秘密分散技術とは？暗号化との違い
秘密分散の基本原理
秘密分散技術は、データを複数の断片に分割し、それぞれを異なる場所に保管する技術です。これにより、たとえ一部の断片が漏洩しても、元のデータを復元することはできません。全ての断片が揃って初めて、データが復元可能になります。 秘密分散の核心は、情報理論的な安全性にあります。つまり、攻撃者が一部の断片を入手しても、残りの断片に関する情報を一切得られないという性質です。この特性は、暗号化技術とは異なり、鍵の管理が不要であるという利点をもたらします。秘密分散は、データの可用性と安全性を同時に高めるための有効な手段として、様々な分野で利用されています。 具体的には、金融機関における顧客情報の保護、医療機関における患者データの管理、政府機関における機密情報の保管など、高度なセキュリティが求められる場面で活用されています。また、近年では、ブロックチェーン技術と組み合わせることで、分散型台帳のセキュリティを強化する試みも行われています。
暗号化との根本的な違い
暗号化は、データを特定の鍵を使って変換することで、第三者による解読を防ぎます。しかし、鍵が漏洩するとデータは解読されてしまいます。一方、秘密分散は鍵を必要とせず、データ自体を分割するため、より強固なセキュリティを実現できます。 暗号化技術は、データの可読性をなくすことに重点を置いていますが、秘密分散技術は、データ自体を存在させないというアプローチを取ります。暗号化されたデータは、鍵を持つ者がいれば誰でも解読できますが、秘密分散されたデータは、全ての断片が揃わない限り、誰にも復元できません。この点が、両者の根本的な違いであり、秘密分散技術がより高いセキュリティレベルを提供する理由です。 ただし、暗号化と秘密分散は、互いに排他的な技術ではありません。両者を組み合わせることで、より強固なセキュリティ体制を構築することも可能です。例えば、データを暗号化してから秘密分散することで、二重の保護を施すことができます。
AONT方式とは？
All-or-NothingTransform(AONT)方式は、秘密分散技術の一種で、全ての断片が揃わない限り、元のデータを一切復元できないという特徴があります。これにより、一部の断片が漏洩した場合でも、情報漏洩のリスクを最小限に抑えることができます。 AONT方式は、データの分割と同時に、データの依存関係を複雑にすることで、この特性を実現しています。具体的には、元のデータを複数のブロックに分割し、それぞれのブロックを暗号化するとともに、他のブロックの暗号化結果を組み込むことで、データの相互依存性を高めます。その結果、一部のブロックが欠落すると、他のブロックも復号できなくなり、元のデータを復元することが不可能になります。 AONT方式は、データの機密性を高く保ちたい場合に有効な手法です。例えば、クラウドストレージにデータを保管する際に、AONT方式を適用することで、サービスプロバイダーによる不正アクセスからデータを保護することができます。
秘密分散技術が求められる背景
量子コンピュータの脅威
量子コンピュータの登場により、従来の暗号化技術が解読されるリスクが高まっています。秘密分散技術は、量子コンピュータにも耐性があると考えられており、次世代のセキュリティ対策として注目されています。 多くの現代暗号は、素因数分解や離散対数問題といった数学的な問題の計算困難性に基づいています。しかし、量子コンピュータは、ショアのアルゴリズムと呼ばれるアルゴリズムを用いることで、これらの問題を効率的に解くことができるため、従来の暗号が破られる可能性があります。一方、秘密分散は、数学的な問題の計算困難性に依存しないため、量子コンピュータの脅威を受けにくいと考えられています。 ただし、秘密分散技術も万能ではありません。例えば、全ての断片が同時に攻撃者の手に渡った場合、情報は漏洩してしまいます。そのため、秘密分散技術を導入する際には、物理的なセキュリティ対策やアクセス制御なども組み合わせることが重要です。
テレワーク普及によるセキュリティリスク
テレワークの普及により、社外でデータを扱う機会が増え、情報漏洩のリスクが高まっています。秘密分散技術は、データを分散して保管することで、万が一端末が紛失・盗難にあっても、情報漏洩のリスクを低減できます。 テレワーク環境では、従業員が自宅やカフェなど、様々な場所から社内ネットワークにアクセスするため、従来の境界型セキュリティ対策だけでは、十分なセキュリティを確保することができません。秘密分散技術は、データを分割して保管することで、たとえ従業員の端末が不正アクセスを受けても、情報漏洩のリスクを最小限に抑えることができます。また、従業員が社外にデータを持ち出す必要がなくなるため、情報漏洩のリスクを根本的に低減することができます。 具体的には、従業員のPCに秘密分散されたデータの一部を保管し、残りの断片を社内サーバーやクラウドストレージに保管することで、万が一PCが紛失・盗難にあっても、情報漏洩を防ぐことができます。
クラウド利用の拡大
クラウドサービスの利用が拡大する中、データ管理の一元化が進んでいます。秘密分散技術を用いることで、クラウド上にデータを分散して保管し、特定のサービスプロバイダーへの依存を避けることができます。 クラウドサービスは、利便性が高い反面、サービスプロバイダーへの依存度が高まるというリスクがあります。例えば、サービスプロバイダーが不正アクセスを受けたり、サービスが停止したりした場合、データにアクセスできなくなる可能性があります。秘密分散技術を用いることで、データを複数のクラウドサービスに分散して保管し、特定のサービスプロバイダーへの依存を避けることができます。これにより、データの可用性を高めるとともに、セキュリティリスクを分散することができます。 また、異なる国のクラウドサービスにデータを分散して保管することで、特定の国の法律や規制の影響を避けることも可能です。これにより、グローバルにビジネスを展開する企業にとって、コンプライアンスリスクを低減することができます。
秘密分散技術の具体的な活用事例
データのバックアップ
重要なデータを複数の場所に分散してバックアップすることで、災害やシステム障害によるデータ消失のリスクを低減できます。例えば、ZENMU-AONTなどのソリューションを利用することで、手軽に安全なバックアップ体制を構築できます。 従来のバックアップ方法は、単一の場所にデータを保管するため、災害やシステム障害が発生した場合、データが消失するリスクがあります。秘密分散技術を用いることで、データを複数の場所に分散してバックアップし、たとえ一部の場所が被災しても、他の場所からデータを復元することができます。これにより、事業継続性を高めることができます。 また、バックアップデータを暗号化してから秘密分散することで、バックアップデータのセキュリティをさらに強化することができます。これにより、万が一バックアップデータが漏洩した場合でも、情報漏洩のリスクを最小限に抑えることができます。
安全なファイル転送
機密情報を安全に共有するために、ファイルを分割して転送し、受信側で再構築することができます。これにより、通信経路上での傍受による情報漏洩を防ぐことができます。 従来のファイル転送方法は、ファイル全体を一度に転送するため、通信経路上で傍受された場合、情報が漏洩するリスクがあります。秘密分散技術を用いることで、ファイルを分割して転送し、傍受されたとしても、一部の断片しか取得できないため、情報漏洩のリスクを低減することができます。受信側では、全ての断片を収集してファイルを再構築するため、利便性を損なうことなく、安全なファイル転送を実現できます。 特に、金融機関や医療機関など、機密情報を扱う企業にとって、安全なファイル転送は重要な課題です。秘密分散技術を活用することで、安全なファイル転送システムを構築し、顧客情報や患者情報の漏洩を防ぐことができます。
リモートワーク環境のセキュリティ強化
リモートワーク環境では、社内ネットワークへのアクセスが制限されるため、セキュリティリスクが高まります。秘密分散技術を活用することで、社外のPCにデータを残さずに、安全に業務を行うことができます。 リモートワーク環境では、従業員が自宅など、社外のネットワークから社内システムにアクセスするため、セキュリティリスクが高まります。従業員のPCがマルウェアに感染したり、紛失・盗難にあったりした場合、社内情報が漏洩する可能性があります。秘密分散技術を活用することで、従業員のPCにデータを残さずに、安全に業務を行うことができます。具体的には、従業員のPCに秘密分散されたデータの一部を保管し、残りの断片を社内サーバーに保管することで、万が一PCが紛失・盗難にあっても、情報漏洩を防ぐことができます。 また、VDI（仮想デスクトップインフラストラクチャ）と組み合わせることで、さらに強固なセキュリティ体制を構築することができます。VDI上で秘密分散技術を用いることで、従業員のPCに一切データを残さずに、安全に業務を行うことができます。
効率的な秘密分散法
シャミアのしきい値法
シャミアのしきい値法は、t個以上の断片が集まれば元の秘密情報を復元できる秘密分散法です。この方法は、必要な断片数と全体の断片数を柔軟に設定できるため、様々なシステムに適用可能です。 シャミアのしきい値法は、多項式補間という数学的な原理に基づいています。具体的には、元の秘密情報を定数項とするt-1次の多項式を生成し、その多項式上の異なるt個の点を断片として配布します。t個以上の断片が集まれば、ラグランジュ補間などの方法を用いて、多項式を復元し、元の秘密情報を得ることができます。 シャミアのしきい値法は、計算量が少なく、実装が容易であるという利点があります。そのため、様々なシステムに適用されており、秘密鍵の管理やデータのバックアップなど、幅広い用途で利用されています。
ブラークリーのしきい値法
ブラークリーのしきい値法も、シャミアのしきい値法と同様に、t個以上の断片が集まれば元の秘密情報を復元できる秘密分散法です。異なる点として、ブラークリー法は幾何学的なアプローチを使用します。 ブラークリーのしきい値法は、秘密情報をある空間上の点として表現し、その点を通過するt個の超平面を生成します。それぞれの超平面は、一つの断片に対応しており、t個以上の超平面が集まれば、交点を計算することで、元の秘密情報を復元することができます。 ブラークリーのしきい値法は、シャミアのしきい値法と比較して、計算量がやや多いという欠点がありますが、空間の次元を増やすことで、より柔軟なアクセス制御を実現できるという利点があります。そのため、アクセス制御が複雑なシステムに適しています。
プロアクティブ秘密分散
プロアクティブ秘密分散は、秘密情報を定期的に再分散することで、長期的なセキュリティを確保する手法です。これにより、攻撃者が時間をかけて断片を収集しても、元の情報を復元することが困難になります。 秘密分散技術は、一度断片が漏洩してしまうと、将来的に情報が復元されるリスクがあります。プロアクティブ秘密分散は、定期的に断片を再分散することで、過去に漏洩した断片を無効化し、長期的なセキュリティを確保します。再分散の際には、元の秘密情報を変更する必要はなく、既存の断片から新たな断片を生成することができます。 プロアクティブ秘密分散は、長期的なセキュリティが求められるシステムに有効です。例えば、電子投票システムやデジタル署名システムなど、一度情報が漏洩すると取り返しがつかないようなシステムに適用することで、セキュリティを大幅に向上させることができます。
まとめ
秘密分散技術は、従来の暗号化技術では対応できない新たなセキュリティリスクに対応するための有効な手段です。量子コンピュータの登場やテレワークの普及など、変化する社会情勢に合わせて、秘密分散技術の活用を検討してみてはいかがでしょうか。 特に、データの可用性と機密性を同時に高めたい場合や、特定のサービスプロバイダーへの依存を避けたい場合、秘密分散技術は有力な選択肢となります。しかし、秘密分散技術は万能ではありません。導入する際には、システムの要件やリスクを十分に分析し、適切な秘密分散法を選択する必要があります。 また、秘密分散技術は、他のセキュリティ対策と組み合わせることで、より強固なセキュリティ体制を構築することができます。例えば、暗号化技術やアクセス制御技術と組み合わせることで、多層防御を実現することができます。秘密分散技術を効果的に活用し、安全な情報社会を実現していきましょう。
