データベースセキュリティ：保存時の暗号化に関する包括的なガイド

今日の相互接続された世界では、データ侵害は絶え間ない脅威です。あらゆる規模の組織が、あらゆる業界で、機密情報を不正アクセスから保護するという課題に直面しています。データを保護するための最も効果的な方法の1つは、保存時の暗号化です。この記事では、保存時の暗号化の包括的な概要を提供し、その重要性、実装、課題、およびベストプラクティスについて説明します。

保存時の暗号化とは何ですか？

保存時の暗号化とは、データがアクティブに使用または送信されていないときのデータの暗号化を指します。これは、物理ストレージデバイス（ハードドライブ、SSD）、クラウドストレージ、データベース、およびその他のリポジトリに保存されているデータが保護されていることを意味します。不正な個人がストレージメディアに物理的にアクセスしたり、システムに侵入したりした場合でも、正しい復号化キーがないとデータは読み取れないままです。

貴重な書類を鍵のかかった金庫に保管するようなものだと考えてください。誰かが金庫を盗んだとしても、キーまたは組み合わせがなければ、中身にアクセスすることはできません。

保存時の暗号化が重要なのはなぜですか？

保存時の暗号化は、いくつかの理由で重要です。

• データ侵害からの保護：盗まれたり漏洩したりしたデータを使用不能にすることで、データ侵害のリスクを大幅に軽減します。攻撃者がストレージメディアにアクセスした場合でも、復号化キーがないと暗号化されたデータを解読できません。
• コンプライアンス要件：一般データ保護規則（GDPR）、カリフォルニア州消費者プライバシー法（CCPA）、医療保険の携行性と責任に関する法律（HIPAA）、およびさまざまな業界固有の標準（例：支払いカードデータに関するPCI DSS）など、多くの規制で、転送中および保存時の両方で機密データの暗号化が義務付けられています。
• データプライバシー：機密情報が承認された個人だけがアクセスできるようにすることで、顧客、従業員、およびパートナーのプライバシーを保護するのに役立ちます。
• 評判管理：データ侵害は、組織の評判を著しく損ない、顧客の信頼を損なう可能性があります。保存時の暗号化を実装することは、データセキュリティへのコミットメントを示し、潜在的な侵害の悪影響を軽減するのに役立ちます。
• 内部脅威：保存時の暗号化は、悪意のある従業員または過失のある従業員が機密データにアクセスまたは盗もうとする内部脅威からも保護できます。
• 物理セキュリティ：堅牢な物理セキュリティ対策を講じても、ストレージデバイスの盗難または紛失のリスクは存在します。保存時の暗号化は、これらのデバイス上のデータが誤った手に渡った場合でも保護された状態を維持することを保証します。たとえば、機密のクライアントデータを含むラップトップが従業員の車から盗まれた場合を考えてみてください。保存時の暗号化により、ラップトップ上のデータは保護された状態を維持し、盗難の影響を最小限に抑えます。

保存時の暗号化の種類

保存時の暗号化を実装するには、いくつかのアプローチがあり、それぞれに独自の利点と欠点があります。

• データベース暗号化：データベース自体内のデータを暗号化します。これは、テーブル、列、または個々のセルレベルで実行できます。
• フルディスク暗号化（FDE）：オペレーティングシステムとすべてのデータを含む、ストレージデバイス全体を暗号化します。
• ファイルレベル暗号化（FLE）：個々のファイルまたはディレクトリを暗号化します。
• クラウドストレージ暗号化：クラウドストレージプロバイダーが提供する暗号化サービスを使用します。
• ハードウェアベースの暗号化：ハードウェアセキュリティモジュール（HSM）を活用して、暗号化キーを管理し、暗号化操作を実行します。

データベース暗号化

データベース暗号化は、データベースに保存されている機密データの保護に焦点を当てたターゲットを絞ったアプローチです。どのデータ要素を暗号化するかを細かく制御できるため、組織はセキュリティとパフォーマンスのバランスを取ることができます。

データベース暗号化には、主に2つの方法があります。

• 透過的なデータ暗号化（TDE）：TDEは、データファイル、ログファイル、バックアップを含む、データベース全体を暗号化します。これは、アプリケーションに対して透過的に動作します。つまり、アプリケーションは暗号化を利用するために変更する必要はありません。 Microsoft SQL ServerのTDEまたはOracleのTDEについて考えてみてください。
• 列レベルの暗号化：列レベルの暗号化は、データベーステーブル内の個々の列を暗号化します。これは、クレジットカード番号や社会保障番号など、特定の機密データ要素を保護するのに役立ちます。

フルディスク暗号化（FDE）

フルディスク暗号化（FDE）は、コンピュータまたはサーバーのハードドライブまたはソリッドステートドライブ（SSD）全体を暗号化します。これにより、デバイスに保存されているすべてのデータに対して包括的な保護が提供されます。例としては、BitLocker（Windows）とFileVault（macOS）があります。

FDEは通常、オペレーティングシステムがロードされる前にユーザーに認証を要求するプリブート認証（PBA）メカニズムを使用して実装されます。これにより、デバイスが盗まれたり紛失したりした場合でも、データへの不正アクセスを防ぎます。

ファイルレベル暗号化（FLE）

ファイルレベル暗号化（FLE）を使用すると、組織は個々のファイルまたはディレクトリを暗号化できます。これは、データベースに保存する必要のない機密ドキュメントまたはデータを保護するのに役立ちます。特定のファイルを暗号化するには、7-ZipやGnuPGなどのツールを使用することを検討してください。

FLEは、さまざまな暗号化アルゴリズムとキー管理手法を使用して実装できます。ユーザーは通常、暗号化されたファイルを復号化するためにパスワードまたはキーを提供する必要があります。

クラウドストレージ暗号化

クラウドストレージ暗号化は、Amazon Web Services（AWS）、Microsoft Azure、Google Cloud Platform（GCP）などのクラウドストレージプロバイダーが提供する暗号化サービスを活用します。これらのプロバイダーは、次のようなさまざまな暗号化オプションを提供します。

• サーバー側の暗号化：クラウドプロバイダーは、データをクラウドに保存する前に暗号化します。
• クライアント側の暗号化：組織は、データをクラウドにアップロードする前に暗号化します。

組織は、セキュリティおよびコンプライアンス要件を満たしていることを確認するために、クラウドストレージプロバイダーが提供する暗号化オプションを慎重に評価する必要があります。

ハードウェアベースの暗号化

ハードウェアベースの暗号化は、ハードウェアセキュリティモジュール（HSM）を利用して、暗号化キーを管理し、暗号化操作を実行します。 HSMは、機密の暗号化キーを安全に保存および管理するための安全な環境を提供する耐タンパーデバイスです。これらは、強力なキー保護が必要な高度なセキュリティ環境でよく使用されます。 FIPS 140-2レベル3コンプライアンスが必要な場合は、HSMの使用を検討してください。

保存時の暗号化の実装：ステップバイステップガイド

保存時の暗号化の実装には、いくつかの重要なステップが含まれます。

1. データ分類：保護する必要のある機密データを識別して分類します。これには、さまざまな種類のデータの機密レベルを決定し、適切なセキュリティ制御を定義することが含まれます。
2. リスク評価：機密データに対する潜在的な脅威と脆弱性を特定するために、リスク評価を実施します。この評価では、内部および外部の両方の脅威と、データ侵害の潜在的な影響を考慮する必要があります。
3. 暗号化戦略：使用する特定の暗号化方法とテクノロジーを概説する暗号化戦略を策定します。この戦略では、データの機密性、規制要件、および組織の予算とリソースを考慮する必要があります。
4. キー管理：暗号化キーを安全に生成、保存、配布、および管理するための堅牢なキー管理システムを実装します。キー管理は暗号化の重要な側面であり、侵害されたキーは暗号化を無効にする可能性があります。
5. 実装：暗号化戦略に従って暗号化ソリューションを実装します。これには、暗号化ソフトウェアのインストール、データベース暗号化設定の構成、またはハードウェアセキュリティモジュールの展開が含まれる場合があります。
6. テストと検証：暗号化の実装を徹底的にテストおよび検証して、意図したとおりに正しく機能し、データを保護していることを確認します。これには、暗号化と復号化のプロセス、およびキー管理システムのテストが含まれます。
7. 監視と監査：暗号化アクティビティを追跡し、潜在的なセキュリティ侵害を検出するために、監視および監査手順を実装します。これには、暗号化イベントのログ記録、キーの使用状況の監視、および定期的なセキュリティ監査の実施が含まれる場合があります。

キー管理：効果的な暗号化の基盤

暗号化は、キー管理と同じくらい強力です。キー管理が不十分だと、最も強力な暗号化アルゴリズムでさえ無効になる可能性があります。したがって、次の側面に対処する堅牢なキー管理システムを実装することが重要です。

• キーの生成：暗号学的に安全な乱数ジェネレーター（CSRNG）を使用して、強力なランダム暗号化キーを生成します。
• キーの保管：ハードウェアセキュリティモジュール（HSM）またはキーボールトなど、安全な場所に暗号化キーを保管します。
• キーの配布：承認されたユーザーまたはシステムに暗号化キーを安全に配布します。電子メールやプレーンテキストなど、安全でないチャネルを介してキーを送信することは避けてください。
• キーのローテーション：潜在的なキー侵害の影響を最小限に抑えるために、暗号化キーを定期的にローテーションします。
• キーの破棄：不要になった暗号化キーを安全に破棄します。
• アクセス制御：暗号化キーへのアクセスを承認された担当者のみに制限するために、厳格なアクセス制御ポリシーを実装します。
• 監査：潜在的なセキュリティ侵害またはポリシー違反を検出するために、キー管理アクティビティを監査します。

保存時の暗号化を実装する際の課題

保存時の暗号化は、セキュリティ上の大きな利点を提供しますが、いくつかの課題も伴います。

• パフォーマンスのオーバーヘッド：暗号化および復号化プロセスは、特に大規模なデータセットまたは大量のトランザクションの場合に、パフォーマンスのオーバーヘッドを引き起こす可能性があります。組織は、暗号化のパフォーマンスへの影響を慎重に評価し、それに応じてシステムを最適化する必要があります。
• 複雑さ：保存時の暗号化の実装と管理は複雑になる可能性があり、専門的な知識とリソースが必要です。組織は、暗号化インフラストラクチャを管理するために、トレーニングに投資するか、経験豊富なセキュリティ専門家を雇う必要がある場合があります。
• キー管理：キー管理は複雑で困難なタスクであり、慎重な計画と実行が必要です。キー管理が不十分だと、暗号化の効果が損なわれ、データ侵害につながる可能性があります。
• 互換性の問題：暗号化は、既存のアプリケーションまたはシステムとの互換性の問題を引き起こす場合があります。組織は、重要なビジネスプロセスを中断しないようにするために、暗号化の実装を徹底的にテストおよび検証する必要があります。
• コスト：保存時の暗号化の実装は、特にハードウェアセキュリティモジュール（HSM）またはその他の特殊な暗号化テクノロジーを展開する必要がある組織にとってはコストがかかる可能性があります。
• 規制遵守：データプライバシー規制の複雑な状況をナビゲートするのは困難な場合があります。組織は、GDPR、CCPA、HIPAAなど、適用されるすべての規制に暗号化の実装が準拠していることを確認する必要があります。たとえば、EUと米国の両方で事業を展開している多国籍企業は、GDPRと米国の関連する州のプライバシー法を遵守する必要があります。これには、異なる地域に保存されているデータに対して異なる暗号化構成が必要になる場合があります。

保存時の暗号化のベストプラクティス

保存時の暗号化を効果的に実装および管理するには、組織は次のベストプラクティスに従う必要があります。

• 包括的な暗号化戦略を策定する：暗号化戦略では、組織の目標、目的、および暗号化へのアプローチを概説する必要があります。また、暗号化の範囲、暗号化するデータの種類、および使用する暗号化方法も定義する必要があります。
• 堅牢なキー管理システムを実装する：堅牢なキー管理システムは、暗号化キーを安全に生成、保存、配布、および管理するために不可欠です。
• 適切な暗号化アルゴリズムを選択する：データの機密性と規制要件に適した暗号化アルゴリズムを選択します。
• 強力な暗号化キーを使用する：暗号学的に安全な乱数ジェネレーター（CSRNG）を使用して、強力なランダム暗号化キーを生成します。
• 暗号化キーを定期的にローテーションする：潜在的なキー侵害の影響を最小限に抑えるために、暗号化キーを定期的にローテーションします。
• アクセス制御を実装する：暗号化されたデータおよび暗号化キーへのアクセスを承認された担当者のみに制限するために、厳格なアクセス制御ポリシーを実装します。
• 暗号化アクティビティを監視および監査する：潜在的なセキュリティ侵害またはポリシー違反を検出するために、暗号化アクティビティを監視および監査します。
• 暗号化の実装をテストおよび検証する：暗号化の実装を徹底的にテストおよび検証して、意図したとおりに正しく機能し、データを保護していることを確認します。
• セキュリティ上の脅威に関する最新情報を入手する：最新のセキュリティ上の脅威と脆弱性に関する情報を入手し、それに応じて暗号化システムを更新します。
• 暗号化のベストプラクティスについて従業員をトレーニングする：暗号化のベストプラクティスと、機密データを保護する上での役割について従業員を教育します。たとえば、従業員は、暗号化されたファイルを安全に処理する方法、および暗号化キーを侵害する可能性のある潜在的なフィッシング攻撃を特定する方法についてトレーニングを受ける必要があります。

クラウド環境での保存時の暗号化

クラウドコンピューティングはますます普及しており、多くの組織がデータをクラウドに保存するようになっています。データをクラウドに保存する場合は、保存時に適切に暗号化されていることを確認することが重要です。クラウドプロバイダーは、サーバー側の暗号化やクライアント側の暗号化など、さまざまな暗号化オプションを提供しています。

• サーバー側の暗号化：クラウドプロバイダーは、データをサーバーに保存する前に暗号化します。これは便利なオプションであり、組織からの追加の労力は必要ありません。ただし、組織はクラウドプロバイダーに暗号化キーの管理を依存しています。
• クライアント側の暗号化：組織は、データをクラウドにアップロードする前に暗号化します。これにより、組織は暗号化キーをより詳細に制御できますが、実装と管理にはより多くの労力が必要です。

クラウドストレージの暗号化オプションを選択する場合は、次の要素を考慮する必要があります。

• セキュリティ要件：データの機密性と規制要件。
• 制御：組織が暗号化キーに対して持つことを希望する制御のレベル。
• 複雑さ：実装と管理の容易さ。
• コスト：暗号化ソリューションのコスト。

保存時の暗号化の未来

保存時の暗号化は、絶えず変化する脅威の状況に対応するために常に進化しています。保存時の暗号化における新たなトレンドには、次のようなものがあります。

• 準同型暗号化：準同型暗号化を使用すると、最初に復号化せずに暗号化されたデータに対して計算を実行できます。これは、データプライバシーとセキュリティに革命をもたらす可能性のある有望なテクノロジーです。
• 耐量子暗号化：量子コンピューターは、現在の暗号化アルゴリズムに脅威をもたらします。量子コンピューターによる攻撃からデータを保護するために、耐量子暗号化アルゴリズムが開発されています。
• データ中心のセキュリティ：データ中心のセキュリティは、従来の境界ベースのセキュリティ制御に依存するのではなく、データ自体の保護に焦点を当てています。保存時の暗号化は、データ中心のセキュリティの重要なコンポーネントです。

結論

保存時の暗号化は、包括的なデータセキュリティ戦略の重要なコンポーネントです。データがアクティブに使用されていないときにデータを暗号化することで、組織はデータ侵害のリスクを大幅に軽減し、規制要件に準拠し、顧客、従業員、およびパートナーのプライバシーを保護できます。保存時の暗号化の実装は困難な場合がありますが、メリットはコストをはるかに上回ります。この記事で概説されているベストプラクティスに従うことで、組織は保存時の暗号化を効果的に実装および管理して、機密データを保護できます。

組織は、最新のセキュリティ上の脅威とテクノロジーに対応していることを確認するために、暗号化戦略を定期的に見直し、更新する必要があります。今日の複雑で進化する脅威の状況において、強力なセキュリティ体制を維持するには、暗号化に対する積極的なアプローチが不可欠です。