TPM・HSM・セキュアエレメントの違い：置き場所・用途・鍵の守り方・認証を比較
どれも、暗号の鍵を専用のハードウェアの中で作って保管し、秘密鍵を外に出さずに署名や復号を中で行うための部品です。違いは、守る対象と置かれる場所にあります。TPMはPCやサーバに1つずつ載り、その機器の起動の状態を記録して証明し、機器に結びついた鍵を守ります。HSMは組織の重要な鍵をまとめて預かる専用の装置で、認証局や決済、クラウドの鍵管理サービスの中心にあり、大量の署名や復号をこなします。セキュアエレメントはICカードやスマートフォンに入る小さな耐タンパ性のチップで、決済や身元認証の資格情報を持ち歩く機器の中で守ります。
| 項目 | TPM | HSM | セキュアエレメント |
|---|---|---|---|
| 置かれる場所・形 | PCやサーバのマザーボードに載る独立したチップ。CPUやSoCの中のファームウェアとして実現したもの(fTPM)もある | PCIeのカード、ネットワークにつなぐ専用の装置。クラウドのサービスとしても提供される | ICカード、SIMカード、スマートフォンやIoT機器の基板に載る小さなチップ。SoCの中に組み込む形もある |
| 主な目的 | その機器の起動の状態を記録して証明し、機器に結びついた鍵を守る | 組織の重要な鍵をまとめて守り、多くのシステムからの署名や復号の依頼を受けて処理する | 決済や身元認証、通信事業者の加入者認証などの資格情報を、持ち歩く機器の中で守る |
| 主に使う機器・利用者 | PC、サーバ | 認証局、銀行や決済の事業者、データセンターやクラウドの鍵管理サービス(KMS) | クレジットカードや社員証などのICカード、SIM、スマートフォン、IoT機器 |
| 鍵の守り方 | 鍵をTPMの中で作り、秘密鍵の部分を平文で外に出さない。PCRの値に結びつけて、起動の状態が正しいときだけ鍵を渡すシーリングもできる | 鍵を装置の中で作って保管し、アプリケーションは「この鍵で署名して」と依頼して結果だけを受け取る。利用者の権限と操作の記録を管理する | 鍵や資格情報をチップの中に保管し、チップの中のアプリケーション(アプレット)が認証や署名を行う |
| 暗号処理の性能 | 低い。大量のデータの暗号化は、TPMが渡した鍵を使ってCPUで行う | 高い。多数の署名や鍵の操作を続けて処理できるように作られている | 低い。短いデータの認証や署名に向く |
| 耐タンパ性と認証 | 独立したチップは耐タンパ性をもつ。fTPMはメインのプロセッサの保護に頼る。製品によって、コモンクライテリアやFIPS 140の認証を受ける | 装置を開けようとするのを検知すると鍵を消去する。多くの製品がFIPS 140-3などの基準による認証を受けている | スマートカード級の耐タンパ性をもち、サイドチャネル攻撃や故障注入攻撃への対策も評価される。コモンクライテリア(ISO/IEC 15408)による評価を受けたものが多い |
| アテステーション | 中心の機能。PCRの値に、TPMの外に出せない鍵で署名して(クォート)、リモートアテステーションに使う | 中心の機能ではない。鍵が装置の中で作られ、外に出せないことを示す証明を出せる製品もある | 鍵がチップの中で作られたことや、本物のチップであることを示すのに使われる |
| コスト・大きさ | 安い。PCの部品の1つで、fTPMなら追加の部品がいらない | 最も高価で大きい。止められない用途では、冗長化のために複数台を使う | 最も小さく、カードや小さな機器に入る。大量に作られるので1個あたりは安い |
| 代表的な使い方 | ディスク暗号化の鍵のシーリング、測定ブート、ネットワークにつなぐ前の機器の健全性の確認 | 認証局の署名鍵、決済の鍵、KMSの最上位の鍵、ソフトウェアに付けるコード署名の鍵 | 非接触の決済、SIM・eSIMの加入者認証、電子パスポートや身分証、IoT機器の機器認証 |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。