TPMチップとは
基本概念
TPM（Trusted Platform Module）は、コンピュータのセキュリティを強化するために開発されたハードウェアベースのセキュリティチップです。
主な特徴
- 独立したセキュリティプロセッサ：OSやソフトウェアから独立して動作
- 改ざん防止機能：物理的な攻撃に対する耐性
- 暗号化専用処理：セキュリティ関連の計算を高速実行
- 国際標準：TCG（Trusted Computing Group）によって標準化
TPMの基本構造と仕組み
物理的な構造
ハードウェア型TPM（dTPM：discrete TPM）
🔒 TPMチップ
マザーボード上の独立したセキュリティチップ
🔐
暗号処理
🗝️
キー保存
🎲
乱数生成
ファームウェア型TPM（fTPM：firmware TPM）
💻 CPU
プロセッサ本体
🛡️ fTPM機能
Intel PTT / AMD fTPM
CPUの特別な保護領域で実行
⚡ ハードウェアによる仮想化技術を使用
内部機能
- 暗号化エンジン：RSA、AES、ECC暗号の処理
- ランダム数生成器：高品質な乱数生成
- セキュアストレージ：暗号化キーの安全な保存
- 完全性測定：システムの改ざん検出
TPMバージョンの比較
TPM 1.2 vs TPM 2.0
| 項目 | TPM 1.2 | TPM 2.0 |
|---|---|---|
| リリース年 | 2009年 | 2014年 |
| 暗号アルゴリズム | RSA、SHA-1 | RSA、ECC、SHA-256/384/512 |
| 階層構造 | 単一階層 | 複数階層（プラットフォーム、ストレージ、認証） |
| 柔軟性 | 限定的 | 高い（アルゴリズム変更可能） |
| セキュリティ | 基本的 | 強化された |
| Windows 11対応 | ❌ 非対応 | ✅ 必須 |
主な改善点（TPM 2.0）
セキュリティの強化
- より強力な暗号化：SHA-256、ECC暗号対応
- アルゴリズムアジリティ：将来の暗号方式に対応可能
- 認証機能の向上：複数の認証方法をサポート
管理機能の向上
- 統一された仕様：メーカー間の互換性向上
- 簡素化された管理：設定とメンテナンスが容易
- 拡張性：新機能の追加が容易
TPMの主要機能
1. 暗号化キー管理
キーの生成と保存
暗号化キー生成 → セキュアストレージに保存 → 必要時に取り出し
↓ ↓ ↓
ハードウェア 改ざん防止領域 認証後のみアクセス
用途別キー
- ストレージルートキー（SRK）：他のキーを保護
- 認証キー：デジタル署名用
- 暗号化キー：データ暗号化用
2. システム完全性の保証
プラットフォーム計測
起動プロセス BIOS → ブートローダー → OS → アプリケーション ↓ ↓ ↓ ↓ TPMが各段階の完全性を測定・記録
リモート証明
- システムの信頼性を第三者に証明
- 改ざんされていないことを保証
- 企業ネットワークへの安全な接続
3. セキュアブート支援
- 信頼できるソフトウェアのみ起動
- 不正なOSやマルウェアの実行防止
- ブートプロセスの完全性確認
WindowsでのTPM活用
1. BitLocker（ディスク暗号化）
仕組み
データ → AES暗号化 → 暗号化されたディスク
↑
暗号化キー（TPMに保存）
メリット
- 透明な暗号化：ユーザーは暗号化を意識せずに使用
- 自動解錠：正当なシステムでは自動的に解錠
- 盗難時の保護：物理的な盗難からデータを保護
2. Windows Hello（生体認証）
TPMの役割
生体情報 → テンプレート化 → TPMで暗号化して保存 指紋/顔 → デジタル署名 → 安全な認証処理
セキュリティ利点
- 生体情報の漏洩防止：TPM内で安全に保存
- なりすまし防止：ハードウェアベースの認証
- プライバシー保護：生体情報は外部に送信されない
3. Windows Defender System Guard
仮想化ベースセキュリティ（VBS）
アプリケーション層 ───────────────── 通常のWindows ───────────────── セキュアカーネル ← TPMで保護 ───────────────── ハイパーバイザー
4. 証明書とデジタル署名
- 企業証明書の安全な保存
- VPN接続の認証
- デジタル署名の生成
TPMのセキュリティメリット
1. ハードウェアレベルの保護
- ソフトウェア攻撃に対する耐性
- 物理的改ざんの検出
- 暗号化処理の高速化
2. ゼロトラスト アーキテクチャ
- デバイスの信頼性確認
- 継続的な完全性監視
- 条件付きアクセス制御
3. コンプライアンス対応
- 規制要件の満足：GDPR、HIPAA等
- 監査証跡の提供
- データ保護の証明
企業での活用例
1. デバイス管理
企業ネットワーク
↑
TPM認証によるアクセス制御
↑
信頼できるデバイスのみ接続許可
2. データ保護
- 機密文書の自動暗号化
- USBデバイスの暗号化
- メール暗号化の簡素化
3. ID管理
- 多要素認証の強化
- シングルサインオン（SSO）
- 特権アクセス管理
注意点と制限事項
1. 互換性の問題
- 古いソフトウェアとの非互換
- TPMバージョン間の違い
- メーカー固有の実装差異
2. 管理の複雑さ
- 回復キーの管理
- TPMクリア時のデータ損失リスク
- バックアップとリストアの注意点
3. パフォーマンスへの影響
- 起動時間の延長
- 暗号化処理による負荷
- 一部アプリケーションでの制限
まとめ
TPMチップは、現代のコンピュータセキュリティにとって不可欠な基盤技術です。特にWindows 11では必須要件となっており、以下の価値を提供します：
主要価値
- ハードウェアレベルのセキュリティ
- 透明で強力な暗号化
- システム完全性の保証
- 企業セキュリティポリシーの実現
将来性
- 量子コンピュータ対応の暗号方式への対応
- IoTデバイスでのセキュリティ強化
- クラウドサービスとの連携拡大
TPMは単なるセキュリティチップではなく、信頼できるコンピューティングの基盤を提供する重要な技術として、今後さらに重要性が高まることが予想されます。