各種認証プロトコルの特徴

この記事の概要

様々な認証プロトコルがありますが、それぞれの概要は知っているもののそういえばこれってどうなんだっけ？という場面があり、各種認証プロトコルの特徴について調べた内容をまとめてみました。

認証プロトコルの基礎

認証プロトコルとは、ユーザーの身元を確認し適切なアクセス権を付与するための標準化された方法です。これらのプロトコルは、セキュリティ、利便性、スケーラビリティなどの要素を考慮して設計されています。以下、主要な認証プロトコルについて詳しく見ていきましょう。

1. SAML (Security Assertion Markup Language)

概要

SAMLは、2005年にリリースされた、主にエンタープライズ環境で使用される認証プロトコルです。
XMLベースで、シングルサインオン（SSO）を実現するために設計されています。

特徴

XMLベースの通信
詳細な認証情報を含むアサーションの使用
高度なセキュリティ（XML署名、暗号化）
エンタープライズ環境に適した複雑な構造

ユースケース

大規模企業や教育機関でのシングルサインオン
クラウドサービスと社内システムの統合
複数の関連サービス間でのシームレスなユーザー体験の提供

具体的な使用場面

企業での利用
大企業の従業員が、朝一度社内ポータルにログインすると、Office 365、Salesforce、社内チケットシステムなど、複数のサービスに再認証なしでアクセスできる環境を構築できます。
教育機関での利用
大学の学生が、大学のアカウントで一度ログインすると、図書館システム、e-ラーニングプラットフォーム、学生ポータル、さらには提携する外部の学術データベースにもシームレスにアクセスできるようになります。

技術的な詳細

SAMLは、以下の3つの主要なロールを定義しています。

ユーザー（プリンシパル）：認証を受ける主体
ID プロバイダ (IdP)：ユーザーの身元を確認し、認証情報を提供する
サービスプロバイダ (SP)：ユーザーにサービスを提供し、IdPからの認証情報を受け取る

SAMLのワークフローは以下のようになります。

ユーザーがSPにアクセスを試みる
SPはユーザーをIdPにリダイレクトする
IdPはユーザーを認証し、認証情報（アサーション）を生成
IdPはユーザーをSPにリダイレクトし、アサーションを送信
SPはアサーションを検証し、ユーザーにアクセスを許可

このプロセスにより、ユーザーは一度の認証で複数のサービスにアクセスできるようになります。

2. OAuth (Open Authorization)

概要

OAuthは、2012年にバージョン2.0がリリースされた、主に認可（アクセス権の付与）に焦点を当てたプロトコルです。WebアプリケーションやAPIで広く使用されています。

特徴

JSONベースの通信
アクセストークンを使用したリソースアクセスの制御
モバイルアプリやWebアプリに適した設計
柔軟なスコープ設定によるきめ細かいアクセス制御

ユースケース

サードパーティアプリケーションへの限定的なアクセス権限の付与
APIアクセスの管理
ソーシャルメディア連携機能の実装

具体的な使用場面

ソーシャルメディア連携
写真編集アプリがInstagramアカウントに直接投稿できるようにする際、ユーザーの許可を得てInstagramのAPIにアクセスします。
クラウドストレージアクセス
プロジェクト管理ツールが、ユーザーのGoogle DriveやDropboxのファイルに直接アクセスし、ドキュメントを添付できるようにします。
APIアクセス管理
企業が提供するAPIに、開発者が安全にアクセスできるよう、OAuthを使用してアクセストークンを発行し、APIの使用を制御します。

技術的な詳細

OAuthは以下の主要な概念を定義しています。

リソースオーナー：保護されたリソース（例：ユーザーデータ）の所有者
クライアント：リソースにアクセスを要求するアプリケーション
認可サーバー：認可を行い、アクセストークンを発行するサーバー
リソースサーバー：保護されたリソースをホストするサーバー

OAuthのワークフローは以下のようになります。

クライアントがリソースオーナーに認可を要求
リソースオーナーが認可を付与
クライアントが認可サーバーにアクセストークンを要求
認可サーバーがアクセストークンを発行
クライアントがアクセストークンを使用してリソースサーバーにアクセス

このプロセスにより、ユーザーのパスワードを第三者アプリケーションに直接提供することなく、安全にリソースへのアクセスを許可することができます。

3. OpenID Connect

概要

OpenID Connectは、2014年にリリースされた、OAuth 2.0プロトコルの拡張です。認証に特化した機能を追加し、よりシンプルで強力な認証ソリューションを提供します。

特徴

OAuth 2.0をベースとした認証層の追加
JWTベースのIDトークンの使用
ユーザー情報の標準化された取得方法
モバイルアプリやシングルページアプリケーション（SPA）に適した設計

ユースケース

モバイルアプリやウェブアプリでの認証
ソーシャルログイン機能の実装
マイクロサービスアーキテクチャでの認証

具体的な使用場面

ソーシャルログイン
オンラインショッピングサイトで、ユーザーがGoogleアカウントを使ってログインし、基本的な個人情報（名前、メールアドレスなど）を自動的に取得して登録プロセスを簡略化します。
モバイルアプリ認証
フィットネスアプリで、ユーザーがFacebookアカウントでログインし、友達リストにアクセスして社会的機能（友達との競争など）を実装します。
マイクロサービス間の認証
複数のマイクロサービスで構成されるシステムで、ユーザーの認証情報を安全に共有し、シームレスなユーザー体験を提供します。

技術的な詳細

OpenID Connectは、OAuth 2.0の概念に以下の要素を追加しています。

IDトークン：ユーザーの身元情報を含むJWT（JSON Web Token）
UserInfoエンドポイント：追加のユーザー情報を取得するためのエンドポイント
標準化されたスコープ：profile、email、address、phoneなど

OpenID Connectのワークフローは以下のようになります。

クライアントがOpenID Providerに認証要求を送信
ユーザーがOpenID Providerで認証
OpenID ProviderがIDトークンとアクセストークンを発行
クライアントがIDトークンを検証
必要に応じて、クライアントがUserInfoエンドポイントから追加情報を取得

このプロセスにより、OAuthの認可機能に加えて、標準化された方法でユーザーの認証と情報取得が可能になります。

4. Kerberos

概要

Kerberosは、1980年代にMITで開発された、主にエンタープライズネットワーク環境で使用される強力な認証プロトコルです。Windows Active Directoryの基盤技術としても採用されています。

特徴

チケットベースの認証システム
相互認証（クライアントとサーバー両方の認証）
高度なセキュリティ（暗号化されたチケットの使用）
中央集中型の認証サーバー（KDC: Key Distribution Center）の使用

ユースケース

企業内ネットワークでの強力な認証
Windows Active Directoryでの認証
大規模なネットワークインフラストラクチャでのシングルサインオン

具体的な使用場面

企業ネットワーク
従業員が朝一度パソコンにログインすると、その後は社内の様々なサーバーやサービス（ファイルサーバー、プリンター、イントラネットなど）に再認証なしでアクセスできます。
大学のIT環境
学生が大学のコンピューターラボで自分のアカウントでログインすると、キャンパス内のどのコンピューターでも同じ環境にアクセスでき、さらにプリンターや共有ファイルサーバーにもシームレスにアクセスできます。

技術的な詳細

Kerberosは以下の主要なコンポーネントで構成されています。

クライアント：認証を要求するユーザーまたはサービス
サービス：クライアントがアクセスしようとするリソース
KDC（Key Distribution Center）：
- AS（Authentication Server）：初期認証を行う
- TGS（Ticket Granting Server）：サービスアクセス用のチケットを発行する

Kerberosの基本的なワークフローは以下のようになります。

クライアントがASに認証を要求
ASがTGT（Ticket Granting Ticket）を発行
クライアントがTGTを使ってTGSにサービスチケットを要求
TGSがサービスチケットを発行
クライアントがサービスチケットを使ってサービスにアクセス

このプロセスにより、パスワードを直接やり取りすることなく、安全な認証とシングルサインオンを実現しています。

5. LDAP (Lightweight Directory Access Protocol)

概要

LDAPは、ディレクトリサービスにアクセスするためのプロトコルです。主にユーザー情報やリソース情報の中央管理に使用され、認証の基盤としても広く採用されています。

特徴

ツリー構造によるデータ管理
読み取り操作に最適化された設計
拡張性の高いスキーマ
他の認証システムとの連携が容易

ユースケース

組織内のユーザー情報とリソース情報の中央管理
他の認証システムと連携した認証基盤の構築
ディレクトリベースのアプリケーション（アドレス帳など）の実装

具体的な使用場面

企業のユーザー管理
人事システムと連携して、従業員の情報（名前、部署、役職、メールアドレスなど）を一元管理し、各種システムからこの情報にアクセスして認証や権限管理を行います。
大学のIT基盤
学生と教職員のアカウント情報をLDAPサーバーで管理し、図書館システム、Wi-Fiアクセスポイント、e-ラーニングプラットフォームなどがこれを参照して認証を行います。
クラウドサービスとの連携
企業のオンプレミスのLDAPサーバーと、クラウドベースの認証サービス（Azure ADなど）を連携させ、ハイブリッドな認証環境を構築します。

技術的な詳細

LDAPは以下の主要な概念に基づいています。

エントリー：LDAPディレクトリ内の個々のレコード（例：ユーザー、組織、デバイスなど）
属性：エントリーに関連する情報（例：名前、メールアドレス、電話番号）
識別名（DN）：ディレクトリツリー内のエントリーの一意な識別子

LDAPの基本的な操作には以下があります。

Bind：ディレクトリサーバーへの接続と認証
Search：指定した条件に合うエントリーの検索
Add：新しいエントリーの追加
Modify：既存のエントリーの変更
Delete：エントリーの削除

LDAPは、これらの操作を通じて、効率的なユーザー情報の管理と認証プロセスのサポートを提供します。

6. RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service)

概要

RADIUSは、主にネットワークアクセスの認証、認可、アカウンティング（AAA）に使用されるプロトコルです。ISPやエンタープライズネットワークで広く採用されています。

特徴

クライアント/サーバーモデルに基づく設計
UDP通信を使用した軽量なプロトコル
認証、認可、アカウンティング（AAA）機能の提供
拡張性と柔軟性を持つ属性-値ペアの使用

ユースケース

ISPでのユーザー認証と課金
企業のVPNアクセス管理
Wi-Fiネットワークでの認証
ネットワーク機器（ルーター、スイッチなど）の管理アクセス制御

具体的な使用場面

ISPのユーザー管理
インターネットサービスプロバイダーが、ユーザーのインターネット接続を認証し、使用量を記録して適切な課金を行います。
企業のリモートアクセス
リモートワーカーが、VPNを使って社内ネットワークに安全に接続する際の認証に使用します。接続時間や転送データ量なども記録できます。
大規模Wi-Fiネットワーク
空港やホテルなどの公共Wi-Fiサービスで、ユーザーの認証と利用状況の追跡に使用します。

技術的な詳細

RADIUSプロトコルは以下の主要なコンポーネントで構成されています。

RADIUSクライアント：ユーザーからの認証要求を受け取り、RADIUSサーバーに転送する（例：NAS, Network Access Server）
RADIUSサーバー：認証要求を処理し、アクセスの許可/拒否を決定する
ユーザーデータベース：ユーザー認証情報を保存する（多くの場合、LDAPなどの外部データベースと連携）

RADIUSの基本的なワークフローは以下のようになります。

ユーザーがネットワークアクセスを要求
RADIUSクライアントがユーザーの認証情報をRADIUSサーバーに送信
RADIUSサーバーが認証情報を検証
RADIUSサーバーがアクセス許可/拒否の応答をRADIUSクライアントに送信
RADIUSクライアントがユーザーにアクセスを許可または拒否

このプロセスにより、大規模なネットワーク環境でも効率的なユーザー認証と管理が可能になります。

7. FIDO (Fast IDentity Online)

概要

FIDOは、パスワードレス認証や多要素認証を推進するための新しい認証標準です。生体認証や物理的なセキュリティキーを活用し、より安全で使いやすい認証方式を提供します。

特徴

パスワードレス認証の実現
生体認証（指紋、顔認証など）の標準化
フィッシング耐性の高い設計
クライアントサイドでの暗号鍵管理

ユースケース

オンラインサービスでのパスワードレスログイン
企業での多要素認証の実装
IoTデバイスでの安全な認証
モバイルアプリケーションでの生体認証

具体的な使用場面

オンラインバンキング
ユーザーが指紋認証や顔認証を使って、パスワード入力なしで安全にログインし、取引を承認します。
企業のセキュリティシステム
従業員が物理的なセキュリティキー（USBデバイスなど）を使って、パスワードなしでコンピューターやアプリケーションにアクセスします。
E-コマースプラットフォーム
ユーザーがスマートフォンの生体認証を使って、簡単かつ安全に商品を購入できるようにします。

技術的な詳細

FIDOアライアンスは、以下の主要な仕様を策定しています。

FIDO2：最新の仕様で、WebAuthnとCTAP（Client to Authenticator Protocol）で構成されています。
U2F（Universal 2nd Factor）：二要素認証のための仕様。
UAF（Universal Authentication Framework）：パスワードレス認証のための仕様。

FIDO2の基本的なワークフローは以下のようになります。

ユーザーがウェブサイトでログインを試みる
サーバーが認証チャレンジを生成
ブラウザがWebAuthn APIを通じてFIDO認証デバイスと通信
ユーザーが生体認証や物理キーで認証を行う
認証デバイスが署名を生成し、サーバーに送信
サーバーが署名を検証し、アクセスを許可

このプロセスにより、パスワードに依存しない、より安全で使いやすい認証が実現されます。

認証プロトコルの分類

それぞれのプロトコルがよく使われる場面は下記の通りです。

Web認証で主に使用されるプロトコル

OAuth (Open Authorization)
- 主にWebアプリケーションやモバイルアプリのAPI認可に使用
- ソーシャルログインなどの一般的なWeb認証シナリオに適している
OpenID Connect
- OAuthの拡張で、Web認証に特化
- モダンなWebアプリケーションやシングルページアプリケーション（SPA）で広く使用
FIDO (Fast IDentity Online)
- Webブラウザを通じたパスワードレス認証に使用
- オンラインサービスでの生体認証やセキュリティキーによる認証に適している

企業内で主に使用されるプロトコル

Kerberos
- 主に企業の内部ネットワークでの認証に使用
- Windows Active Directoryの基盤技術として広く採用
LDAP (Lightweight Directory Access Protocol)
- 企業内のユーザー情報管理と認証基盤として使用
- 他の認証システムと連携して使用されることが多い
RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service)
- 企業のネットワークアクセス制御、特にVPNやWi-Fi認証に使用

Web認証と企業内認証の両方で使用されるプロトコル

SAML (Security Assertion Markup Language)
- 主に企業向けのシングルサインオン（SSO）に使用
- クラウドサービスとの連携など、Webベースのエンタープライズアプリケーションでも使用

分類上の注意点

これらの分類は一般的な使用傾向を示しており、実際の導入は組織のニーズや特定の要件によって異なる場合があります。
多くの組織が、これらのプロトコルを組み合わせてハイブリッドな認証システムを構築しています。
技術の進化に伴い、これらのプロトコルの使用範囲は拡大または変化する可能性があります。

認証プロトコルの選択指針

適切な認証プロトコルの選択は、組織のニーズ、既存のインフラ、セキュリティ要件、ユーザー体験など、多くの要因に依存します。以下に、選択の際の主要な考慮点をまとめます：

スケールと複雑性：
- 小規模なプロジェクト：OAuth、OpenID Connectが適している
- 大規模な組織：SAML、Kerberosが適している場合が多い
ユースケース：
- エンタープライズSSO：SAMLが適している
- APIアクセス制御：OAuthが最適
- ネットワークアクセス制御：RADIUSが適している
セキュリティ要件：
- 高度なセキュリティが必要な場合：Kerberos、FIDOを検討
- フィッシング対策が重要：FIDOが強み
ユーザー体験：
- シンプルで使いやすい認証：OpenID Connect、FIDOが優れている
- モバイルアプリケーション向け：OAuth、OpenID Connect、FIDOが適している
既存のインフラ：
- Active Directory環境：Kerberosとの親和性が高い
- クラウドサービス中心：SAML、OAuth、OpenID Connectが適している
相互運用性：
- 他のサービスやアプリケーションとの連携が重要：OAuth、SAMLが優れている
規制とコンプライアンス：
- 特定の業界標準や規制がある場合、それに準拠したプロトコルを選択する必要がある
将来の拡張性：
- 新しい認証方式への対応：FIDOは将来性が高い

実際の環境では、これらのプロトコルを組み合わせて使用することも多くあります。

SAMLでエンタープライズSSOを実現しつつ、APIアクセスにはOAuthを使用
LDAPでユーザー情報を管理し、Kerberosで認証を行い、RADIUSでネットワークアクセスを制御
OpenID ConnectでSSO

まとめ

認証プロトコルはデジタルセキュリティの要となる重要な技術で、それぞれのプロトコルには固有の特徴とユースケースがあり、適切な選択と実装が重要です。また、認証技術は常に進化しているため、最新の動向やベストプラクティスに注意を払いながら必要に応じてアップデートしていく必要があります。