情報セキュリティの3要素とは ― 機密性・完全性・可用性

情報セキュリティの3要素とは、機密性・完全性・可用性のことで、英語の頭文字からCIAとも呼びます。情報の漏えいは機密性、データの改ざんは完全性、サービスの停止は可用性が破られた状態です。社内のセキュリティ研修や製品の説明でよく出てくる言葉です。対策が何を守るのかを考えるときの物差しになります。

ISO/IEC 27000は、情報セキュリティマネジメントの国際規格です。3要素の定義は、この規格と、日本産業規格のJIS Q 27000に書かれています。機密性は、許可されていない人やプログラムに、情報を使わせたり見せたりしない性質です。完全性は、情報が正確で、欠けていない性質です。可用性は、許可された人が、必要なときにアクセスして使える性質です。

3要素は、情報セキュリティ全般の考え方です。アクセス権の管理や、建物の施錠なども含みます。ここから先は、ネットワークの技術がどの要素を守るかに絞って説明します。

機密性とは、許可されていない人やプログラムに、情報を使わせたり見せたりしない性質です。ネットワークでは、通信を盗み見られても内容が読めないようにして、機密性を守ります。顧客の名簿のような個人データを漏らさないための対策は、法律でも事業者に求められています。詳しくは個人情報保護法の記事にあります。

内容を読めなくする仕組みが暗号化です。Webの通信は、HTTPSで使うTLSが暗号化します。インターネットVPNも、拠点間の通信や社外からの接続を守ります。通信を別の通信で包んで運ぶトンネリングと、暗号化を組み合わせます。IPsecでは、ESPというヘッダが暗号化を受け持ちます。

完全性とは、情報が正確で、欠けていない性質です。ネットワークでは、届いたデータが送信時と変わっていないかを受信側で確かめて、完全性を守ります。

確かめ方の基本は、同じ計算をもう一度することです。送信側はデータから検査用の値を計算して、データに付けます。受信側は同じ計算をして、結果を比べます。パリティチェックやCRCによる誤り検出は、この方法で、伝送中に偶然起きた誤りを見つけます。

ただし、CRCは意図的な改ざんの検知には使えません。攻撃者はデータを書き換えたうえで、それに合うCRCを計算して付け直せるからです。

改ざんを検知するには、送信側と受信側だけが持つ秘密の鍵を使って検査用の値を計算します。鍵を持たない攻撃者は、書き換えたデータに合う値を作れません。このように鍵を使って作る値を、メッセージ認証コードと呼びます。略してMACと書きますが、MACアドレスのMACとは別の言葉です。

IPsecのAHとESPは、この方法でパケットを1つずつ確かめ、値が合わなければ破棄します。HTTPSのTLSも、暗号化と合わせて改ざんを検知します。

データベースでは、ルールに反する更新を取り消して、完全性を守ります。この性質をACID特性の一貫性（Consistency）と呼びます。仕組みはトランザクションとACID特性の記事で説明しています。

可用性とは、許可された人が、必要なときにアクセスして使える性質です。ネットワークでは、経路や機器を複数用意して、可用性を守ります。

FHRPの一種であるHSRPやVRRPは、ゲートウェイとなるルータを2台以上用意します。1台が故障すると、残りのルータが仮想IPアドレスを引き継ぎます。既定の設定では数秒から10秒ほどで切り替わり、通信を続けられます。

EtherChannelなどのリンクアグリゲーションは、物理的なリンクを複数束ねます。1本が切れても、残りのリンクへ自動的に振り替わります。

ロードバランサは、処理を複数台のサーバに振り分けます。1台が止まっても、ロードバランサはそのサーバへの振り分けをやめ、残りのサーバが処理を続けます。

ファイアウォールのパケットフィルタリングは、許可していない通信を通しません。主な役割は外からの不正な接続を防ぐことで、機密性と完全性を守ります。不要な通信を入口で落としてサーバの負荷を減らす点では、可用性にも役立ちます。

ただし、回線そのものをあふれさせるほど大量の通信は、ファイアウォールだけでは防げません。可用性を狙うこうした攻撃が、DoS攻撃・DDoS攻撃です。機密性や完全性を損なうWebアプリへの攻撃には、SQLインジェクションやXSSがあります。

ここまでに挙げた技術を、PCからサーバへの1本の通信に重ねると、次の図になります。

機密性・完全性・可用性は、別々の技術で守ります。1つの技術が複数の要素を守ることもあります。たとえばIPsecのESPとTLSは、暗号化で機密性を、改ざん検知で完全性を同時に守ります。

社内ネットワークの内側を信頼する守り方を見直すゼロトラストも、この3要素の考え方の延長にあります。

クラウドを使う場合は、3要素を守る責任の一部がクラウド事業者に移ります。AWSの場合、どこまでが事業者の責任でどこからが利用者の責任かは、責任共有モデルで決まっています。

機密性・完全性・可用性に、真正性・責任追跡性・否認防止・信頼性の4つを加えて、7要素と呼ぶことがあります。

真正性とは、利用者や機器、情報が名乗っているとおりのものである特性です。責任追跡性とは、情報資産に対する操作を、誰がいつ行ったかたどれる特性です。否認防止とは、ある操作や出来事が起きたことと、それを誰が起こしたかを後から証明できる能力です。信頼性とは、システムの動作と結果が、意図したとおりに一貫している特性です。

4要素の詳しい対策や、ISMS（情報セキュリティマネジメントシステム）の認証制度はここでは省きます。真正性に関わる、利用者が本人かを確かめる仕組みは、多要素認証とシングルサインオンの記事で説明しています。