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 BitLocker ドライブ暗号化ユーティリティのスクリーンショット | |
| その他の名前 | デバイスの暗号化 |
|---|---|
| 開発者 | マイクロソフト |
| 初回リリース | 2007年1月30日 |
| オペレーティング·システム | マイクロソフトウィンドウズ |
| タイプ | ディスク暗号化ソフトウェア |
| Webサイト | learn.microsoft.com/en-us/windows/security/operating-system-security/data-protection/bitlocker/ |
BitLocker は、 Windows Vista以降のMicrosoft Windowsバージョンに含まれるボリューム全体の暗号化機能です。ボリューム全体を暗号化することでデータを保護するように設計されています。デフォルトでは、128 ビットまたは 256 ビットのキーを使用して、暗号ブロックチェーン(CBC) または「xor-encrypt-xor (XEX)ベースの調整されたコードブック モードと暗号文の盗難」 (XTS) モード[1]で、Advanced Encryption Standard (AES)アルゴリズムを使用します。[2] [3] CBC はディスク全体で使用されるのではなく、個々のセクターに適用されます。[3]
歴史
BitLocker は、2004 年に Microsoft の次世代セキュア コンピューティング ベースアーキテクチャの一部として、仮にコード名が「Cornerstone」[4] [5]であった機能として開発され、特にデバイスが紛失または盗難にあった場合にデバイス上の情報を保護するように設計されました。「コード整合性ルート化」という別の機能は、Microsoft Windows のブート ファイルとシステム ファイルの整合性を検証するように設計されました。[4]互換性のあるTrusted Platform Module (TPM)と組み合わせて使用すると、BitLocker は保護されたボリュームを復号化する前にブート ファイルとシステム ファイルの整合性を検証できます。検証に失敗すると、保護されたシステムへのアクセスが禁止されます。 [ 6] [7] Windows Vista が製造部門にリリースされる前は、BitLocker は一時的にセキュア スタートアップと呼ばれていました。[6]
BitLocker は次の場所で利用可能です:
- Windows VistaおよびWindows 7のEnterpriseおよびUltimateエディション
- Windows 8および8.1のProおよびEnterpriseエディション[8] [2]
- Windows Embedded Standard 7 および Windows Thin PC
- Windows Server 2008 [9]以降[10] [8]
- Windows 10のPro、Enterprise、Educationエディション[11]
- Windows 11のPro、Enterprise、Educationエディション[12]
特徴
| 開発者 | マイクロソフト |
|---|---|
| 初回リリース | 2007年1月30日 |
| オペレーティング·システム | マイクロソフトウィンドウズ |
| タイプ | 指示 |
| ライセンス | 独自の 商用ソフトウェア |
| Webサイト | 管理-bde |
当初、Windows Vista のグラフィカル BitLocker インターフェイスでは、オペレーティング システムボリュームのみを暗号化できました。 [13] Windows Vista Service Pack 1 および Windows Server 2008 以降では、オペレーティング システム ボリューム以外のボリュームもグラフィカル ツールを使用して暗号化できるようになりました。ただし、BitLocker の一部の機能 (自動ロックのオン/オフなど) は、と呼ばれるコマンド ライン ツールを使用して管理する必要がありましたmanage-bde.wsf。[14]
Windows 7 および Windows Server 2008 Release 2 に含まれる BitLocker のバージョンでは、リムーバブル ドライブを暗号化する機能が追加されています。Windows XPまたは Windows Vista では、 FAT16、FAT32、またはexFATファイルシステムが使用されている場合、BitLocker To Go Reader というプログラムを使用してこれらのドライブへの読み取り専用アクセスを実現できます。[15]さらに、新しいコマンドライン ツールと呼ばれるツールがmanage-bde古いツールに取って代わりましたmanage-bde.wsf。[16]
Windows Server 2012およびWindows 8以降、MicrosoftはBitLockerをMicrosoft暗号化ハードドライブ仕様で補完しました。これにより、BitLocker暗号化の暗号化操作をストレージデバイスのハードウェア（自己暗号化ドライブなど）にオフロードできるようになりました。[17] [18]さらに、BitLockerはWindows PowerShellで管理できるようになりました。[19]最後に、Windows 8ではEnterpriseエディションにWindows To Goが導入され、BitLockerで保護できるようになりました。 [20]
デバイスの暗号化
Windows Mobile 6.5、Windows RT、およびWindows 8.1のコアエディションには、システム全体を暗号化する機能限定版のBitLockerであるデバイス暗号化が含まれています。 [21] [22] [23]管理者権限を持つMicrosoftアカウントでログインすると、暗号化プロセスが自動的に開始されます。回復キーはMicrosoftアカウントまたはActive Directory（Active DirectoryにはWindowsのProエディションが必要です）に保存され、どのコンピューターからでも取得できます。デバイス暗号化はWindows 8.1のすべてのエディションで提供されていますが、BitLockerとは異なり、デバイス暗号化ではデバイスがInstantGo（旧Connected Standby）仕様を満たしている必要があり、[23]ソリッドステートドライブとTPM 2.0チップが必要です。 [21] [24]
Windows 10 1703以降では、デバイス暗号化の要件が変更され、PCR 7をサポートするTPM 1.2または2.0モジュール、UEFIセキュアブート、およびデバイスがモダンスタンバイ要件またはHSTI検証を満たしていることが求められています。[25]
Windows 11 24H2ではデバイス暗号化の要件が緩和され、モダンスタンバイやHSTI準拠は不要となり、DMAインターフェイスのブロックリストが削除されました。[26]
2019年9月に新しい更新プログラム（KB4516071 [27]）がリリースされ、自己暗号化ドライブを暗号化する際のBitLockerのデフォルト設定が変更されました。現在、デフォルトでは、新しく暗号化されたドライブにはソフトウェア暗号化が使用されます。これは、ハードウェア暗号化の欠陥と、それらの問題に関連するセキュリティ上の懸念によるものです。[28]
暗号化モード
BitLocker暗号化を実装するための構成要素として、3つの認証メカニズムが使用できる。[29]
- 透過的な操作モード: このモードでは、TPM 1.2 ハードウェアの機能を使用して透過的なユーザー エクスペリエンスが提供されます。ユーザーは、通常どおりに電源を入れて Windows にログインします。ディスクの暗号化に使用されるキーは、TPM チップによって封印 (暗号化) され、初期ブート ファイルが変更されていないように見える場合にのみ、OS ローダー コードにリリースされます。BitLocker の OS 以前のコンポーネントは、Trusted Computing Group (TCG) によって指定された方法論である静的ルート オブ トラスト測定を実装することでこれを実現します。このモードは、電源がオフになっているマシンを攻撃者が起動できるため、コールド ブート攻撃に対して脆弱です。また、正常なブート中にボリューム暗号化キーが TPM から CPU にプレーン テキストで転送されるため、スニッフィング攻撃に対しても脆弱です。
- ユーザー認証モード: このモードでは、ユーザーがプリブートPINまたはパスワードの形式でプリブート環境に何らかの認証を提供する必要があります。
- USBキーモード: 保護されたOSを起動するには、ユーザーは起動キーを含むUSBデバイスをコンピュータに挿入する必要があります。このモードでは、保護されたマシンのBIOSがOS起動前の環境でUSBデバイスの読み取りをサポートしている必要があることに注意してください。BitLockerは、起動前認証にスマートカードをサポートしていません。[30]
上記の認証メカニズムの次の組み合わせがサポートされており、すべてオプションのエスクロー回復キーが付いています。
- TPMのみ[31]
- TPM + PIN [32]
- TPM + PIN + USBキー[33]
- TPM + USBキー[34]
- USBキー[35]
- パスワードのみ[36]
手術
BitLockerは論理ボリューム暗号化システムです。（ボリュームはハードディスクドライブの一部、ドライブ全体、または複数のドライブにまたがります。）TPMとBitLockerを有効にすると、信頼できるブートパス（BIOSやブートセクターなど）の整合性を確保し、ほとんどのオフラインの物理攻撃やブートセクターマルウェアを防ぐことができます。[37]
BitLocker がオペレーティング システムを保持するボリュームを暗号化するには、少なくとも 2 つのNTFS形式のボリュームが必要です。1 つはオペレーティング システム用 (通常は C:)、もう 1 つは暗号化されずにオペレーティング システムを起動する、最小サイズが 100 MB のボリュームです。 [37] (ただし、Windows Vista およびWindows Server 2008の場合、ボリュームの最小サイズは 1.5 GB で、ドライブ文字が必要です。) [38]以前のバージョンの Windows とは異なり、Vista の「diskpart」コマンドライン ツールには、NTFS ボリュームのサイズを縮小する機能が含まれているため、このボリュームは既に割り当てられている領域から作成できます。Microsoft からは、BitLocker ドライブ準備ツールと呼ばれるツールも提供されており、これを使用すると、Windows Vista 上の既存のボリュームを縮小して、新しいブート ボリューム用のスペースを確保し、必要なブートストラップファイルをそのボリュームに転送できます。[39]
代替ブート パーティションが作成されたら、TPM モジュールを初期化する必要があります (この機能が使用されていると仮定)。その後、TPM、PIN、USB キーなどの必要なディスク暗号化キー保護メカニズムが構成されます。[40]次に、ボリュームはバックグラウンド タスクとして暗号化されます。これは、すべての論理セクターが読み取られ、暗号化され、ディスクに書き戻されるため、大容量ディスクではかなりの時間がかかる場合があります。[40]キーは、ボリューム全体が暗号化され、ボリュームが安全であると判断された場合にのみ保護されます。[41] BitLocker は、低レベルのデバイス ドライバーを使用してすべてのファイル操作を暗号化および復号化し、暗号化されたボリュームとのやり取りをプラットフォームで実行されているアプリケーションに対して透過的にします。[40]
暗号化ファイル システム(EFS) は、オペレーティング システムの実行中に保護を提供するために BitLocker と組み合わせて使用できます。オペレーティング システム内のプロセスやユーザーからのファイルの保護は、EFS などの Windows 内で動作する暗号化ソフトウェアを使用してのみ実行できます。したがって、BitLocker と EFS は、異なるクラスの攻撃に対する保護を提供します。[42]
Active Directory 環境では、BitLocker は Active Directory へのオプションのキー エスクローをサポートしますが、これを機能させるにはスキーマの更新が必要になる場合があります (つまり、Active Directory サービスが Windows Server 2008 より前のバージョンの Windows でホストされている場合)。
BitLocker やその他のディスク全体の暗号化システムは、不正なブート マネージャーによって攻撃される可能性があります。悪意のあるブートローダーが秘密をキャプチャすると、ボリューム マスター キー (VMK) を復号化でき、暗号化されたハード ディスク上のあらゆる情報を復号化または変更できるようになります。TPM を構成して、BIOSやブート セクターなどの信頼できるブート パスを保護することで、BitLocker はこの脅威を軽減できます。(ブート パスへの悪意のない変更によって、プラットフォーム構成レジスタのチェックが失敗し、誤った警告が生成される場合があることに注意してください。) [37]
セキュリティ上の懸念
TPMだけでは不十分
BitLocker の「透過的操作モード」と「ユーザー認証モード」は、TPM ハードウェアを使用して、BIOSやMBRなどのプリブート環境に不正な変更が加えられているかどうかを検出します。不正な変更が検出されると、BitLocker は USB デバイスに回復キーを要求します。この暗号化された秘密は、ボリューム マスター キー (VMK) を復号化し、起動プロセスを続行するために使用されます。[43]ただし、TPM だけでは十分ではありません。
- 2008 年 2 月、セキュリティ研究者のグループが、USB ドライブなどのリムーバブル メディアから別のオペレーティング システムを起動し、プリブート メモリの内容をダンプすることで、BitLocker などのフルディスク暗号化システムを侵害できる、いわゆる「コールド ブート攻撃」の詳細を発表しました。 [44]この攻撃は、電源が切断された後もDRAM が最大数分間 (冷却されている場合はさらに長く)情報を保持するという事実に依存しています。米国特許 9,514,789 に記載されているBress/Menz デバイスは、このタイプの攻撃を実行できます。[45]他のベンダーやLinuxやMac OS Xなどの他のオペレーティング システムの同様のフル ディスク暗号化メカニズムは、同じ攻撃に対して脆弱です。著者は、所有者が物理的に制御していないときはコンピューターの電源をオフにし (スリープ モードのままにしない)、暗号化ソフトウェアを設定して、マシンを起動するときにパスワードを要求することを推奨しています。[44]
- 2015年11月10日、マイクロソフトは、BitLockerのセキュリティ上の脆弱性を軽減するためのセキュリティ更新プログラムをリリースしました。この脆弱性により、攻撃者がマシンに物理的にアクセスでき、マシンがドメインの一部であり、PINやUSBフラッシュドライブの保護がない場合、悪意のあるKerberosキー配布センターを使用して認証をバイパスできるようになりました。[46]
- BitLockerは依然としてTPM 2.0のセキュリティ機能を適切にサポートしていないため、マザーボードのシリアル周辺機器インターフェイスを介してキーが送信されると、プライバシー保護が完全にバイパスされる可能性があります。 [47]
これらの攻撃はすべてシステムへの物理的なアクセスを必要とし、USB フラッシュ ドライブや PIN コードなどの二次的な保護手段によって阻止されます。
ケルクホフスの原則を守る
BitLockerで使用されているAES暗号化アルゴリズムはパブリックドメインですが、BitLockerでのその実装、およびソフトウェアの他のコンポーネントは独自のものです。ただし、コードは秘密保持契約を条件に、Microsoftのパートナーや企業が精査するために公開されています。[48] [49]
マイクロソフトの情報源によると、[50] BitLocker には意図的に組み込まれたバックドアが含まれていないため、法執行機関がユーザーのドライブ上のデータに確実にアクセスできるようにするマイクロソフトが提供する方法はない。2006 年、英国内務省はバックドアがないことに懸念を示し、マイクロソフトと交渉してバックドアを導入しようとした。[51]マイクロソフトの開発者で暗号学者のNiels Ferguson はバックドアの要求を否定し、「絶対にやらない」と述べた。[52]マイクロソフトのエンジニアは、米国連邦捜査局の捜査官もバックドアを追加するよう何度も会議で圧力をかけたが、正式な書面による要求は一度もなかったと述べている。マイクロソフトのエンジニアは最終的に、BitLocker プログラムがユーザーに作成するよう提案する暗号化キーのハード コピーを捜査官が探すべきだと提案した。[53]
ニールス・ファーガソンの「バックドアは絶対に受け入れられない」という立場[52]は、ケルクホフスの原則と一致している。19世紀にオランダ生まれの暗号学者オーギュスト・ケルクホフスが述べたこの原則は、暗号鍵を除くシステムに関するすべての情報が公開されている場合でも、暗号システムは安全でなければならないというものである。
2020年以降、リバースエンジニアリングによりBitLockerの手法とデータ構造が公開されており、Linuxのcryptsetupプログラムはキーを与えられればBitLockerで保護されたドライブの読み取りと書き込みが可能となっている。[54]
その他の懸念
Windows 8 および Windows Server 2012 以降、Microsoft は理由を明示せずに BitLocker スキームから Elephant Diffuser を削除しました。[55] Dan Rosendorf の調査によると、Elephant Diffuser を削除すると、標的型攻撃に対する BitLocker 暗号化のセキュリティに「否定できない悪影響」が及んだことが示されています。[56] Microsoft は後に、パフォーマンス上の懸念と連邦情報処理標準(FIPS) への非準拠を理由に、ディフューザーの削除を正当化しました。[57]ただし、Windows 10 バージョン 1511 以降、Microsoft は新しい FIPS 準拠のXTS-AES暗号化アルゴリズムを BitLocker に追加しました。[1] Windows 10 バージョン 1803 以降、Microsoft はThunderbolt 3ポート経由のDMA 攻撃から保護するために、「カーネル ダイレクト メモリ アクセス (DMA) 保護」と呼ばれる新機能を BitLocker に追加しました。[58] [59]「カーネル ダイレクト メモリ アクセス (DMA) 保護」は Thunderbolt 経由の攻撃からのみ保護します。PCI Express経由で直接メモリアクセスも可能です。このタイプの攻撃では、攻撃者は悪意のあるPCI Expressデバイスを接続し、[60]メモリに直接書き込み、Windows ログインをバイパスすることができます。このタイプの攻撃を防ぐために、Microsoft は「仮想化ベースのセキュリティ」を導入しました。[61] [62]
2017年10月、脆弱性により公開鍵から秘密鍵を推測できると報告されました。これにより、影響を受けるTPMチップを使用すると、攻撃者がBitLocker暗号化をバイパスできる可能性があります。[63]この脆弱性は、Return of Coppersmith's Attack（ROCA）脆弱性であり、 Infineonが開発したコードライブラリにあり、スマートカードやTPMなどのセキュリティ製品で広く使用されていました。Microsoftは、Windows Update経由で、この脆弱性を修正したInfineon TPMチップのファームウェアの更新バージョンをリリースしました。[64]
参照
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外部リンク
Wikibooks には、 「Windows コマンドガイド」というトピックに関する書籍があります。
- BitLocker ドライブ暗号化の技術概要
- システム整合性チームのブログ