個人情報の暗号化対応について

こんにちは。クラウドソリューション開発部の石田です。
先日、個人情報の暗号化処理を対応しました。
この記事では、暗号化とは何か？どのような対応をしたのか備忘録として記載をしていきます。

1. はじめに：個人情報暗号化の重要性

現代社会において、データ漏洩は頻繁に発生し、重大な結果をもたらすことがあります。特に、個人情報が不正にアクセスされることは、アイデンティティ盗難、詐欺、プライバシーの侵害といった深刻な問題を引き起こす可能性があります。これに対抗するため、多くの国では個人情報を保護するための法規制が施行されています。たとえば、欧州の一般データ保護規則（GDPR）や日本の個人情報保護法などがそれに該当し、これらは企業や組織が個人情報をどのように取り扱うべきか、また違反した場合の罰則を定めています。

情報技術の進化に伴い、個人データのセキュリティに対する意識も高まっています。ユーザーは自分のデータがどのように使用され、保護されているかについて敏感になり、それに対応するための方法として「個人情報の暗号化」が注目されています。

個人情報保護ガイドライン
https://www.ppc.go.jp/personalinfo/legal/guidelines_tsusoku/

2. 個人情報とは

個人情報の定義

「個人情報」とは、個人を識別するために使用される情報、または個人と関連付けられる情報のことを指します。これには、名前、住所、電子メールアドレス、電話番号などの「直接識別情報」と、生年月日、性別、職業、趣味などの「間接識別情報」が含まれます。これらの情報は、個人のプライバシーに深く関連しており、不適切な取り扱いが個人に経済的、心理的損害を与える可能性があります。

法規制と個人情報

世界中の多くの国で個人情報保護に関する法律が存在し、個人情報の定義、取り扱い、保護に関する規則が設けられています。例えば、欧州連合のGDPRでは、個人情報は「個人を識別するあらゆる情報」と定義され、その保護に対して厳格な規制が適用されています。

ビジネスにおける個人情報

ビジネスの文脈では、企業や組織が顧客の個人情報を収集、保管、利用することが一般的です。これには、データの安全性を確保し、顧客の信頼を維持するための適切なセキュリティ対策が求められます。

3. 暗号化とは

暗号化とは、情報を安全に保つために、読みやすいデータ（平文）を読めない形式（暗号文）に変換するプロセスです。この変換には「鍵」と呼ばれる特定の情報が用いられます。暗号化の主な目的は、データが不正な手に渡った場合でも、その内容を保護し、秘密を維持することです。

4. 暗号化の実際的な方法

今回はPythonのPyCryptodomeライブラリの一部であるAES暗号化モジュールを使用しました。

import base64
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes

# AESキーの生成
key_length = 16  # 128ビットのキー
aes_key = get_random_bytes(key_length)

# AESキーの取得と初期化ベクトル（IV）の生成
aes_key = aes_key.encode('utf-8')
## get_random_bytes(16) により、16バイトのランダムな初期化ベクトル（IV）を生成しています。IVは、暗号化プロセスにおいてブロック暗号の最初のブロックに使用され、同じ平文が異なる暗号文になるようにするために使われます。
random_iv = get_random_bytes(16)

iv = base64.b64encode(random_iv).decode('utf-8')

# 暗号化オブジェクトの生成
## AES.new を使って、AES暗号化オブジェクトを作成しています。この際、先に取得したAESキーと生成したIVを使用し、CBC（Cipher Block Chaining）モードでの暗号化を行うように設定しています。
cipher = AES.new(aes_key, AES.MODE_CBC, iv=random_iv)

# データの暗号化
## cipher.encrypt() を用いて、パディングされたメールアドレスを暗号化します。ここで使われる cipher オブジェクトは、前のステップで作成されたAES暗号化オブジェクトです。
encrypted_data = cipher.encrypt(pad('<暗号化したいメールアドレスの値>'.encode(), AES.block_size))
encrypted_data_base64 = base64.b64encode(encrypted_data).decode('utf-8')

import base64

from Crypto.Cipher import AES

from Crypto.Random import get_random_bytes

# AESキーの生成

key_length = 16 # 128ビットのキー

aes_key = get_random_bytes(key_length)

# AESキーの取得と初期化ベクトル（IV）の生成

aes_key = aes_key.encode('utf-8')

## get_random_bytes(16) により、16バイトのランダムな初期化ベクトル（IV）を生成しています。IVは、暗号化プロセスにおいてブロック暗号の最初のブロックに使用され、同じ平文が異なる暗号文になるようにするために使われます。

random_iv = get_random_bytes(16)

iv = base64.b64encode(random_iv).decode('utf-8')

# 暗号化オブジェクトの生成

## AES.new を使って、AES暗号化オブジェクトを作成しています。この際、先に取得したAESキーと生成したIVを使用し、CBC（Cipher Block Chaining）モードでの暗号化を行うように設定しています。

cipher = AES.new(aes_key, AES.MODE_CBC, iv=random_iv)

# データの暗号化

## cipher.encrypt() を用いて、パディングされたメールアドレスを暗号化します。ここで使われる cipher オブジェクトは、前のステップで作成されたAES暗号化オブジェクトです。

encrypted_data = cipher.encrypt(pad('<暗号化したいメールアドレスの値>'.encode(), AES.block_size))

encrypted_data_base64 = base64.b64encode(encrypted_data).decode('utf-8')

AES暗号化は、高度なセキュリティを提供する対称鍵暗号方式です。Pythonでの実装では、PyCryptodomeライブラリのAESモジュールが使用されます。暗号化の過程は以下のステップに分かれます。

AESキーの生成

重要性: 鍵は暗号化と復号化に必須です。
生成方法: 128ビット、192ビット、256ビットの適切な長さのキーを安全に生成します。

初期化ベクトル（IV）

目的: 同じデータでも異なる暗号文が生成されるようにします。
生成: 暗号化セッションごとに異なるランダムなIVを使用します。

データの暗号化

プロセス: AES.new を使って暗号化オブジェクトを生成し、指定データを暗号化します。
保存と転送: 結果はBase64でエンコードされ、安全に保存または転送されます。

CBCモード

パターン隠蔽: 平文のパターンや構造が隠蔽され、暗号文の解析が困難になります。
セキュリティの強化: 連続するブロック間の依存により、セキュリティが向上します。

ブロックについて

ブロック暗号: データは一定サイズのブロック（例: AESで128ビット）に分割して暗号化されます。
連鎖効果: CBCモードでは、前のブロックの暗号文が次のブロックの暗号化に影響を与えます。

CBCモードはデータのパターンを隠蔽し、暗号化された情報を保護するために特に適しています。ただし、適切な初期化ベクトル（IV）の使用と正確なパディングの実装が重要です。

5. 復号化とは

復号化は、暗号化されたデータ（暗号文）を元の形式（平文）に戻すプロセスです。暗号化に使用されたのと同じ、または対応する鍵を使用して、暗号文を解読します。復号化の目的は、データの受信者が暗号化された情報を理解できるようにすることです。

import base64
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import unpad

# AESキーと初期化ベクトル（IV）の取得
## 暗号化時に使用されたAESキーとIVを使用します。
aes_key = aes_key.encode('utf-8')
iv = base64.b64decode('<使用したIVのBase64エンコードされた値>')

# 復号化オブジェクトの生成
## AES.new を使って、AES復号化オブジェクトを作成します。
decipher = AES.new(aes_key, AES.MODE_CBC, iv)

# 暗号化されたメールアドレスの復号化
## 暗号化されたメールアドレスのBase64デコードされたバイナリデータを復号化します。
encrypted_mail_address_base64 = '<暗号化されたメールアドレスのBase64エンコードされた値>'
encrypted_mail_address = base64.b64decode(encrypted_mail_address_base64)
decrypted_mail_address = unpad(decipher.decrypt(encrypted_mail_address), AES.block_size).decode('utf-8')

import base64

from Crypto.Cipher import AES

from Crypto.Util.Padding import unpad

# AESキーと初期化ベクトル（IV）の取得

## 暗号化時に使用されたAESキーとIVを使用します。

aes_key = aes_key.encode('utf-8')

iv = base64.b64decode('<使用したIVのBase64エンコードされた値>')

# 復号化オブジェクトの生成

## AES.new を使って、AES復号化オブジェクトを作成します。

decipher = AES.new(aes_key, AES.MODE_CBC, iv)

# 暗号化されたメールアドレスの復号化

## 暗号化されたメールアドレスのBase64デコードされたバイナリデータを復号化します。

encrypted_mail_address_base64 = '<暗号化されたメールアドレスのBase64エンコードされた値>'

encrypted_mail_address = base64.b64decode(encrypted_mail_address_base64)

decrypted_mail_address = unpad(decipher.decrypt(encrypted_mail_address), AES.block_size).decode('utf-8')

6. 最後に

データ漏洩やサイバー攻撃が増加する中、個人情報の保護はこれまで以上に重要な課題となっています。
適切な暗号化技術の選択とセキュアな鍵管理は、個人情報を安全に保持するための重要な手段です。
この記事が、個人情報の保護に関心を持つ皆さんの助けになれば幸いです。