セキュリティトークン

セキュリティトークンは、電子的に制限されたリソースにアクセスするために使われる周辺機器です。トークンはパスワードに加えて、またはパスワードの代わりに使われます。^{[1]セキュリティトークンの例としては、施錠されたドアを開けるために使用されるワイヤレス}キーカード、オンラインバンキングにサインインするためのデジタル認証子として、または電信送金などの取引に署名するために使われる銀行トークンなどがあります。

セキュリティ トークンは、パスワード、デジタル署名の生成に使用される暗号化キー、または生体認証データ (指紋など)などの情報を保存するために使用できます。一部の設計では改ざん防止パッケージが組み込まれていますが、PINを入力できる小さなキーパッドや、生成されたキー番号を表示する機能を備えた生成ルーチンを開始するためのシンプルなボタンが含まれるものもあります。接続されたトークンは、 USB、近距離無線通信(NFC)、無線周波数識別(RFID)、またはBluetoothなど、さまざまなインターフェイスを使用します。一部のトークンには、視覚障害者向けに設計されたオーディオ機能があります。

すべてのトークンには、身元を証明するために使用される秘密情報が含まれています。この情報は、次の 4 つの方法で使用できます。

静的パスワードトークン

デバイスには物理的に隠された（所有者には見えない）パスワードが含まれていますが、認証ごとに送信されます。このタイプはリプレイ攻撃に対して脆弱です。

同期動的パスワードトークン

タイマーは、暗号化アルゴリズムによって生成されたさまざまな組み合わせを循環するために使用されます。トークンと認証サーバーのクロックは同期されている必要があります。

非同期パスワードトークン

ワンタイム パスワードは、ワンタイム パッドまたは暗号化アルゴリズムから、クロックを使用せずに生成されます。

チャレンジレスポンストークン

公開鍵暗号化を使用すると、秘密鍵を明かすことなく、秘密鍵を所有していることを証明できます。認証サーバーは、チャレンジ (通常は乱数、または少なくともランダムな部分を含むデータ) を公開鍵で暗号化します。デバイスは、復号化されたチャレンジを提供することで、一致する秘密鍵のコピーを所有していることを証明します。

時間同期型のワンタイムパスワードは、設定された時間間隔（たとえば 1 分に 1 回）で常に変更されます。これを行うには、クライアントのトークンと認証サーバーの間で何らかの同期が存在している必要があります。切断されたトークンの場合、この時間同期はトークンがクライアントに配布される前に行われます。他のトークン タイプでは、トークンが入力デバイスに挿入されたときに同期が行われます。時間同期型トークンの主な問題は、時間が経つと同期が取れなくなる可能性があることです。^{[2]ただし、} RSA の SecurIDなどの一部のシステムでは、ユーザーがサーバーとトークンを再同期することができ、場合によってはパスコードを連続して複数入力する必要があります。また、ほとんどのシステムではバッテリーを交換できず、交換が必要になるまで最大 5 年しか持たないため、追加コストがかかります。^{[3]別のタイプのワンタイムパスワードでは、}ハッシュ チェーン などの複雑な数学的アルゴリズムを使用して、秘密共有キーから一連のワンタイムパスワードを生成します。以前のパスワードがわかっている場合でも、各パスワードは一意です。オープンソースのOATHアルゴリズムは標準化されています。^{[引用が必要]}他のアルゴリズムは米国特許で保護されています。各パスワードは明らかに予測不可能であり、以前のパスワードとは独立しているため、攻撃者は以前のパスワードをすべて知っていても、次のパスワードが何であるかを推測することはできません。

トークンには、複数の認証方法を含む、非常に単純なものから非常に複雑なものまでさまざまな機能を備えた チップを含めることができます。

最も単純なセキュリティトークンは、コンピュータへの接続を必要としません。トークンには物理的なディスプレイがあり、認証ユーザーは表示された番号を入力するだけでログインできます。他のトークンは、Bluetoothなどのワイヤレス技術を使用してコンピュータに接続します。これらのトークンは、キーシーケンスをローカルクライアントまたは近くのアクセスポイントに転送します。^[4]

あるいは、長年にわたって広く利用されてきた別の形式のトークンは、帯域外チャネル (音声、SMS、USSDなど) を使用して通信するモバイル デバイスです。

その他のトークンはコンピュータに接続され、PIN が必要になる場合があります。トークンの種類に応じて、コンピュータの OS はトークンからキーを読み取って暗号化操作を実行するか、トークンのファームウェアにこの操作を実行するように要求します。^{[引用が必要]}

関連するアプリケーションとして、一部のコンピュータ プログラムでソフトウェアの所有権を証明するために必要となるハードウェアドングルがあります。ドングルは入力デバイスに配置され、ソフトウェアは問題のI/O デバイスにアクセスして、問題のソフトウェアの使用を許可します。

商用ソリューションはさまざまなベンダーによって提供されており、それぞれがさまざまなセキュリティ機能を独自に（多くの場合は特許取得済み）実装しています。特定のセキュリティ基準を満たすトークン設計は、米国で連邦セキュリティ基準であるFIPS 140に準拠していると認定されています。 ^[5]いかなる種類の認定も受けていないトークンは、政府または業界のセキュリティ基準を満たしていないことが多く、厳格なテストを受けておらず、第三者機関によって独立して設計が監査されているトークンソリューションと同じレベルの暗号化セキュリティを提供できない可能性があるため、疑わしいと見なされることがあります。^[要出典]

切断トークンは、クライアントコンピュータと物理的にも論理的にも接続されていません。通常、特別な入力デバイスは必要なく、代わりに内蔵スクリーンを使用して生成された認証データを表示し、ユーザーはキーボードまたはキーパッドを使用して手動で入力します。切断トークンは、オンライン識別のための2要素認証で使用される最も一般的なタイプのセキュリティトークンです（通常はパスワードと組み合わせて使用​​されます）。^[6]

接続トークンは、ユーザーが認証するコンピューターに物理的に接続する必要があるトークンです。このカテゴリのトークンは、物理的接続が確立されると認証情報をクライアント コンピューターに自動的に送信するため、ユーザーが認証情報を手動で入力する必要がありません。ただし、接続トークンを使用するには、適切な入力デバイスがインストールされている必要があります。最も一般的な物理トークンの種類は、スマート カードと USB トークン (セキュリティ キーとも呼ばれます) で、それぞれスマート カード リーダーと USB ポートが必要です。^{[引用が必要]}オープン仕様グループFIDO AllianceによってサポートされているFIDO2トークンは、2015 年以降、主流のブラウザーでサポートされ、人気のある Web サイトやソーシャル メディア サイトでもサポートされているため、消費者の間でますます人気が高まっています。^{[引用が必要]}

古いPC カードトークンは、主にラップトップで動作するように作られています。タイプ II PC カードは、タイプ III の半分の厚さなので、トークンとして好まれます。

オーディオジャックポートは、iPhone、iPad、Androidなどのモバイルデバイスとその他のアクセサリ間の接続を確立するための比較的実用的な方法です。^{[要出典]最もよく知られているデバイスは、} iOSおよび Android デバイス用のクレジットカードリーダーであるSquareです。

中には、特別な目的のインターフェースを使用するものもあります (例:米国国家安全保障局が導入した暗号イグニッション キー)。トークンは写真付きID カードとしても使用できます。携帯電話やPDAも、適切なプログラミングによりセキュリティ トークンとして機能します。

多くの接続トークンはスマート カード技術を使用しています。スマート カードは非常に安価 (約 10 セント) ^{[引用が必要]}で、実証済みのセキュリティ メカニズム (金融機関でキャッシュ カードなどに使用されるもの) を備えています。ただし、消費電力が非常に低く、超薄型フォーム ファクタが求められるため、スマート カードの計算パフォーマンスは制限されることがよくあります。

スマートカードチップを内蔵したスマートカードベースのUSBトークンは、USBトークンとスマートカードの両方の機能を提供します。これにより、幅広いセキュリティソリューションが可能になり、独自の入力デバイスを必要とせずに従来のスマートカードの機能とセキュリティが提供されます。コンピュータのオペレーティングシステムの観点から見ると、このようなトークンは、取り外し不可能なスマートカードが1枚入ったUSB接続のスマートカードリーダーです。^[7]

接続型トークンとは異なり、非接触型トークンはクライアントコンピュータとの論理的な接続を形成しますが、物理的な接続は必要ありません。物理的な接触が不要なため、接続型トークンや非接続型トークンよりも便利です。その結果、非接触型トークンは、キーチェーントークンから認証情報を送信するためにRFID を使用するMobil Speedpassなどのキーレスエントリシステムや電子決済ソリューションでよく使用されます。 ^{[要出典]しかし、}ジョンズホプキンス大学とRSA 研究所の研究者がRFID タグが簡単にクラックされ、複製できることを発見して以来、RFID トークンに関するさまざまなセキュリティ上の懸念が提起されています。 ^[8]

もう一つの欠点は、非接触型トークンのバッテリー寿命が比較的短いことです。通常は 5 ～ 6 年しか持たず、10 年以上持続する可能性のあるUSBトークンと比べると短いです。 ^[要出典]ただし、一部のトークンではバッテリーを交換できるため、コストを削減できます。

Bluetooth Low Energyプロトコルは、ワイヤレス伝送のバッテリー寿命を長くします。

• 固有の Bluetooth ID データの送信は、認証をサポートするための最低品質です。
• トランザクション データ交換のための双方向接続は、最も高度な認証手順に役立ちます。

ただし、自動送信電力制御は、半径距離の推定を試みます。標準化されたBluetooth電力制御アルゴリズムとは別に、最低限必要な送信電力の調整を行うエスケープが用意されています。^[9]

Bluetooth トークンは USB トークンと組み合わされることが多く、接続状態と切断状態の両方で動作します。Bluetooth 認証は 32 フィート (9.8 メートル) 以内であれば動作します。Bluetooth リンクが適切に動作しない場合は、トークンをUSB 入力デバイスに挿入して動作させることができます。

もう一つの組み合わせは、スマートカードと組み合わせて、大量のIDデータをローカルに保存し、情報を処理することです。^[10]もう1つは、安全なストレージと指紋認証情報のトークン化されたリリースを組み合わせた非接触型BLEトークンです。^[11]

USB 動作モードでは、サインオフ時にトークンを USB プラグに機械的に結合したまま注意する必要があります。Bluetooth 動作モードの利点は、サインオフと距離測定を組み合わせるオプションがあることです。電子リーシュの概念に従って、それぞれの製品を準備中です。

近距離無線通信(NFC) トークンは Bluetooth トークンと組み合わせると、複数のモードで動作するため、接続状態と切断状態の両方で動作します。NFC 認証は 1 フィート (0.3 メートル) 未満の距離で機能します。^{[引用が必要]} NFC プロトコルはリーダーまでの短距離を橋渡しし、Bluetooth 接続はトークンにデータを提供して認証を可能にします。また、Bluetooth リンクが接続されていない場合、トークンはローカルに保存された認証情報を NFC リーダーに大まかな位置で提供し、コネクタへの正確な位置合わせの手間を軽減します。^{[引用が必要]}

エンタープライズ シングル サインオンなどの一部のシングル サインオン(SSO) ソリューションでは、シームレスな認証とパスワード入力を可能にするソフトウェアをトークンに保存します。パスワードはトークンに保存されるため、ユーザーはパスワードを覚えておく必要がなくなり、より安全なパスワードを選択したり、より安全なパスワードを割り当てたりすることができます。通常、ほとんどのトークンはパスワードの暗号化ハッシュを保存するため、トークンが侵害されてもパスワードは保護されます。^{[引用が必要]}

プログラム可能なトークンは、 Google Authenticator（miniOTP ^[12] ）などのモバイルアプリケーションの「ドロップイン」代替品として販売されています。モバイルアプリの代替品としてだけでなく、バ​​ックアップとしても並行して使用できます。

パスワード コンテナーの最も単純な脆弱性は、デバイスの盗難または紛失です。ロック、電子リーシュ、ボディ センサーとアラームなどの物理的なセキュリティ対策により、このような事態が発生する可能性、または気付かないうちに発生する可能性を減らすことができます。盗まれたトークンは、2 要素認証を使用して無効にすることができます。通常、認証するには、トークンの出力と同時に、トークンによって提供される情報とともに 個人識別番号(PIN) を入力する必要があります。

信頼できないネットワーク (インターネットなど) 経由でユーザー認証を許可するシステムは、中間者攻撃に対して脆弱です。このタイプの攻撃では、攻撃者はユーザーと正当なシステムの「仲介者」として行動し、正当なユーザーからトークン出力を要求し、それを認証システム自体に提供します。トークンの値は数学的に正しいため、認証は成功し、詐欺師はアクセスを許可されます。2006 年、シティバンクは、ハードウェア トークンを装備したビジネス ユーザーがウクライナを拠点とする大規模な中間者フィッシング攻撃の被害者となり、攻撃の被害者となりました。^{[13] [14]}

2012年、INRIAパリ・ロッケンクールのProsecco研究チームは、いくつかのPKCS #11暗号デバイスから秘密鍵を抽出する効率的な方法を開発しました。^{[15] [16]}これらの研究結果は、INRIA技術レポートRR-7944、ID hal-00691958に文書化され、^[17] CRYPTO 2012で発表されました。^[18]

通常の手書き署名と同様に信頼されるデジタル署名は、署名を行う権限を持つ人だけが知っている秘密鍵を使用して作成する必要があります。秘密鍵の安全なオンボード生成と保存を可能にするトークンにより、安全なデジタル署名が可能になります。また、秘密鍵はユーザーの身元の証明としても機能するため、ユーザー認証にも使用できます。

トークンがユーザーを識別するには、すべてのトークンに何らかの固有の番号が必要です。一部の国の法律では、すべてのアプローチがデジタル署名として完全に適格であるとは限りません。 ^{[引用が必要]}オンボード キーボードまたは別のユーザー インターフェイスのないトークンは、資金の送金先の銀行口座番号に基づいて銀行取引を確認するなど、一部 の署名シナリオでは使用できません。

• 認証
• 認証子
• ハードウェアセキュリティモジュール
• アイデンティティ管理
• オープン認証の取り組み
• モバイル署名
• 多要素認証
• 相互認証
• ワンタイムパッド
• シングルサインオン
• ソフトウェアトークン

一般的な参考文献

• ウィキメディア・コモンズのOTPトークン関連メディア
• オープン認証のための OATH イニシアティブ 2019-04-24 にWayback Machineでアーカイブ