TPMとは何ですか？

トラステッド・プラットフォーム・モジュール（TPM）とは、暗号鍵を生成、保存、保護する専用のハードウェアセキュリティチップであり、オペレーティングシステムが読み込まれる前に、ブートファームウェアを測定・検証する役割も担います。メインプロセッサから物理的または論理的に隔離されており、ソフトウェアだけでは偽造や抽出が不可能な、ハードウェアに裏付けられた識別情報をデバイスに付与します。

主なポイント

• TPMとは、暗号鍵を生成・保護するチップのことです。
• TPMに封印された鍵は、使用可能な形でチップの外に出ることはありません。
• ファームウェアやブートコンポーネントを分析し、改ざんを検知します。
• TPM 2.0が現在の標準であり、旧式のTPM 1.2デバイスはほぼ廃れてしまいました。
• VersaのCSGおよびCSXアプライアンスには、デフォルトでTPM 2.0が組み込まれています。

このページの内容： その重要性 ・ 仕組み ・ 種類 · TPMとVersa · よくある質問

TPMはなぜ重要なのでしょうか？

ソフトウェアのみによる鍵の保管には弱点があります。それは、オペレーティングシステムが読み取れる秘密情報は、そのシステムを乗っ取った攻撃者も同様に読み取ることができるという点です。TPMは、ホストがルートレベルで侵害された場合でも、秘密鍵をチップ内に保管し、外部に一切公開しないことで、この弱点を解消します。

この分離性こそが、ディスクやVMイメージの複製によって偽装されることのないデバイスの識別性と、オペレーティングシステムの読み込み前にファームウェアの改ざんを検知するセキュアブートの基盤となっています。フルディスク暗号化、認証情報の保存、リモートアテステーションはすべて、検証済みのハードウェア状態に秘密情報を紐付けるTPMの機能に依存しています。

ネットワークアプライアンスにおいて、TPMはゼロタッチプロビジョニングの基盤となります。つまり、デバイスは、攻撃者がその機器に物理的にアクセスしたとしても抽出できない鍵を使用して、管理プレーンに対して自身の身元を証明するのです。

TPMとは何ですか？

TPMとは、Trusted Computing GroupのTPM仕様に基づいて設計されたマイクロコントローラであり、ハードウェア上で暗号プリミティブ（乱数生成、鍵の生成・保存、ハッシュ化、署名など）を提供します。これらの処理はすべて、ホストCPU上ではなく、チップ独自の保護メモリ内で実行されます。

これには2つの特徴があります。TPM内部で生成または封印された鍵には「エクスポート不可」のマークを付けることができるため、秘密鍵のデータが平文でチップの外に出ることは決してありません。また、TPMはファームウェアや起動状態の測定値を記録するレジスタを保持しています。ソフトウェアは後でTPMに対し、秘密情報の開示やその状態の証明を要求できますが、それは測定値が記録された内容と依然として一致している場合に限られます。改ざんが行われると、この一連の検証プロセスが途切れてしまいます。

物理的には、TPMは独立したチップ、既存のチップセット内の機能、あるいは仮想マシン（VM）向けの仮想化インスタンスのいずれかとなり得ます。

TPMの種類

実装は、信頼境界がどこにあるかによって4つのカテゴリーに分類されます。ディスクリートTPM（dTPM）は、CPUから物理的に分離された専用チップであり、これを侵害するには別のコンポーネントを攻撃する必要があるため、最も高い保証レベルを備えています。ファームウェアTPM（fTPM）は、CPUまたはチップセット内で保護された機能として動作します。コストは安くなりますが、プロセッサのファームウェアと信頼境界を共有することになります。統合型TPMは、別のチップのシリコンに、独立した取り外し不可能な機能として組み込まれています。仮想TPM（vTPM）は、ハイパーバイザーが仮想マシン（VM）に提供するソフトウェアエミュレートされたTPMであり、専用のハードウェアが利用できない場合に有用です。

TPM 2.0 が現在の仕様です。以前の TPM 1.2 デバイスは、SHA-1 のみというより限定的なアルゴリズムセットを採用しており、新しいハードウェアではほぼ使われなくなっています。

TPM &Versa

Versa 同社の物理アプライアンス製品群（CSGおよびCSXシリーズのゲートウェイおよびスイッチ）には、デバイスの識別情報およびセキュアブートの基盤となるハードウェアの信頼の根源として、TPM 2.0が組み込まれています。CSX2000シリーズは、暗号化および認証キーを保護するための暗号処理アクセラレーション機能を備えたTPMチップを、セキュアBIOSおよびセキュアブートと併せて統合しています。一方、CSG5000シリーズでは、TPM 2.0モジュールが標準仕様として採用されています。

TPMこそが、ゼロタッチプロビジョニングの信頼性を支える要素です。各VOSアプライアンスには、Versa によって署名された証明書が同梱されており、TPMはその秘密鍵を、オペレーティングシステムによって露出される可能性のあるファイルではなく、ハードウェア内に保持しています。新しいサイトで電源が投入されたデバイスは、チップから一度も外に出たことのない鍵を使用してその身元を証明するため、複製されたディスクイメージがそのデバイスを装うことはできません。詳細な仕様表については、『CSG5000シリーズ アプライアンス仕様書』をご覧ください。

よくある質問

TPM 1.2 と TPM 2.0 の違いは何ですか？

TPM 2.0 は、SHA-256 や楕円曲線暗号などの最新アルゴリズムに加え、より柔軟なポリシーモデルをサポートしていますが、TPM 1.2 は SHA-1 と RSA に限定されており、すでに時代遅れと見なされています。Versaのアプライアンスを含め、現在販売されているハードウェアのほぼすべてに TPM 2.0 が搭載されています。

TPMの鍵は抽出または複製できるのでしょうか？

いいえ、設計上そうではありません。TPM内部で生成された、あるいはTPMに封じ込められた鍵には「エクスポート不可」のマークが付いています。処理はチップ内部で行われ、ホストOSが完全に侵害されたり、デバイスが盗まれたりした場合でも、秘密鍵のデータが平文でチップ外に出ることはありません。

TPMは、ハードウェアセキュリティモジュール（HSM）と同じものですか？

これらは関連していますが、同義ではありません。どちらもハードウェアキーストアですが、HSMはスループットが高く、多くの同時処理に対応するように設計された、多くの場合外部接続型のデバイスであるのに対し、TPMは、単一のデバイスに組み込まれた低コストのチップであり、そのデバイス自身の身元と起動の完全性を保証するためのものです。

TPMはハードドライブを自動的に暗号化しますか？

いいえ。TPM自体はディスク全体の暗号化を行いません。TPMは、別のディスク暗号化機能が使用する鍵を保存・保護し、前回の「正常と確認された測定値」が記録されてから、ブートチェーンが改ざんされていないことを確認した後にのみ、その鍵を解放します。

TPMが搭載されていないデバイスに、TPMを追加することは可能ですか？

互換性のあるマザーボードのヘッダーに追加された独立したモジュールを介して実装されることもありますが、多くの最新デバイスは、既存のCPUに組み込まれたファームウェアTPMを利用しています。VersaのCSGおよびCSXアプライアンスには、標準的なハードウェアコンポーネントとしてTPM 2.0が組み込まれています。

TPMに関する詳細

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