セキュリティアーキテクチャ・設計 重要度:★★★出題: AM2・PM1
HSM / TPM (ハードウェアセキュリティモジュール)
えいちえすえむ / てぃーぴーえむ / Hardware Security Module / Trusted Platform Module
暗号鍵の生成・保管・暗号演算を耐タンパー性を備えた専用ハードウェア内部で完結させ、秘密鍵の外部流出を物理的・論理的に防ぐ装置。
3行速習ポイント
- 秘密鍵をハードウェアの外部（OSメモリやディスク）へ一切出力せず、内部で署名・復号演算を実行
- 物理的な分解やプローブ検知時に内部の鍵データを瞬時にゼロクリア（消去）する耐タンパー性（FIPS 140-3等）を実装
- PCやIoT端末のマザーボードに実装されるセキュリティチップはTPM（Trusted Platform Module）と呼ばれる
図解
図HSM / TPM によるハードウェア暗号鍵保護の3大特性
鍵の秘匿性
秘密鍵の外部非出力（コピー不能化）
署名・復号演算をモジュール内部で完結
秘密鍵をOSメモリやディスクへ平文出力せず、ハードウェア内部の演算回路でデジタル署名や復号を実行してエクスポートを阻止
耐タンパー性
物理的・論理的耐タンパー性
不正開封やプローブ検知時に鍵を即時ゼロクリア
FIPS 140-3等に準拠し、物理的な分解・電圧変動・サイドチャネル解析を検知した瞬間に内部の秘密鍵データを完全消去
端末真正性
端末固有の信頼の基点 (TPM)
セキュアブート検証とディスク・証明書鍵保護
マザーボード上のTPMチップにより、OS起動時の改ざん検証、BitLocker等の暗号化鍵保護、端末固有証明書のバインドを実現
💡 午後問題では「貸与PCのクライアント証明書が私物端末へ複製されない対策（TPM格納＋秘密鍵のエクスポート禁止設定）」として頻出
概要と本質
認証局（CA）のルート秘密鍵やTLSサーバ秘密鍵、クライアント証明書の秘密鍵がOS上のファイルとして平文や簡易保護で保存されていると、マルウェアや管理者によってエクスポート（複製）される危険があります。HSMやTPMを用いることで「鍵のコピー不能化」を実現します。
重要ポイント・コア概念
- 耐タンパー性（Tamper Resistance）：外部からの非正規アクセスや物理的解析に対して内部情報を消去・防御する性質
- TPMの活用：端末のセキュアブート検証、BitLocker等のディスク暗号化鍵保護、クライアント証明書秘密鍵のエクスポート禁止保管
- クラウドHSM / KMS：クラウド環境においてテナント専用のHSM領域でマスター鍵（CMK）を管理
午後記述・情報セキュリティ対策での攻略ポイント
午後問題で「貸与PCに導入したクライアント証明書が私物PCにコピーされないようにする設定・仕組み（TPMへの格納・秘密鍵のエクスポート禁止設定）」として直接問われます。
午後記述で使える加点キーワード（クリックでコピー）
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