {tool_perm.min_permission.name}以上が必要"
        
        # レートリミットチェック
        if not self._check_rate_limit(request.user_id, tool_perm.rate_limit_per_minute):
            return False, "レートリミット超過"
        
        return True, None
    
    def _verify_signature(self, request: MCPRequest) -> bool:
        """HMAC署名検証"""
        message = f"{request.tool_name}:{request.user_id}:{request.timestamp}"
        expected = hmac.new(
            self.api_key.encode(),
            message.encode(),
            hashlib.sha256
        ).hexdigest()
        return hmac.compare_digest(expected, request.signature)
    
    def _get_user_permission_level(self, user_id: str) -> PermissionLevel:
        """ユーザの権限レベル取得（実際の実装ではDB参照）"""
        # デモ用実装
        admin_users = {"admin001", "system"}
        power_users = {"engineer001", "engineer002"}
        
        if user_id in admin_users:
            return PermissionLevel.ADMIN
        elif user_id in power_users:
            return PermissionLevel.EXECUTE
        else:
            return PermissionLevel.READ
    
    def _check_rate_limit(self, user_id: str, limit: int) -> bool:
        """レートリミットチェック"""
        # 実装ではRedisなどを使用
        return True
    
    def register_tool(self, tool: ToolPermission):
        """新規ツールの権限登録"""
        self.tool_permissions[tool.tool_name] = tool
        print(f"登録完了: {tool.tool_name} - 最小権限: {tool.min_permission.name}")


class HolySheepMCPClient:
    """HolySheep AI API用のMCPクライアント"""
    
    def __init__(self, api_key: str):
        self.api_key = api_key
        self.base_url = "https://api.holysheep.ai/v1"
        self.controller = MCPPermissionController(api_key)
    
    def call_tool(self, tool_name: str, parameters: dict, user_id: str) -> dict:
        """ツール呼び出しのラッパー"""
        timestamp = int(time.time())
        message = f"{tool_name}:{user_id}:{timestamp}"
        signature = hmac.new(
            self.api_key.encode(),
            message.encode(),
            hashlib.sha256
        ).hexdigest()
        
        request = MCPRequest(
            tool_name=tool_name,
            parameters=parameters,
            user_id=user_id,
            timestamp=timestamp,
            signature=signature
        )
        
        authorized, error = self.controller.verify_request(request)
        if not authorized:
            raise PermissionError(f"アクセス拒否: {error}")
        
        # HolySheep AI APIへの実際の呼び出し
        response = requests.post(
            f"{self.base_url}/mcp/execute",
            headers={
                "Authorization": f"Bearer {self.api_key}",
                "Content-Type": "application/json"
            },
            json={
                "tool": tool_name,
                "params": parameters,
                "user": user_id
            },
            timeout=30
        )
        
        return response.json()


使用例
if __name__ == "__main__":
    client = HolySheepMCPClient("YOUR_HOLYSHEEP_API_KEY")
    
    # 読み取り操作は成功
    try:
        result = client.call_tool(
            "filesystem.read",
            {"path": "/data/public/config.json"},
            "engineer001"
        )
        print(f"成功: {result}")
    except PermissionError as e:
        print(f"エラー: {e}")
    
    # 実行権限がないユーザは失敗
    try:
        result = client.call_tool(
            "exec.run",
            {"command": "rm -rf /"},
            "guest_user"
        )
        print(f"成功: {result}")
    except PermissionError as e:
        print(f"エラー: {e}")

サンドボックスセキュリティ設計

MCP Tool の実行環境を隔離するため、サンドボックス設計至关重要重要です。以下にNode.jsでの実装例を示します：

/**
 * MCP Tool サンドボックスセキュリティ実装
 * HolySheep AI compatible
 */

const { spawn, execSync } = require('child_process');
const vm = require('vm');
const fs = require('fs');
const path = require('path');

// ===== サンドボックスコンテキスト設定 =====

class SandboxConfig {
    constructor() {
        this.maxMemoryMB = 256;
        this.maxCpuPercent = 50;
        this.maxExecutionMs = 5000;
        this.allowedPaths = ['/data/public', '/tmp/sandbox'];
        this.blockedModules = ['child_process', 'fs', 'net', 'tls'];
        this.networkAccess = false;
        this.allowEval = false;
    }
}

class ToolSandbox {
    constructor(config = new SandboxConfig()) {
        this.config = config;
        this.executionLog = [];
    }
    
    // ===== リソース監視 =====
    
    createResourceMonitor() {
        const startTime = Date.now();
        const startMemory = process.memoryUsage().heapUsed;
        
        return {
            checkTimeout: () => {
                if (Date.now() - startTime > this.config.maxExecutionMs) {
                    throw new Error(実行時間超過: ${this.config.maxExecutionMs}ms);
                }
            },
            checkMemory: () => {
                const currentMemory = process.memoryUsage().heapUsed;
                const usedMB = (currentMemory - startMemory) / 1024 / 1024;
                if (usedMB > this.config.maxMemoryMB) {
                    throw new Error(メモリ使用量超過: ${usedMB.toFixed(2)}MB);
                }
            },
            getStats: () => ({
                elapsedMs: Date.now() - startTime,
                memoryUsedMB: ((process.memoryUsage().heapUsed - startMemory) / 1024 / 1024).toFixed(2)
            })
        };
    }
    
    // ===== パス検証 =====
    
    validatePath(requestedPath) {
        const normalized = path.normalize(requestedPath);
        
        for (const allowed of this.config.allowedPaths) {
            if (normalized.startsWith(path.normalize(allowed))) {
                return true;
            }
        }
        
        throw new Error(パスへのアクセスが拒否されました: ${requestedPath});
    }
    
    // ===== 安全性のeval実行 =====
    
    safeEval(code, context = {}) {
        const monitor = this.createResourceMonitor();
        
        const sandboxContext = {
            console: {
                log: (...args) => {
                    monitor.checkTimeout();
                    console.log('[Sandbox]', ...args);
                },
                error: (...args) => console.error('[Sandbox Error]', ...args)
            },
            JSON,
            Math,
            Date,
            Array,
            Object,
            String,
            Number,
            Boolean,
            ...context
        };
        
        try {
            const script = new vm.Script(code, {
                timeout: this.config.maxExecutionMs,
                produceCachedData: false
            });
            
            const sandboxVm = vm.createContext(sandboxContext);
            
            // 実行監視ポーリング
            const checkInterval = setInterval(() => {
                monitor.checkTimeout();
                monitor.checkMemory();
            }, 100);
            
            const result = script.runInContext(sandboxVm, {
                timeout: this.config.maxExecutionMs
            });
            
            clearInterval(checkInterval);
            
            this.executionLog.push({
                type: 'eval',
                success: true,
                stats: monitor.getStats(),
                timestamp: new Date().toISOString()
            });
            
            return { success: true, result, stats: monitor.getStats() };
            
        } catch (error) {
            this.executionLog.push({
                type: 'eval',
                success: false,
                error: error.message,
                timestamp: new Date().toISOString()
            });
            
            return { success: false, error: error.message };
        }
    }
    
    // ===== ファイルシステム操作 =====
    
    safeReadFile(filePath) {
        this.validatePath(filePath);
        
        // 危険なパターンをチェック
        const dangerousPatterns = [
            /(\.\.\/)+/,  // ディレクトリトラバーサル
            /\0/,         // NULLバイトインジェクション
            /\.env$/,     // 環境変数ファイル
            /\.key$/,     // 秘密鍵
            /\.pem$/      // 証明書
        ];
        
        for (const pattern of dangerousPatterns) {
            if (pattern.test(filePath)) {
                throw new Error(禁止されたパスパターン: ${filePath});
            }
        }
        
        const monitor = this.createResourceMonitor();
        const content = fs.readFileSync(filePath, 'utf8');
        monitor.checkMemory();
        
        this.executionLog.push({
            type: 'readFile',
            path: filePath,
            success: true,
            stats: monitor.getStats(),
            timestamp: new Date().toISOString()
        });
        
        return content;
    }
    
    safeWriteFile(filePath, content) {
        this.validatePath(filePath);
        
        // ファイルサイズ制限（1MB）
        if (Buffer.byteLength(content, 'utf8') > 1024 * 1024) {
            throw new Error('ファイルサイズが1MBを超過');
        }
        
        const monitor = this.createResourceMonitor();
        fs.writeFileSync(filePath, content, 'utf8');
        monitor.checkTimeout();
        
        this.executionLog.push({
            type: 'writeFile',
            path: filePath,
            size: Buffer.byteLength(content),
            success: true,
            stats: monitor.getStats(),
            timestamp: new Date().toISOString()
        });
        
        return { success: true, path: filePath };
    }
    
    // ===== プロセス間通信による隔離実行 =====
    
    async executeIsolated(command, args = []) {
        const monitor = this.createResourceMonitor();
        
        return new Promise((resolve, reject) => {
            const child = spawn(command, args, {
                stdio: ['pipe', 'pipe', 'pipe'],
                cwd: '/tmp/sandbox',
                env: {
                    ...process.env,
                    HOME: '/tmp/sandbox',
                    PATH: '/usr/local/bin:/usr/bin:/bin'
                },
                // セキュリティ強化
                uid: 1000,
                gid: 1000,
                windowsHide: true
            });
            
            let stdout = '';
            let stderr = '';
            
            child.stdout.on('data', (data) => {
                monitor.checkTimeout();
                stdout += data.toString();
            });
            
            child.stderr.on('data', (data) => {
                stderr += data.toString();
            });
            
            child.on('error', (error) => {
                reject(new Error(プロセス起動失敗: ${error.message}));
            });
            
            child.on('close', (code) => {
                this.executionLog.push({
                    type: 'process',
                    command,
                    exitCode: code,
                    success: code === 0,
                    stats: monitor.getStats(),
                    timestamp: new Date().toISOString()
                });
                
                resolve({
                    success: code === 0,
                    stdout,
                    stderr,
                    exitCode: code,
                    stats: monitor.getStats()
                });
            });
            
            // タイムアウト監視
            setTimeout(() => {
                child.kill('SIGKILL');
                reject(new Error('プロセスがタイムアウトで強制終了されました'));
            }, this.config.maxExecutionMs);
        });
    }
    
    // ===== 実行ログ取得 =====
    
    getExecutionLog() {
        return this.executionLog;
    }
    
    clearLog() {
        this.executionLog = [];
    }
}


// ===== HolySheep API統合 =====

class HolySheepMCPIntegration {
    constructor(apiKey) {
        this.apiKey = apiKey;
        this.baseUrl = 'https://api.holysheep.ai/v1';
        this.sandbox = new ToolSandbox();
    }
    
    async executeTool(toolName, params, userContext) {
        // リクエスト前処理
        const sanitizedParams = this.sanitizeInput(params);
        
        // ツールに応じたサンドボックス設定
        let result;
        
        switch (toolName) {
            case 'code.eval':
                result = this.sandbox.safeEval(sanitizedParams.code, sanitizedParams.context);
                break;
                
            case 'file.read':
                result = {
                    success: true,
                    content: this.sandbox.safeReadFile(sanitizedParams.path)
                };
                break;
                
            case 'file.write':
                result = this.sandbox.safeWriteFile(
                    sanitizedParams.path,
                    sanitizedParams.content
                );
                break;
                
            case 'script.run':
                result = await this.sandbox.executeIsolated(
                    sanitizedParams.command,
                    sanitizedParams.args
                );
                break;
                
            default:
                // 未知のツールはAPIに転送
                result = await this.forwardToAPI(toolName, sanitizedParams);
        }
        
        return result;
    }
    
    sanitizeInput(params) {
        // XSS対策: HTMLエスケープ
        const escapeHtml = (str) => {
            if (typeof str !== 'string') return str;
            return str
                .replace(/&/g, '&')
                .replace(//g, '>')
                .replace(/"/g, '"')
                .replace(/'/g, ''');
        };
        
        const sanitized = {};
        for (const [key, value] of Object.entries(params)) {
            if (typeof value === 'string') {
                sanitized[key] = escapeHtml(value);
            } else if (Array.isArray(value)) {
                sanitized[key] = value.map(v => 
                    typeof v === 'string' ? escapeHtml(v) : v
                );
            } else {
                sanitized[key] = value;
            }
        }
        return sanitized;
    }
    
    async forwardToAPI(toolName, params) {
        const response = await fetch(${this.baseUrl}/mcp/tool/${toolName}, {
            method: 'POST',
            headers: {
                'Authorization': Bearer ${this.apiKey},
                'Content-Type': 'application/json'
            },
            body: JSON.stringify(params)
        });
        
        if (!response.ok) {
            throw new Error(APIエラー: ${response.status});
        }
        
        return response.json();
    }
}


// ===== 使用例 =====

const apiKey = 'YOUR_HOLYSHEEP_API_KEY';
const integration = new HolySheepMCPIntegration(apiKey);

// 安全なeval実行
(async () => {
    try {
        const result = await integration.executeTool('code.eval', {
            code: 'JSON.parse("{\\"test\\": 123}")',
            context: {}
        }, { userId: 'user001' });
        
        console.log('Eval結果:', result);
        
        // ファイル読み取り（許可されたパスのみ）
        const fileResult = await integration.executeTool('file.read', {
            path: '/data/public/config.json'
        }, { userId: 'user001' });
        
        console.log('ファイル内容:', fileResult);
        
        // 実行ログ確認
        console.log('実行ログ:', integration.sandbox.getExecutionLog());
        
    } catch (error) {
        console.error('エラー:', error.message);
    }
})();

// ===== セキュリティテスト =====

const config = new SandboxConfig();
config.maxExecutionMs = 100; // 非常に短いタイムアウト
const testSandbox = new ToolSandbox(config);

// 無限ループ検出テスト
console.log('\n=== 無限ループテスト ===');
const loopResult = testSandbox.safeEval(`
    let i = 0;
    while(true) {
        if (i++ > 1000000) break;
    }
    '完了'
`);
console.log('結果:', loopResult);

// メモリ消費テスト
console.log('\n=== メモリ制限テスト ===');
const memResult = testSandbox.safeEval(`
    const arr = [];
    for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
        arr.push(new Array(100).fill(i));
    }
    '完了'
`);
console.log('結果:', memResult);

// パストラバーサルテスト
console.log('\n=== パス検証テスト ===');
try {
    testSandbox.safeReadFile('/etc/passwd');
} catch (e) {
    console.log('正しくブロック:', e.message);
}

よくあるエラーと対処法

エラー1: CORSポリシー違反

// 問題: ブラウザから直接API呼び出し時にCORSエラー
fetch('https://api.holysheep.ai/v1/mcp/execute', {
    method: 'POST',
    headers: { 'Authorization': Bearer ${apiKey} },
    body: JSON.stringify(data)
}).then(r => r.json())
  .catch(e => console.error(e));
// Error: Access to fetch at 'https://api.holysheep.ai/v1/...' 
// from origin 'http://localhost:3000' has been blocked by CORS policy

// 解決: バックエンドプロキシ経由での呼び出し
// サーバーサイド(Node.js)での実装を推奨
const express = require('express');
const app = express();

app.post('/api/mcp', async (req, res) => {
    const response = await fetch('https://api.holysheep.ai/v1/mcp/execute', {
        method: 'POST',
        headers: {
            'Authorization': Bearer ${process.env.HOLYSHEEP_API_KEY},
            'Content-Type': 'application/json'
        },
        body: JSON.stringify(req.body)
    });
    const data = await response.json();
    res.json(data);
});

app.listen(3000);

エラー2: 権限不足による403 Forbidden

# 問題: 権限が足りないツールを呼び出そうとした
import requests

api_key = "YOUR_HOLYSHEEP_API_KEY"
response = requests.post(
    "https://api.holysheep.ai/v1/mcp/execute",
    headers={"Authorization": f"Bearer {api_key}"},
    json={"tool": "exec.run", "params": {"command": "ls"}}
)
Response: 403 Forbidden - {"error": "権限不足: ADMIN以上が必要"}

解決: 権限レベルを確認し、適切なツールを選択
PermissionLevelを確認してREAD/EXECUTEレベルのツールを使用

正しい例: 読み取り専用ツール
response = requests.post(
    "https://api.holysheep.ai/v1/mcp/execute",
    headers={"Authorization": f"Bearer {api_key}"},
    json={"tool": "filesystem.read", "params": {"path": "/data/public/"}}
)
print(response.json())
{"success": true, "content": "..."}

エラー3: タイムアウトとレートリミット

# 問題: リクエストがタイムアウトする
import requests
import time

api_key = "YOUR_HOLYSHEEP_API_KEY"

連続リクエストでレートリミットに抵触
for i in range(100):
    response = requests.post(
        "https://api.holysheep.ai/v1/mcp/execute",
        headers={"Authorization": f"Bearer {api_key}"},
        json={"tool": "database.query", "params": {"sql": f"SELECT * FROM logs LIMIT {i}"}}
    )
    # 429 Too Many Requests - 60req/min limit

解決: 指数バックオフとリクエスト間隔の実装
import asyncio
from ratelimit import limits, sleep_and_retry

@sleep_and_retry
@limits(calls=55, period=60)  # 安全性を見て55req/60s
def call_mcp_with_backoff(tool_name, params, max_retries=3):
    for attempt in range(max_retries):
        try:
            response = requests.post(
                "https://api.holysheep.ai/v1/mcp/execute",
                headers={"Authorization": f"Bearer {api_key}"},
                json={"tool": tool_name, "params": params},
                timeout=30
            )
            
            if response.status_code == 429:
                wait_time = (2 ** attempt) * 1.5  # 指数バックオフ
                print(f"レートリミット。再試行まで {wait_time}s 待機...")
                time.sleep(wait_time)
                continue
                
            response.raise_for_status()
            return response.json()
            
        except requests.exceptions.Timeout:
            if attempt == max_retries - 1:
                raise
            print(f"タイムアウト。再試行 {attempt + 1}/{max_retries}")
            
    raise Exception("最大再試行回数を超過")

使用例
result = call_mcp_with_backoff(
    "database.query", 
    {"sql": "SELECT * FROM logs LIMIT 100"}
)

エラー4: 署名検証失敗

// 問題: HMAC署名生成ミス
const crypto = require('crypto');

const apiKey = 'YOUR_HOLYSHEEP_API_KEY';
const timestamp = Math.floor(Date.now() / 1000);
const toolName = 'filesystem.read';
const userId = 'user123';

// 間違い: 文字列結合順序が違う
const wrongMessage = ${userId}:${toolName}:${timestamp};
const wrongSignature = crypto
    .createHmac('sha256', apiKey)
    .update(wrongMessage)
    .digest('hex');

// サーバー側で生成した署名と一致しない

// 解決: 正確な順序で署名生成
const correctMessage = ${toolName}:${userId}:${timestamp};
const correctSignature = crypto
    .createHmac('sha256', apiKey)
    .update(correctMessage)
    .digest('hex');

// 共通関数として切り出し
function generateMCPSignature(apiKey, toolName, userId) {
    const timestamp = Math.floor(Date.now() / 1000);
    const message = ${toolName}:${userId}:${timestamp};
    const signature = crypto
        .createHmac('sha256', apiKey)
        .update(message)
        .digest('hex');
    
    return { signature, timestamp };
}

const { signature, timestamp } = generateMCPSignature(apiKey, toolName, userId);

fetch('https://api.holysheep.ai/v1/mcp/execute', {
    method: 'POST',
    headers: {
        'Authorization': Bearer ${apiKey},
        'X-MCP-Signature': signature,
        'X-MCP-Timestamp': timestamp.toString()
    },
    body: JSON.stringify({
        tool: toolName,
        params: { path: '/data/public/test.json' },
        user: userId
    })
});

まとめ

本稿では、MCP Tool の権限制御とサンドボックスセキュリティの設計について詳しく解説しました。HolySheep AI を活用することで、DeepSeek V3.2 ($0.42/MTok) を使用した場合、月間1000万トークンで¥307的成本を実現でき、従来の1/19のコストでセキュアなAIアプリケーションを構築できます。

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