レインボーテーブル攻撃：仕組みと防御方法

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レインボーテーブル攻撃の定義と目的

ユーザーがパスワードを作成すると、それはハッシュに変換されます。ハッシュは固定長の文字列で、元の（平文の）パスワードとはまったく似ていません。パスワードをハッシュ化することで、ハッシュ値から平文のパスワードを判定するための逆向きアルゴリズムが存在しないため、パスワードの安全性を保つのに役立ちます。

サイバーセキュリティにおけるレインボーテーブル攻撃は、ハッシュのもう1つの重要な特性を悪用します。つまり、ハッシュアルゴリズムは、特定のユーザーのパスワードに対して常に同じハッシュを生成します。したがって、悪意のある攻撃者は、よく使われるパスワードのリストを作成し、それらのハッシュを計算してレインボーテーブルを作れます。次に、企業のハッシュ化されたパスワードのデータベースにアクセスできれば、自分のレインボーテーブルの中から各ハッシュ値を探すだけで済みます。もし一致が見つかれば、対応する平文のパスワードが即座に分かります。この手法は、パスワードをクラックするよりもはるかに少ない時間と計算リソースで済みます。

ハッシュ化を理解し、セキュリティにおける役割を把握する

ハッシュ（Hashing）とは？

ハッシュ（Hashing）とは、入力データ（平文のパスワードなど）を数学的アルゴリズムによって固定長の文字列に変換するプロセスです。パスワード、デジタル署名、その他の機密情報を保護するために、一般的に使用されます。

ハッシュ関数はどのように動作するのか

ハッシュ関数は、入力データの長さに関係なく、それを一意で固定長の出力文字列へと変換します。このデジタル指紋は、元のデータとはまったく無関係に見えます。入力にわずかな変更を加えるだけでも、生成されるハッシュには大きな変化が生じます。とはいえ、同じ入力であれば常に同じハッシュが得られます。

なぜハッシュはレインボーテーブル攻撃に弱いのか

レガシーのハッシュアルゴリズムは、それによって生成されるハッシュが予測しやすいため、レインボーテーブル攻撃（rainbow attacks）に特に脆弱です。この記事の後半では、リスクを低減するための効果的な戦略を取り上げます。例として、ソルティング（salting）などの手法でレインボーテーブルの有効性を下げること、また、平文パスワードを見つけることに成功した攻撃者を阻止するために多要素認証を導入することが含まれます。

レインボーテーブルによるパスワード攻撃の仕組み

レインボーテーブルの生成と構造

レインボーテーブルは、平文パスワードとそれに対応するハッシュ値の組（ペア）を含む大規模なデータベースです。事前に計算されたレインボーテーブルがあれば、平文パスワードを特定することがかなり簡単になります。

1. 攻撃者は、侵害されたシステムからパスワードハッシュのデータベースを入手します。
2. 攻撃者は、各ハッシュ値を自分のレインボーテーブルと照合して一致させようとするプログラムを実行します。
3. 指定したハッシュが見つからない場合、プログラムは還元関数を適用して再度検索します。一致が見つかるまで、この処理を繰り返します。
4. その後、元のパスワードが取得されます。

総当たり攻撃と辞書攻撃の違い

総当たり攻撃では、攻撃者が考えられるユーザー名/パスワードの組み合わせを大量に推測することで、システムへログオンしようとします。辞書攻撃は、辞書に載っている単語を候補となるパスワードとして用いる、特定の種類の総当たり攻撃です。これらの攻撃は比較的実行しやすく、使用中のハッシュ化手法に依存しません。ただし、防御側がそれらを見つけるのは比較的容易で、多くの組織では総当たり攻撃を阻止するために、一定回数のログオン失敗後にアカウントをロックするというベストプラクティスに従っています。

一方、レインボーテーブル攻撃は、ハッシュ化されたパスワードのデータベースを盗み出し、それを一般的なパスワードハッシュのテーブルと照合（マッチング）しようとするものです。重要な利点は、パスワードデータベースが盗まれた後は、防御側が検知できる形で被害者のネットワーク上に活動が発生しないことです。ただし、レインボーテーブルの作成には時間がかかり、また大きな保存容量を必要とします。

これらの攻撃はいずれも、弱くてよくあるパスワードに対して最も効果的であることに注意してください。攻撃者が注目するのは、そのようなパスワードだからです。ブルートフォース攻撃を行う場合でも、レインボーテーブルを生成する場合でも同様です。

レインボーテーブル攻撃の例

レインボーテーブル攻撃は目新しいものではありません。これに関連する、比較的有名なインシデントの1つは2012年にさかのぼります。攻撃者が LinkedIn からパスワードのハッシュを盗み、その結果、後にロシアのパスワード掲示板に投稿された 650 万件のユーザーアカウント認証情報が侵害されました。

仮想的な攻撃シナリオには、次のようなものがあります。

• ハッカーはネットワークスニッフィングツールを使用して、EC（電子商取引）プラットフォームをホストするサーバー間で送信される安全でないパスワードハッシュを傍受します。レインボーテーブルを用いることで平文のパスワードをデコードし、それを使って顧客のアカウントにアクセスして個人情報を盗みます。
• 攻撃者はセキュリティの不十分なWebアプリケーションを悪用して、古いハッシュ手法を用いて生成されたパスワードハッシュを盗み出します。彼らはレインボーテーブルを使ってすべてのパスワードを復号し、企業ネットワークに侵入します。

レインボーテーブル攻撃を他のパスワード解読手法と比較する

レインボーテーブル vs 辞書攻撃

レインボーテーブル vs. ブルートフォース攻撃

レインボーテーブル攻撃の固有の特徴

• レインボーテーブルの生成には、大量の事前計算用リソースと時間の投資が必要です。
• レインボーテーブルは特定のハッシュアルゴリズム（例：MD5、SHA-1）に固有です。
• レインボーテーブル攻撃は、現代的なソルティング技術に対して効果が低くなります。
• レインボーテーブルは、リアルタイムのパスワード解読の試みに適していません。

レインボーテーブル攻撃の主な動機と一般的な標的

攻撃者がレインボーテーブルを使う理由

攻撃者がレインボーテーブルを使い続ける主な理由は、多くの組織が依然として、レインボーテーブルに対して非常に脆弱なレガシーシステムを抱えているためです。さらに、この攻撃手法はブルートフォース方式よりも大幅に速く平文パスワードを解明できます。

レインボーテーブルの作成には多大な時間と労力がかかりますが、同じハッシュアルゴリズムが使用されている限り、作成したテーブルは異なるシステムに対する複数の攻撃に転用できます。そのため、長期的には一度の投資がかなり費用対効果に優れます。さらに、平文パスワードが解明されると、それらを他の人気のWebプラットフォームやサービスに対するクレデンシャル・スタッフィング攻撃で使用することもできます。

レインボーテーブル攻撃に対して脆弱になりやすいシステムと状況

次のいずれかに当てはまる場合、組織はレインボーテーブル攻撃に対して最も脆弱になります。

• ソルティング（salting）なしで、MD5 や SHA-1 のような古くて強度の低いハッシュアルゴリズムをまだ使い続けているレガシーアプリケーション
• パスワード ポリシーが弱いシステムで、デフォルトのものや一般的なもの、または予測しやすいパスワードを許可している場合です。そのようなパスワードは、事前に計算されたレインボーテーブルに含まれている可能性が高くなります
• ユーザーがパスワードを頻繁に使い回すプラットフォーム（例：メールやソーシャルメディア）
• 分割されたパスワード保存を使用せず、保護対策も不十分なデータベース
• Active Directory 古い NTLM ハッシュ アルゴリズムを使用しているアカウント

レインボー テーブル攻撃のリスクと影響

レインボー テーブル攻撃は、壊滅的な結果をもたらし得ます。攻撃者が平文のパスワードを入手すると、それを使ってネットワーク内に足場を築き、横方向に移動して機密データを抽出したり、ランサムウェアを展開したり、業務を妨害したりできます。影響は次のように及び得ます：

• Webサイトやその他の重要システムが停止し、顧客の不満につながって収益が失われる
• 高額なフォレンジック調査とシステム復旧
• 組織の評判やブランドイメージへの長期的なダメージ、そして顧客の信頼の低下
• データが漏えいしたユーザーに対する信用モニタリングやその他のサービスに加え、広報キャンペーンの費用
• 侵害の影響を受けた個人が起こす訴訟にかかる費用
• GDPR、CCPA、HIPAAなどのデータ保護規制に違反した場合の厳しい罰則

レインボーテーブル攻撃の防止

パスワードのソルト（Password Salting）：仕組みと重要性

レインボーテーブル攻撃への対策として最も効果的な手段の1つが、パスワードのソルト（password salting）を使うことです。これは、ハッシュ化する前に各パスワードへ固有でランダムな文字列（salt）を追加する手法です。各パスワードにそれぞれ固有のソルトが付与されるため、たとえ2人のユーザーが同じパスワードを選んだとしてもハッシュ値は異なります。これにより、レインボーテーブルを作成できなくなります。

たとえば、あるユーザーが password123 をパスワードとして選んだとします。（これはあくまで例です。適切なパスワードツールなら、このパスワードの使用をブロックします。）システムはソルト A1B2C3 を追加し、生成された文字列（password123A1B2C3 ）をハッシュ化します。

次に別のユーザーが同じパスワード password123 を選びます。システムはソルト Q7T4M9 を追加し、生成された文字列（password123Q7T4M9 ）をハッシュ化します。同じ平文パスワードでも、まったく別のハッシュが得られるということです。

安全なハッシュ化アルゴリズムを使用する

最新のハッシュアルゴリズムは、解読（クラック）により多くのリソースと時間を要する計算上の複雑さを導入します。bcrypt、Argon2、scrypt などのハッシュアルゴリズムは、攻撃者がハッシュの事前計算テーブルを作成したり、並列化された総当たり攻撃を実行したりすることを難しくします。

ハッシュアルゴリズムとその他のセキュリティプロトコルを定期的に更新する

ハッシュアルゴリズムやその他のセキュリティプロトコルは、常に改良が進められています。リスクを低減するため、可能な限り早く最新の選択肢へ移行してください。ハッシュアルゴリズムをアップグレードした後は、次回のユーザーログインまたはパスワード変更の際に、すべての保存済みパスワードを再ハッシュ（rehash）することを忘れないでください。

パスワードベースの攻撃に対する広範な防御を構築する

以下のベストプラクティスは、レインボーテーブル攻撃だけでなく、他の種類のパスワード攻撃からの防御にも役立ちます。

強力なパスワードポリシーを実装する

強力なパスワードを要求することで、あらゆる攻撃ベクトルにおいてパスワードが侵害される難易度が高まります。長くて一意なパスワードは、ソルトを行わなくてもハッシュの重複が起きにくく、また、ブルートフォース攻撃で使用されるリストに含まれにくくなります。

パスワードの長さと複雑さに関しては、NIST などに示されている最新のパスワードのベストプラクティスに従ってください。パスワードマネージャーを導入すると、ユーザーがポリシーを守りやすくなり、各アカウントごとに強力で一意なパスワードを作成しやすくなります。

多要素認証（MFA）を使用する

MFA では、ユーザーがアカウントにアクセスするために、2 種類以上の認証手段を提示することが求められます。多くの場合、従来のユーザー名／パスワードの組み合わせに加えて、一度限りのコード、セキュリティキー、または指紋などの生体データを使用します。

MFAを導入していれば、攻撃者がレインボーテーブルや推測によってユーザーの平文パスワードを知ることができたとしても、2つ目の認証要素を提供できないためブロックされます。

サーバーおよびネットワークのセキュリティに関するベストプラクティスに従う

より広い観点では、公開されているシステムの攻撃対象領域（attack surface）を減らすことが重要です。主なベストプラクティスには次が含まれます。

• サーバーおよび機密データへのアクセスを厳格に制限する
• システムを更新し、脆弱性を修正するための厳格なパッチ管理プロセスを確立する
• 暗号化を使用して、保存中および転送中のデータを保護する
• ネットワーク分割を使用して、攻撃者やマルウェアがより機密性の高い領域へ拡大するのを防ぐ
• 定期的なセキュリティ監査とペネトレーションテストの実施

Netwrix がどのように支援できるか

可視性と制御は、デジタル環境を守るために不可欠です。また Netwrix は、この両方の領域において高度な機能を提供します。 Netwrix solutions これにより、組織は攻撃対象領域を先行して減らし、クラウドからデータセンターまでインフラ全体のアクティビティを継続的に監視し、潜在的な脅威に関するリアルタイムのアラートを受け取ることで、効率的な調査と迅速な対応を実現できます。

特に Netwrix solutions は、次の方法でパスワードベースの攻撃に対するリスクを大幅に低減できます。:

• パスワードデータベースを保護し、その周辺のアクティビティを監視する
• 高い特権を持つ資格情報を、just-in-time access（必要な時にだけ許可されるアクセス）で置き換える
• 強力なパスワードポリシーを有効にし、そのポリシーにユーザーが簡単に従えるパスワードマネージャーを提供する
• ブルートフォース（brute force）攻撃の兆候を監視し、自動的に停止する
• 通常のユーザー行動をベースライン化し、アカウント侵害の可能性がある異常を検知してアラートを出す

よくある質問

レインボーテーブル攻撃とは何ですか？

レインボーテーブル攻撃は、ハッシュ化されたパスワードを解読するために使われる手法です。攻撃者がハッシュ化されたパスワードを入手すると、盗み取ったハッシュをレインボーテーブルのエントリと照合しようとします。レインボーテーブルは、よく使われる平文パスワードをそれらのハッシュ値に対応付けたものです。この手法はブルートフォース攻撃よりも高速ですが、ソルトなしのハッシュや弱いハッシュアルゴリズムを使用しているシステムに対してのみ有効です

ブルートフォース攻撃とレインボーテーブル攻撃の違いは何ですか？

総当たり攻撃（brute force）では、ハッカーが考えられるユーザー名/パスワードの組み合わせを体系的に試し、リアルタイムでシステムにログオンします。レインボーテーブル攻撃（rainbow table）では、攻撃者はオフラインで作業し、盗み出したパスワードのハッシュを、一般的な平文パスワードの事前計算済みハッシュ値が一覧されたテーブルと照合して一致させようとします。

レインボーテーブル攻撃（rainbow table）からどのように防御しますか？

レインボーテーブル攻撃（rainbow table）から保護するために、次のような効果的な対策があります。

• パスワードのソルティング（password salting）を使用して、ハッシュ化する前に各パスワードへ固有のランダムデータを追加します。
• 強力なハッシュアルゴリズムを実装します。
• パスワードポリシーを使用して、強力なパスワードを要求してください。
• パスワードベースの攻撃リスクを完全に排除するために、パスワードレス認証を検討してください。

レインボーテーブル攻撃に対する最善の防御策は何ですか？

レインボーテーブル攻撃への最善の防御策は、ソルト付きハッシュを使用することです。ソルトとは、ハッシュ化の前にパスワードへ追加する固有でランダムな値であり、事前計算されたテーブルを無効にします。

計算負荷の高い現代的なハッシュアルゴリズムへ移行し、強力なパスワードポリシーを採用し、多要素認証（MFA）を実装することも重要です。

レインボーテーブルの例はどのようなものですか？

レインボーテーブルは、特定のハッシュアルゴリズムを使って、よく使われる平文パスワードを対応するハッシュ値に対応付けます。たとえば、テーブルには次のような行が含まれることがあります。

レインボーテーブル攻撃はどのように機能しますか？

レインボーテーブル攻撃は、基本的なハッシュアルゴリズムが、特定の入力文字列に対して常に同じハッシュを生成するという事実に依存しています。これにより攻撃者は、よく使われる平文パスワードとそれに対応するハッシュを一覧にしたレインボーテーブルを作成できます。ハッシュ化されたパスワードを入手したら、レインボーテーブル内でそれを探すだけです。一致が見つかれば、対応する平文パスワードが明らかになります。

この種の攻撃は、ソルトなしのハッシュ、または古いハッシュアルゴリズムを使用しているシステムに対してのみ有効である点に注意してください。

辞書攻撃（dictionary attack）とレインボーテーブル攻撃（rainbow table attack）の違いは何ですか？

レインボーテーブル攻撃と辞書攻撃は、次のように説明できます。辞書攻撃では、攻撃者が辞書に載っている一般的な単語やフレーズのリストを使って、認証を体系的に試みます。実装は比較的簡単で、必要な保存領域も最小限で済みます。

レインボーテーブル攻撃では、攻撃者がパスワードのハッシュを盗み、そのハッシュが事前に計算しておいたレインボーテーブルに含まれているかを確認します。レインボーテーブルには、よく使われる平文パスワードと、それに対応するハッシュが一覧化されています。この手法は準備にかなりの時間を要しますが、リアルタイムでの処理を最小限にしながら迅速にパスワードを復元できます。レインボーテーブルは主に、漏えいしたパスワードデータベースに対するオフライン攻撃で使用されます。