【ITニュース解説】Random Mosaic – Detecting unauthorized physical access with colored rice (2021)

物理的なセキュリティは、情報セキュリティの基礎をなす重要な要素の一つである。データやシステムをサイバー攻撃から守るための対策は日々進化しているが、実は物理的な手段でデータにアクセスしたり、機器を操作したりする不正行為も少なくない。例えば、サーバー本体に直接ケーブルを接続したり、USBメモリを差し込んだりするような行為がそれに当たる。このような物理的な不正アクセスを防ぐための新しいアプローチとして、「Random Mosaic（ランダムモザイク）」と呼ばれる技術が提案されている。これは、着色した米粒を利用して、物理的な改ざんを検知する仕組みである。

従来の物理的な改ざん防止策には、封印シールやホログラムなどが使われてきた。これらの方法は、機器のカバーを外したり、USBポートにアクセスしたりすると破れるように設計されている。しかし、巧妙な手法を使えば、これらの封印を破らずに、あるいは破った後にそっくりな偽物とすり替えることで、不正なアクセスが検知されにくいという課題があった。例えば、市販のシールと似たものを用意したり、器用に剥がして元に戻したりすることが不可能ではない。また、特定の角度からしか見えないホログラムのようなものは、その特殊な性質を逆に利用して模倣されるリスクも存在する。これらの既存の改ざん防止策は、完全に信頼できるとは言い難い状況だった。

そこで登場したのが、Random Mosaicのアイデアである。これは、非常に安価で手に入りやすい「米粒」を使い、その物理的な特性とランダム性を最大限に活用する。具体的には、まず米粒を様々な色に着色し、それらを透明な接着剤（例えばUVレジン）で固めて小さなモザイク状のシートを作成する。このシートは、監視したい機器の表面や、特定のアクセスポイント（例えばサーバーラックのドアの継ぎ目や、USBポートの周りなど）に貼り付ける。

このモザイクシートの最も重要な特徴は、米粒の配置が「ランダム」であることだ。自然な物理現象によって生成されるランダムなパターンは、全く同じものを意図的に再現することが極めて難しい。この唯一無二のパターンは、まるで人間の指紋のように、そのモザイクシート固有の「物理的な指紋」となる。シートを貼り付けた後、この初期状態をスマートフォンのカメラなどで高解像度で撮影し、画像データとして記録しておく。これが、改ざんを検知するための基準となる「マスター画像」である。

もし誰かが機器に物理的にアクセスしようとすれば、このモザイクシートに何らかの接触が生じる可能性がある。例えば、シートを無理に剥がそうとしたり、機器に衝撃を与えたりすると、シート上の米粒の配置がわずかにずれたり、シート自体が破損したり、ひびが入ったりする。改ざんが疑われる時や、定期的なチェックを行う際には、再び同じ場所をスマートフォンのカメラで撮影する。そして、この「現在の画像」を、以前に記録しておいた「マスター画像」とコンピュータ上で比較する。

比較は、画像処理技術を用いてピクセルレベルで行われる。二つの画像を重ね合わせ、色の違いや形状の変化、位置のずれなどを非常に細かく分析することで、わずかな変化でも検出することが可能だ。もし画像間で差異が検出されれば、それは物理的な改ざんがあった可能性を示す強力な証拠となる。例えば、特定の米粒が欠けていたり、位置がずれていたり、新しい傷が入っていたりすると、その差分が顕著に現れることになる。この手法は、人間の目では見落としてしまうような微細な変化も、コンピュータの精度で確実に捉えることができる点が非常に強力である。

Random Mosaicには、いくつかの大きな利点がある。第一に、作成が非常に安価で簡単だ。着色米粒と透明な接着剤はどこでも手に入り、特別な製造設備は必要ない。これにより、大量導入やコストを抑えた運用が可能となる。第二に、その「ランダム性」ゆえに、複製や偽装が極めて困難である。全く同じ米粒の配置を持つモザイクを偶然、あるいは意図的に作ろうとしても、それは事実上不可能だ。これにより、従来の封印シールのように偽造品とすり替えられるリスクを大幅に低減できる。第三に、スマートフォンと画像比較アルゴリズムを利用することで、高精度な検出が可能となる。わずかな物理的変化も、高解像度の画像データから正確に識別できるため、従来の目視による確認よりも信頼性が高い。

しかし、この技術にもいくつかの課題は存在する。一つは、環境要因による影響である。光の当たり方、温度や湿度の変化によって、モザイクの色合いがわずかに変化したり、接着剤が収縮したりする可能性があり、これが誤検知につながることもある。また、画像を撮影する際のカメラのアングルや距離、照明条件を常に一定に保つことも重要である。わずかな撮影条件の違いが、画像比較の精度に影響を与える可能性があるため、慎重な運用が求められる。さらに、意図的な改ざんではなく、偶発的な接触や振動によってモザイクが損傷した場合にも、システムは改ざんとして検出してしまう可能性があるため、その区別をどうするかも検討が必要となる。

このRandom Mosaic技術は、様々な分野での応用が期待されている。最も直接的なのは、データセンターやサーバールームといった、物理的なセキュリティが極めて重要な場所での利用だ。サーバーラックのドアや、機密性の高いネットワーク機器のカバーに貼り付けることで、不正な物理アクセスを検知できる。また、持ち運び可能な機密性の高いUSBドライブや、重要文書を封印する際にも活用できるかもしれない。物理的な改ざんを検知する新しい、安価で効果的な手段として、今後の発展が注目される技術である。システムエンジニアにとって、サイバーセキュリティだけでなく、このような物理セキュリティの視点を持つことは、システム全体の堅牢性を高める上で非常に重要だと言える。