WPA-TKIP(ダブリューピーエーティーキップ)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

WPA-TKIPは、無線LANのセキュリティプロトコルであるWi-Fi Protected Access (WPA) の初期バージョンで採用された暗号化プロトコルの一つである。Wi-Fi通信の安全性を確保するために、以前使用されていたWEP（Wired Equivalent Privacy）プロトコルが抱えていた深刻なセキュリティ上の弱点を克服する目的で開発された。WPAは、WEPを既存のハードウェアでソフトウェアアップデートによって改善できるよう設計されており、その際にWEPの代替として導入されたのがTKIPである。現在ではセキュリティの脆弱性が指摘されており、より強力なWPA2やWPA3が主流となっているため、WPA-TKIPの使用は非推奨である。

WPA-TKIPが開発された背景には、WEPの壊滅的な脆弱性があった。WEPは固定された共通鍵を使用し、データの暗号化にRC4ストリーム暗号を採用していたが、初期化ベクトル（IV）と呼ばれる鍵の一部が非常に短く、また静的に繰り返して使用されるという欠点があった。これにより、攻撃者は大量のパケットを傍受することで暗号鍵を推測し、通信内容を解読することが容易になった。さらに、データの改ざんを検出する仕組みも不十分であったため、偽装されたデータの挿入や通信内容の書き換えも可能であった。これらの問題に対し、Wi-Fi Allianceは、既存の無線LAN機器でファームウェアのアップデートのみで対応可能な暫定的なセキュリティ強化策として、2003年にWPAを策定し、その暗号化プロトコルとしてTKIPを導入した。

TKIPはTemporal Key Integrity Protocolの略であり、WEPが抱えていた主要な問題に対処するために設計された。その最も重要な特徴は、動的な鍵管理である。WEPが静的な共通鍵を使用していたのに対し、TKIPではパケットごとに新しい暗号鍵を生成するメカニズムを導入した。これは「Per-packet key mixing function（パケットごとの鍵混合機能）」と呼ばれる機能によって実現され、マスターキーと、セッション中に生成されるペアワイズトランジェントキー、送信するパケットの情報（送信元MACアドレス、初期化ベクトルなど）を組み合わせることで、パケットごとに異なる暗号鍵を生成する。これにより、たとえ攻撃者が特定のパケットの暗号鍵を解読できたとしても、その情報が他のパケットの解読に直結しないように工夫された。

さらにTKIPでは、WEPのIVが短く繰り返される問題を解決するために、IVの長さを拡張し、シーケンスカウンターを導入した。これにより、IVの使い回しを抑制し、リプレイアタック（過去の有効な通信を再送して認証や操作を試みる攻撃）への耐性を向上させた。また、データの改ざん検出機能も強化された。TKIPはMIC（Message Integrity Code）と呼ばれるメッセージ認証コードを導入し、各データパケットに付与される。これは、通信内容が送受信中に不正に変更されていないかを確認するためのもので、データの整合性を保証する役割を果たす。もしパケットのMICが検証に失敗した場合、受信側はそのパケットを破棄し、場合によっては一時的に接続を遮断することで、攻撃者がネットワークに不正なデータを挿入しようとする試みを防ぐ。

WPA-TKIPにおける鍵の生成と配布は、802.1X認証プロトコル、特にPSK（Pre-Shared Key）モードでは、アクセスポイントとクライアント間で「4ウェイハンドシェイク」と呼ばれる手順を通じて行われる。このプロセスで、初期の共通鍵（PSK）からセッション中に使用される動的な暗号鍵が安全に導出・共有される。この一連の鍵交換と鍵生成の仕組みは、WEPよりも遥かに堅牢であり、一般的な盗聴や改ざん攻撃に対する防御を大幅に強化した。

しかし、TKIPはWEPの既存ハードウェアで動作させるという制約があったため、WEPの暗号化方式（RC4）を根本的に置き換えるのではなく、その上にセキュリティ強化層を追加する形で設計された。この設計上の妥協点が、後のセキュリティ上の課題につながることになる。TKIPは開発当時としては画期的な改善であったが、根本的にRC4ストリーム暗号と弱い鍵スケジューリングの特性を受け継いでいるため、より高度な攻撃手法に対しては脆弱であることが判明した。例えば、一部の攻撃では、短時間に特定の種類のパケットを大量に収集することで、TKIPの暗号鍵の一部を推測し、データパケットを復号したり、改ざんしたりする可能性が指摘された。特に、QoS (Quality of Service) 機能に関連する一部の脆弱性を利用することで、より効率的に鍵情報が漏洩する可能性が示された。

これらの脆弱性が明らかになったことで、Wi-Fi AllianceはTKIPの利用を非推奨とし、より強力な暗号化プロトコルであるAES (Advanced Encryption Standard) を用いたWPA2-AES (CCMP) への移行を強く推奨するようになった。AESは、WEPやTKIPで使われていたRC4とは全く異なるブロック暗号であり、より高い計算能力を必要とするが、その分、現代の攻撃に対して極めて高い耐性を持つ。

したがって、システムエンジニアを目指す初心者としては、WPA-TKIPが過去のセキュリティ問題を解決するために存在した重要なプロトコルであったことを理解しつつも、現在ではその利用を避けるべきであると認識することが重要である。新しい無線LAN環境を構築する際や、既存の環境を見直す際には、必ずWPA2-AESまたはWPA3-SAEといった、よりセキュアなプロトコルを選択することが求められる。WPA-TKIPは、極めて古い機器でWPA2-AESに対応できない場合にやむを得ず使用されることがあるが、その際はセキュリティレベルが低下することを承知しておく必要がある。最新のセキュリティ標準に準拠することは、情報システムを安全に運用するための基本中の基本である。