トークン化（データセキュリティ）

データセキュリティに適用されるトークン化とは、機密データ要素を、トークンと呼ばれる、本質的または悪用可能な意味や価値を持たない非機密データに置き換えるプロセスです。トークンは、トークン化システムを通じて機密データにマッピングされる参照（つまり識別子）です。元のデータからトークンへのマッピングでは、トークン化システムがない場合にトークンを元に戻すことが不可能になる方法が使用されます。たとえば、乱数から作成されたトークンが使用されます。^[3]元のデータをトークンに変換するには、一方向の暗号化関数が使用され、トークン化システムのリソースにアクセスせずに元のデータを再作成することは困難です。^[4]このようなサービスを提供するために、システムは、対応する機密データに接続されたトークンのボールトデータベースを維持します。システムボールトの保護はシステムにとって不可欠であり、データベースの整合性と物理的なセキュリティを提供するには、改善されたプロセスを導入する必要があります。^[5]

トークン化システムは、機密データの保護、安全な保管、監査、認証、承認に適用されるセキュリティのベストプラクティス^[6]を使用して保護および検証される必要があります。トークン化システムは、データ処理アプリケーションにトークンを要求したり、トークンを解読して機密データに戻したりするための権限とインターフェースを提供します。

トークン化のセキュリティとリスク軽減のメリットを得るには、トークン化システムが、トークンに置き換えられた機密データを以前に処理または保存していたデータ処理システムおよびアプリケーションから論理的に分離され、セグメント化されている必要があります。トークン化システムのみが、データをトークン化してトークンを作成したり、厳格なセキュリティ制御の下で機密データを引き換えるためにトークン化を解除したりできます。トークン生成方法は、直接攻撃、暗号解読、サイドチャネル分析、トークン マッピング テーブルの露出、またはブルート フォース手法によってトークンをライブ データに戻す実行可能な手段がないという特性を備えていることが証明されている必要があります。

システム内のライブ データをトークンに置き換える目的は、機密データがそれらのアプリケーション、ストア、人、プロセスに公開される可能性を最小限に抑え、機密データへの侵害や偶発的な公開、不正アクセスのリスクを軽減することです。アプリケーションはライブ データの代わりにトークンを使用して動作できますが、承認されたビジネス目的に厳密に必要な場合にトークン解除が明示的に許可されている少数の信頼できるアプリケーションは例外です。トークン化システムは、データ センターの安全な隔離されたセグメント内で社内で動作することも、安全なサービス プロバイダーのサービスとして動作することもできます。

トークン化は、銀行口座、財務諸表、医療記録、犯罪歴、運転免許証、ローン申請、株式取引、有権者登録、その他の個人識別情報(PII) などの機密データを保護するために使用される場合があります。トークン化は、クレジットカード処理でよく使用されます。PCI評議会は、トークン化を「プライマリ アカウント番号(PAN) をトークンと呼ばれる代替値に置き換えるプロセス」と定義しています。PAN は、トークン化プロセスを通じて参照番号にリンクされる場合があります。この場合、販売者はトークンを保持するだけでよく、信頼できる第三者が関係を管理して PAN を保持します。トークンは PAN とは独立して作成することも、PAN をトークン化技術へのデータ入力の一部として使用することもできます。販売者とサードパーティ サプライヤー間の通信は、攻撃者が傍受して PAN とトークンを取得するのを防ぐために安全でなければなりません。^[7]

デトークン化^[8]は、トークンを関連するPAN値に引き換える逆のプロセスです。個々のトークンのセキュリティは、主に、代替値のみを知った上で元のPANを特定することが不可能であることに依存しています。^[9]暗号化などの他の技術の代替としてトークン化を選択するかどうかは、さまざまな規制要件、解釈、およびそれぞれの監査または評価機関による承認によって異なります。これは、トークン化が実際の使用で課す技術的、アーキテクチャ的、または運用上の制約に加えて発生します。

今日の業界で採用されているトークン化の概念は、何世紀も前に最初の通貨システムが登場して以来、高額の金融商品を代替物に置き換えることでリスクを軽減する手段として存在してきました。^{[10] [11] [12]}現実の世界では、コイントークンは鋳造された硬貨や紙幣の金融商品を置き換えるために長い間使用されてきました。より最近では、地下鉄のトークンとカジノのチップが、盗難などの物理的な通貨や現金の取り扱いリスクを置き換えるために、それぞれのシステムに採用されました。エクソヌミアとスクリップは、そのようなトークンと同義語です。

デジタルの世界では、1970年代から、実際のデータ要素を他のデータシステムから隔離する手段として、同様の置換技術が使用されてきました。たとえば、データベースでは、 1976年以来、代理キー値が使用され、データベースの内部メカニズムに関連付けられたデータとその外部同等物を隔離し、データ処理のさまざまな用途に使用してきました。^{[13] [14]}最近では、これらの概念が拡張され、この分離戦術がデータ保護の目的でセキュリティメカニズムを提供すると考えられるようになりました。

決済カード業界では、トークン化は業界標準や政府規制に準拠するために機密性の高いカード所有者データを保護する手段の一つです。^[15]

トークン化はShift4 Corporation ^[16]によってペイメントカードデータに適用され、 2005年にネバダ州ラスベガスで開催された業界セキュリティサミットで一般に公開されました。 ^[17]この技術は、保管中のクレジットカード情報の盗難を防ぐことを目的としています。Shift4はトークン化を次のように定義しています。「復号化できないデータを使用して、機密データまたは秘密データを参照によって表す概念。ペイメントカード業界（PCI）のコンテキストでは、トークンはトークン化システム、アプリケーション、またはオフサイトの安全な施設で管理されているカード所有者データを参照するために使用されます。」^[18]

データのライフサイクル全体にわたってデータを保護するために、トークン化は多くの場合、エンドツーエンドの暗号化と組み合わせて、トークン化システムまたはサービスへの転送中のデータを保護し、戻ってきたときにトークンが元のデータを置き換えます。たとえば、 2013 年の Target のデータ侵害のように、POS ( Point of Sale ) システムなどの信頼性の低いシステムからマルウェアがデータを盗むリスクを回避するには、カード所有者データの暗号化は、カードデータが POS に入る前ではなく、入る前に行う必要があります。暗号化は、セキュリティが強化され検証されたカード読み取りデバイスの範囲内で行われ、データは処理ホストによって受信されるまで暗号化されたままになります。これは、高度な脅威から支払いデータを保護する手段としてHeartland Payment Systems ^[19]が初めて導入したアプローチであり、現在では業界の支払い処理会社やテクノロジー会社によって広く採用されています。^[20] PCI Council は、さまざまな PCI Council Point-to-point Encryption ドキュメントで、さまざまなサービス実装に対してエンドツーエンドの暗号化 (認定ポイントツーポイント暗号化 - P2PE) を指定しています。

トークン化のプロセスは次の手順で構成されます。

• アプリケーションはトークン化データと認証情報をトークン化システムに送信します。認証に失敗した場合は停止し、データはイベント管理システムに配信されます。その結果、管理者は問題を発見し、システムを効果的に管理できます。認証が成功した場合、システムは次のフェーズに進みます。
• 一方向の暗号化技術を使用してトークンが生成され、高度に安全なデータ ボールトに保管されます。
• 新しいトークンは、今後の使用のためにアプリケーションに提供されます。^[21]

トークン化システムは、確立された標準に従っていくつかのコンポーネントを共有します。

1. トークン生成とは、強力な暗号化アルゴリズムとキー管理メカニズムに基づく数学的に可逆な暗号化関数、一方向の非可逆な暗号化関数 (強力な秘密ソルトを使用したハッシュ関数など)、ランダムに生成された数値による割り当てなど、あらゆる手段を使用してトークンを生成するプロセスです。乱数ジェネレーター (RNG) 技術は、多くの場合、トークン値を生成するための最適な選択肢です。
2. トークン マッピング – これは、作成されたトークン値を元の値に割り当てるプロセスです。トークンをインデックスとして使用して元の値を許可された検索できるようにするには、安全な相互参照データベースを構築する必要があります。
3. トークン データ ストア – これはトークン マッピング プロセスの中央リポジトリであり、トークン生成プロセス後の元の値と関連するトークン値を保持します。データ サーバーでは、機密データとトークン値は暗号化された形式で安全に保管する必要があります。
4. 暗号化されたデータ ストレージ - 転送中の機密データを暗号化します。
5. 暗号鍵の管理。トークンデータストア上の機密データの暗号化には強力な鍵管理手順が必要です。^[22]

トークン化と「従来の」暗号化は、適切に実装されていればデータを効果的に保護し、コンピュータ セキュリティ システムでは両方を使用できます。トークン化と従来の暗号化は、いくつかの点で似ていますが、いくつかの重要な側面で異なります。どちらも暗号化データ セキュリティ方法であり、基本的に同じ機能を持っていますが、異なるプロセスで実行され、保護するデータに異なる影響を与えます。

トークン化は、データのタイプや長さを変更せずに、機密データを非機密データに置き換える非数学的アプローチです。これは暗号化との重要な違いです。データの長さやタイプを変更すると、データベースなどの中間システムで情報が読み取れなくなる可能性があるためです。トークン化されたデータは、従来のシステムでも処理できるため、トークン化は従来の暗号化よりも柔軟です。

多くの場合、暗号化プロセスは処理能力を絶えず消費するため、そのようなシステムには特殊なハードウェアとソフトウェアに多額の費用がかかります。^[4]

もう 1 つの違いは、トークンは処理に必要な計算リソースが大幅に少ないことです。トークン化により、特定のデータは処理と分析のために完全にまたは部分的に表示され、機密情報は非表示のままになります。これにより、トークン化されたデータはより迅速に処理され、システム リソースへの負担が軽減されます。これは、高パフォーマンスに依存するシステムでは重要な利点となります。

暗号化と比較して、トークン化技術は時間、費用、管理の労力を削減し、チームワークとコミュニケーションを可能にします。^[4]

トークンを分類する方法は多数ありますが、現時点では統一された分類はありません。トークンは、単一使用または複数使用、暗号化または非暗号化、可逆または不可逆、認証可能または認証不可能、およびそれらのさまざまな組み合わせのいずれかになります。

支払いの文脈では、価値の高いトークンと価値の低いトークンの違いが重要な役割を果たします。

HVT は、支払い取引において実際のPANの代わりとして機能し、支払い取引を完了するための手段として使用されます。機能するには、実際の PAN のように見える必要があります。所有者が気付かないうちに、複数の HVT が 1 つの PAN と 1 枚の物理的なクレジットカードにマッピングされる可能性があります。さらに、PAN とは異なり、HVT は特定のネットワークや販売業者に制限できます。

HVTは特定のデバイスにバインドすることもできるため、トークンの使用、物理デバイス、地理的位置の間の異常を不正の可能性としてフラグ付けすることができます。HVTブロッキングは、計算コストを削減しながら精度を維持し、比較されるレコードの数を減らすことでレコードのリンクを減らすことで効率を高めます。^[23]

LVT は、支払い取引において実際の PAN の代理としても機能しますが、その目的は異なります。LVT は、支払い取引を完了するために単独で使用することはできません。LVT が機能するには、厳密に管理された方法ではあるものの、それが表す実際の PAN と照合できる必要があります。トークン化システムが侵害された場合、トークンを使用して PAN を保護することは無効になるため、トークン化システム自体のセキュリティ保護は非常に重要です。

第 1 世代のトークン化システムでは、ライブ データから代理トークンへのマッピング、およびその逆のマッピングにデータベースを使用します。このため、データ損失を回避するには、トークン データベースに追加されるすべての新しいトランザクションの保存、管理、および継続的なバックアップが必要です。もう 1 つの問題は、データ センター間の一貫性を確保することであり、トークン データベースの継続的な同期が必要です。このアプローチでは、 CAP 定理に従って、一貫性、可用性、およびパフォーマンスの大幅なトレードオフが避けられません。このオーバーヘッドにより、データ損失を回避し、データ センター間のデータの整合性を確保するためのリアルタイム トランザクション処理が複雑になり、規模も制限されます。すべての機密データを 1 つのサービスに保存すると、攻撃や侵害の魅力的なターゲットになり、特にEU で、データのインターネット プライバシーの集約におけるプライバシーと法的リスクが生じます。

トークン化技術のもう 1 つの限界は、独立した検証を通じて特定のソリューションのセキュリティ レベルを測定することです。標準がないため、後者は、トークンが規制遵守に使用される場合に提供されるトークン化の強度を確立するために重要です。PCI評議会は、セキュリティとコンプライアンスの主張について独立した審査と検証を推奨しています。「トークン化の使用を検討している小売業者は、支払いカード データとのすべてのやり取りや特定のトークン化システムとプロセスを含む、特定の実装の固有の特性を特定して文書化するために、徹底的な評価とリスク分析を実行する必要があります。」^[24]

トークンを生成する方法には、セキュリティの観点からも限界がある可能性がある。トークンやトークンマッピングテーブルの生成によく使われる乱数ジェネレータに対するセキュリティと攻撃に関する懸念があるため、恣意的な設計ではなく、実証済みで検証済みの方法が使用されていることを確認するために精査する必要がある。 ^{[25] [26]} 乱数ジェネレータには、速度、エントロピー、シード、バイアスの点で限界があり、予測可能性や侵害を回避するためにセキュリティ特性を慎重に分析し、測定する必要がある。

トークン化の採用が進むにつれて、そのような運用上のリスクや複雑さを取り除き、特に金融サービスや銀行業務における新たなビッグデータの使用例や高性能トランザクション処理に適した規模の拡大を可能にする新しいトークン化技術アプローチが登場しました。 ^[27]従来のトークン化方法に加えて、Protegrityはいわゆる「難読化レイヤー」を通じて追加のセキュリティを提供します。これにより、一般ユーザーが見ることができない情報にアクセスするのを防ぐだけでなく、データベース管理者などのアクセス権を持つ特権ユーザーもアクセスできないようにする障壁が作成されます。^[28]

ステートレス トークン化により、トークン化の分離プロパティを維持しながら、データベースに依存せずにライブ データ要素をランダムに代替値にマッピングできます。

2014年11月、アメリカン・エキスプレスはEMVトークン化標準に準拠したトークンサービスを開始しました。^[29] EMVCo標準に準拠したトークン化ベースの決済システムのその他の注目すべき例としては、Google Wallet、Apple Pay、^[30] Samsung Pay、Microsoft Wallet、Fitbit Pay、Garmin Payなどがあります。Visaはトークン化技術を使用して、安全なオンラインショッピングとモバイルショッピングを提供しています。^[31]

ブロックチェーンを使用すると、信頼できる第三者に頼るのではなく、アクセス性が高く、改ざんに強いデータベースをトランザクションに実行することができます。^{[32] [33]}ブロックチェーンの助けを借りて、トークン化は有形または無形の資産の価値をネットワーク上で交換できるトークンに変換するプロセスです。

これにより、例えばブロックチェーン技術を使用して権利を資産自体に裏付けられたデジタルトークンに変換することにより、従来の金融資産のトークン化が可能になります。 ^[34]さらに、トークン化により、複数のユーザー間でのデータの区分と管理が簡単かつ効率的に可能になります。トークン化によって作成された個々のトークンを使用して、所有権を分割し、資産を部分的に再販することができます。^{[35] [36]}その結果、適切なトークンを持つエンティティのみがデータにアクセスできます。^[34]

多くのブロックチェーン企業が資産のトークン化をサポートしています。2019年にeToroはFirmoを買収し、eToroXに改名しました。eToroXは、米ドルにペッグされたステーブルコインに裏付けられたトークン管理スイートを通じて、資産のトークン化を可能にしています。^{[37] [38]}

株式のトークン化は、投資家と中小企業を結びつけるプラットフォームであるSTOKRによって促進されます。STOKRプラットフォームを通じて発行されたトークンは、欧州連合の資本市場規制の下で譲渡可能な証券として法的に認められています。^[39]

ブレーカーは知的財産のトークン化を可能にし、コンテンツ制作者が独自のデジタルトークンを発行することを可能にします。トークンはさまざまなプロジェクト参加者に配布できます。仲介者や管理機関なしで、コンテンツ制作者は報酬共有機能をトークンに統合できます。^[39]

代替決済システムを構築するには、近距離無線通信 (NFC) やその他のテクノロジー ベースの決済サービスをエンド ユーザーに提供するために、多数の組織が連携する必要があります。問題の 1 つは、プレーヤー間の相互運用性です。この問題を解決するために、モバイルネットワーク オペレーター(MNO) とサービス プロバイダー間の技術的なリンクを確立し、これらの組織が連携できるようにする、信頼できるサービス マネージャー (TSM) の役割が提案されています。トークン化は、このようなサービスの仲介役を果たすことができます。

セキュリティ戦略としてのトークン化は、実際のカード番号を代替カード番号に置き換える機能 (ターゲットの除去) と、代替カード番号に課される制限 (リスクの低減) にあります。代替値を無制限に、または広範囲に適用できる場合、トークン値は実際のクレジットカード番号と同じ価値を持ちます。このような場合、トークンは、各トランザクションに固有で、特定の支払いカードにも関連付けられている 2 番目の動的トークンによって保護される場合があります。動的でトランザクション固有のトークンの例には、EMV仕様で使用される暗号文が含まれます。

ペイメントカード業界データセキュリティ基準は、カード会員データを保存、処理、または送信するすべての組織が遵守しなければならない業界全体のガイドラインであり、クレジットカードデータは保存時に保護する必要があると規定しています。^[40]ペイメントカードデータに適用されるトークン化は、この義務を満たすために実装されることが多く、一部のシステムではクレジットカード番号とACH番号をランダムな値または文字列に置き換えます。^[41]トークンはさまざまな方法でフォーマットできます。^[42] 一部のトークンサービスプロバイダーまたはトークン化製品は、元の機密データの形式と一致するように代替値を生成します。ペイメントカードデータの場合、トークンはプライマリアカウント番号（銀行カード番号）と同じ長さで、カード番号の最後の4桁など、元のデータの要素を含む場合があります。取引の正当性を検証するためにペイメントカードの承認リクエストが行われると、カード番号の代わりにトークンが取引の承認コードとともに販売者に返されることがあります。トークンは受信システムに保存され、実際のカード所有者データは安全なトークン化システムでトークンにマッピングされます。トークンと決済カードデータの保存は、強力な暗号化の使用を含む現在のPCI標準に準拠する必要があります。^[43]

トークン化は現在、ANSI X9 で X9.119 パート 2 として標準定義されています。X9 は、決済カードの PIN 管理、クレジット カードとデビット カードの暗号化、および関連するテクノロジとプロセスを含む金融暗号化とデータ保護の業界標準を担当しています。PCI 評議会も、ポイントツーポイント暗号化 (P2PE) などの他のテクノロジや PCI DSS ガイドラインへの準拠の評価と組み合わせることで、データ侵害のリスクを軽減するトークン化のサポートを表明しています。^[44] Visa Inc. は、クレジット カードとデビット カードの処理アプリケーションとサービスでのトークン化の使用に関する Visa トークン化ベスト プラクティス^[45]をリリースしました。2014 年 3 月、EMVCo LLC はEMV向けの最初の決済トークン化仕様をリリースしました。^[46] PCI DSS は、決済業界のプレーヤーが使用するトークン化システムで最も頻繁に使用される標準です。^[22]

トークン化により、攻撃者がトークン化システムまたはサービス外の機密データにアクセスすることがより困難になります。トークン化を実装すると、機密データを保存または処理しなくなったシステムでは PCI DSS ガイドラインで要求される適用可能な制御が削減されるため、 PCI DSSの要件が簡素化される可能性があります。

セキュリティのベストプラクティスとして、^[47]トークン化を含むデータ保護に使用されるあらゆる技術の独立した評価と検証を実施し、プライバシーコンプライアンス、規制コンプライアンス、およびデータセキュリティを主張する前に、方法と実装のセキュリティと強度を確立する必要があります。この検証はトークン化において特に重要です。トークンは一般的な使用では外部で共有されるため、リスクが高く信頼性の低い環境にさらされるためです。サービスまたはソリューションプロバイダーから独立した適切な専門家が、業界で受け入れられている測定と証明を使用して、トークンまたはトークンセットをライブの機密データに戻すことが不可能であることを証明する必要があります。

すべての組織データをトークン化できるわけではないので、調査してフィルタリングする必要があります。

データベースを大規模に利用すると、データベースが指数関数的に拡大し、検索処理に時間がかかり、システム パフォーマンスが制限され、バックアップ プロセスが増加します。機密情報をトークンにリンクするデータベースは、ボールトと呼ばれます。新しいデータが追加されると、ボールトのメンテナンス作業負荷が大幅に増加します。

データベースの一貫性を確保するには、トークン データベースを継続的に同期する必要があります。

それに加えて、機密データと保管庫の間に安全な通信チャネルを構築し、保管場所へのデータの出し入れの途中でデータが漏洩しないようにする必要があります。^[4]

• 適応型編集
• PAN切り捨て
• フォーマット保存暗号化

• クラウド vs 支払い - クラウド vs 支払い - クラウド支払いによるトークン化の紹介。