米国で急速に進む医療XRと5G／エッジコンピューティングの融合：海外医療技術トレンド（73）（2/3 ページ）

[笹原英司，MONOist]

エッジコンピューティングで注目されるハードウェア対応セキュリティ

　MXR機器が、5G／エッジコンピューティング環境下で、院内治療から外来・在宅医療へと拡張するためには、エンドツーエンドのセキュリティ管理策がより一層重要となる。そこで注目されているのが、ハードウェア側で対応するセキュリティ技術だ。

　2021年5月27日、米国立標準技術研究所（NIST）は、「NISTIR 8320（草案） ハードウェア対応セキュリティ：クラウドとエッジコンピューティングのユースケース向けプラットフォームセキュリティに対する階層化アプローチの対応」（関連情報）と題する文書を公開し、パブリックコメントの募集を開始した（募集期間：2021年6月30日まで）。

　本草案は、クラウドデータセンターやエッジコンピューティング向けのサーバプラットフォームセキュリティやデータ保護を向上させる、ハードウェアベースのセキュリティ手法や技術を解説することを目的としており、以下のような構成になっている。

• 第1章：イントロダクション
• 第2章：ハードウェアプラットフォームセキュリティの概要
• 第3章：プラットフォームの完全性の証明
• 第4章：ソフトウェアのランタイム保護メカニズム
• 第5章：データ保護と秘密計算
• 第6章：遠隔証明（Attestation）サービス
• 第7章：ハードウェア対応セキュリティを活用したクラウドのユースケース、シナリオ
• 第8章：次のステップ

　最初の「イントロダクション」では、ハードウェアプラットフォームおよびハードウェア対応セキュリティについて、表1のように定義している。

表1　ハードウェアプラットフォームとハードウェア対応セキュリティの定義（クリックで拡大） 出典：National Institute of Standards and Technology (NIST) 「Draft NISTIR 8320 Hardware-Enabled Security: Enabling a Layered Approach to Platform Security for Cloud 3 and Edge Computing Use Cases」（2021年5月27日）を基にヘルスケアクラウド研究会作成

　次に、「ハードウェアプラットフォームセキュリティの概要」の章では、プラットフォームファームウェアやハードウェアに対する脅威として、以下の5つを挙げている。

• 機微なプラットフォームまたはユーザーデータへの不正アクセスおよび潜在的な抽出
• プラットフォームファームウェアの修正
• 悪意のあるバージョンを有するファームウェアやハードウェアの物理的配置を通じたサプライチェーンの傍受
• 規制された地政学的またはその他の境界の外からのデータへのアクセスやコードの実行
• ソフトウェアおよび／またはファームウェアベースのセキュリティメカニズムの回避

　本草案では、このような脅威に対する低減策のキーコンセプトとして、ハードウェアをベースとする「信頼の起点（RoT：Root of Trust）」や「信頼の連鎖（CoT：Chain of Trust）」を提案している。

　「プラットフォームの完全性の証明」の章では、プラットフォームの完全性の構成要素として以下の3つを挙げている。

• ソフトウェアおよびファームウェアの暗号測定値
• ファームウェアおよび構成の証明
• ファームウェアおよび構成の復旧

　その上で、完全性を証明する手法として、以下のような例を挙げている。

• ハードウェアセキュリティモジュール（HSM）
• 信頼の連鎖（CoT：Chain of Trust）
• サプライチェーン保護

　「ソフトウェアのランタイム保護メカニズム」の章では、以下のようなソフトウェアランタイム攻撃を紹介した上で、これらの攻撃から保護するメカニズムについて記述している。

• リターン指向プログラミング（ROP）攻撃／コール指向プログラミング（COP）攻撃／ジャンプ指向プログラミング（JOP）攻撃
• アドレストランスレーション攻撃

　「データ保護と秘密計算」の章では、プロセッサ上に隔離された実行環境を用意するTEE（Trusted Execution Environment）技術の概念を紹介した上で、メモリ、アプリケーション、仮想マシン（VM）それぞれの隔離手法を概説し、暗号化アクセラレーションについて触れている。

　「遠隔証明（Attestation）サービス」の章では、図1に示すようなプラットフォーム証明の全体イメージを例示している。

図1　プラットフォーム証明の全体イメージ 出典：National Institute of Standards and Technology (NIST) 「Draft NISTIR 8320 Hardware-Enabled Security: Enabling a Layered Approach to Platform Security for Cloud 3 and Edge Computing Use Cases」（2021年5月27日）

　ここでは、クラウドサービスプロバイダー（CSP）のデータセンターサーバから、プラットフォーム上で稼働する信頼性エージェント（AS）サービスを経由して、プラットフォームの構成情報や完全性測定結果を収集する遠隔証明サービスとなっている。

　さらに、図2は、システムプロセッサにより保護された隔離領域を利用するTEE技術に基づく証明フローの全体イメージである。

図2　TEE証明フローの全体イメージ 出典：National Institute of Standards and Technology (NIST) 「Draft NISTIR 8320 Hardware-Enabled Security: Enabling a Layered Approach to Platform Security for Cloud 3 and Edge Computing Use Cases」（2021年5月27日）

　TEE証明には、TEEによって隔離された領域の検証可能な暗号化クオートの生成が含まれる。クオートは、証明するクライアントに送付され、クオートの署名を検証することができる。そして署名が有効な場合、証明するクライアントは、遠隔コードが、純正なTEEの隔離領域で稼働していると結論付けられる。

　「ハードウェア対応セキュリティを活用したクラウドのユースケース、シナリオ」の章では、以下の5つのシナリオを提示している。

• セキュリティインフラストラクチャの可視性
• 信頼済プラットフォーム上へのワークロードの配置
• アセットのタグ付けと信頼済ロケーション
• ワークロードの機密性
• 鍵と秘密の保護

　前述のMXR機器においては、インターネット／クラウド接続環境下で、高速処理・高精細画像処理を実現するシステムプロセッサの導入が進む一方、医療機器として要求される信頼性や安全性をどのように評価・保証するかが、大きな課題となっている。機器メーカーの開発者は、クラウドサービス事業者やプロセッサメーカーとの責任共有モデルを前提としたトータル製品ライフサイクル管理体制下で、サイバーセキュリティ機能の強化に取り組む必要がある。