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OTP
TOTP
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HOTP
one-time password

ワンタイムパスワード（OTP）とは何か？

OTPとは何か？OTPとTOTPの違いは何か？OTPはどのように機能するのか？この記事では、OTPの基本的な概念と、それがなぜ静的パスワードよりも好まれるのかを解説します。

Simeng

Developer

12/23/2024

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OTPはワンタイムパスワード（One-Time Password）の略称で、一時的なピンコード、一時パスコード、または動的パスワードとしても知られています。これは一度の認証セッションまたはトランザクションに使用される、ユニークで自動生成された一時的なパスワードです。

従来の静的パスワードとは異なり、OTPは使用されるたびに変更され、短時間で期限切れになります。これにより、攻撃者が盗んで再利用するのが非常に難しく、高度に安全な認証方法となっています。

OTPは、オンラインバンキング、電子商取引、機密データやシステムへのアクセス保護を含むさまざまなセキュリティアプリケーションで広く採用されています。また、追加のセキュリティレイヤーを提供するマルチファクタ認証（MFA）の第2要素としても一般的に使用されます。ユーザーが知っている情報（例：パスワード）と持っている情報（例：モバイルデバイス）を組み合わせることにより、OTPは現代の認証システムにおいて不可欠なツールとなっています。

OTPはどのように機能するのか？

OTPにはいくつかのタイプがあり、異なる使用ケースに応じてそれぞれ異なる方法で生成および配信されます。一般的なOTPの方法には以下のものがあります。

SMS OTP / Email OTP

SMS OTPまたはEmail OTPは、サーバーによってユニークなパスコードが生成され、SMSまたはメールを通じてユーザーに安全に配信される最もシンプルな形式のOTPの一つです。その後、ユーザーはこのパスコードを入力して自己を認証します。

動作の流れ：

ユーザーがサーバーにOTPを要求します。
サーバーはランダムな数値または英数字のコードを生成し、SMSまたはメールでユーザーに送信します。
ユーザーはSMSまたはメールの受信トレイからOTPを取得し、アプリケーションに入力します。
サーバーはコードを記録と照合し、コードが有効な場合にアクセスを許可します。

セキュリティ対策：

OTPは短期間（例：5分間）だけ有効で、傍受とリプレイ攻撃のリスクを最小限に抑えます。
SMS配信チャンネルは携帯電話ネットワークに依存しており、SIMスワップ攻撃や通信インフラの他の脆弱性を通じて傍受されやすいです。
メールベースのOTPはユーザーのメールアカウントのセキュリティに依存しており、メールアカウントが侵害されるとOTPは傍受される可能性があります。

使用ケース：

SMSおよびEmail OTPは、オンラインバンキング、電子商取引、ソーシャルメディアプラットフォームなどの消費者向けアプリケーションでよく使用されます。それらは静的パスワードよりも安全であるだけでなく、複雑なパスワードやセキュリティ質問を暗記することなく、ユーザーに認証する便利な方法を提供します。

ほとんどのユーザーが常に携帯電話やメールアカウントにアクセスできることを考えると、SMSおよびEmail OTPはユーザー認証、メールアドレスまたは電話番号の所有権確認、パスワード回復に選ばれる方法となっています。

HMACベースのOTP（HOTP）

HMACベースのOTPは、RFC 4226で定義されている時刻同期OTPアルゴリズムで、シークレットキーとカウンタ値に基づいてワンタイムパスコードのシーケンスを生成します。各OTPは、シークレットキーとカウンタ値を暗号ハッシュ関数（例：SHA-1, SHA-256）でハッシュ化することで導かれます。

動作の流れ：

シークレット：HOTPにはサーバーとクライアント間の共有秘密鍵が必要です。
カウンタ：サーバーとクライアントは各OTP生成ごとにカウンタ値を維持します。
クライアントは、共有シークレットキー（K）を使用してカウンター値（C）のHMAC-SHA1（または他のハッシュ関数）ハッシュを計算します。
- H = HMAC-SHA1(K, C)
ハッシュ値は、OTPを生成するために6桁または8桁のコードに切り詰められます（実装による）。
- OTP = Truncate(H)mod 10^d
サーバーはカウンタ値を追跡し、同じカウンタ値とシークレットキーを使用してハッシュ値を計算することで受信OTPを検証します。（わずかな不一致がある場合、サーバーは同期の問題に対応するため、1つまたは2つの増分のカウンタ値の小さなウィンドウを許可するかもしれません）

セキュリティ対策：

HOTPは各パスワードがユニークで使用するまで有効であることを保証します。
共有秘密鍵はネットワークを介して送信されないため、傍受のリスクが低減されます。
カウンタ値はサーバーとクライアント間で同期され、リプレイ攻撃を防ぎます。

使用ケース：

HOTPはハードウェアトークンやタイミング制約が困難なレガシーシステムでよく使用されます。モダンアプリケーションでは、時刻ベースの特性と実装の簡便さからTOTPがより一般的に使用されています。

時刻ベースのOTP（TOTP）

時刻ベースのOTPは、RFC 6238で定義されており、現在の時間と共有秘密鍵に基づいてワンタイムパスコードのシーケンスを生成するアルゴリズムです。TOTPはHOTPのより高度な拡張であり、カウンタ値の代わりにタイムスタンプを使用してOTPを生成します。これにより、OTPに時間ベースの有効性を与え、HOTPよりも安全になります。

動作の流れ：

シークレット：HOTPと同様に、TOTPにはサーバーとクライアント間の共有シークレットキーが必要です。
タイムステップ：HOTPとTOTPの主な違いは、TOTPはカウンタ値の代わりに時間ベースのステップ値（通常は30秒）を使用することです。
クライアントは、現在の時間を時間ステップで割った値を共有シークレットキーを使用してHMAC-SHA1のハッシュを計算します。
- H(Time) = HMAC-SHA1(K, Time/TimeStep)
ハッシュ値は、OTPを生成するために6桁または8桁のコードに切り詰められます。
- OTP(Time) = Truncate(H(Time))mod 10^d
動的OTP：OTP生成が時間ベースで行われるため、OTPは30秒ごとに変化し、高いセキュリティレベルを提供します。
サーバーは、現在の時間とシークレットキーを使用してハッシュ値を計算することで受信OTPを検証します。OTPが有効な時間ウィンドウ内であれば、サーバーは認証を受け入れます。

セキュリティ対策：

時間同期への依存により、OTPは短い間のみ有効であり、傍受や再利用のリスクを軽減します。
TOTPの時間ベースの特性により、HOTPよりも安全であり、リプレイ攻撃の可能性が低くなります。攻撃者が以前に使用されたOTPを取得しても、時間ウィンドウが切れると無効になります。
HOTPと同様に、共有シークレットキーはネットワークを介して送信されないため、傍受のリスクが低減されます。

使用ケース：

TOTPは、Google Authenticator、Authy、Microsoft Authenticatorなどのソフトウェアベースの認証アプリで広く使用されています。これらのアプリは、ユーザーが様々なオンラインサービスと認証するための時間ベースのOTPを生成します。これには、ソーシャルメディアプラットフォーム、クラウドサービス、金融機関が含まれます。

TOTP認証アプリは、セキュリティとユーザビリティのバランスを提供するため、OTPの中で最も人気のある形態として、MFAで使用されています。ユーザーはSMSやメール配信に依存せずにモバイルデバイスでOTPを生成でき、より安全で便利な認証方法となっています。

OTPの利点

セキュリティ向上
- OTPは盗まれたまたは侵害されたパスワードに関連するリスクを軽減します。
- OTPは時間に敏感で、迅速に期限が切れるため、攻撃者がそれを傍受して再利用する機会の窓を減少させます。
- 一度きりの性質により、それぞれのOTPがユニークで再利用不可能であるため、静的パスワードよりも安全です。
使用の簡便さ
- OTPは生成と使用が簡単で、ユーザーのやり取りが最小限で済みます。
- TOTPをサポートするさまざまなプラットフォームやサービスで広く支持され、設定が最小限で、既存の認証アプリの幅広い範囲を利用できます。
柔軟性
- OTPはSMS、メール、認証アプリを介して配信可能で、ユーザーが好みの方法を選べる柔軟性を提供します。
規制の遵守
- OTPは、PCI DSS、GDPR、HIPAAなどの業界標準および規制に準拠しており、機密データを保護するために強力な認証メカニズムを要求します。

なぜOTPは静的パスワードよりも好まれるのか？

OTPは、安全で便利な認証手法であり、現代のセキュリティプラクティスにおいて不可欠なツールとなっています。各認証セッションにユニークで時間に敏感なパスコードを提供することで、OTPは伝統的な静的パスワードよりも高いセキュリティレベルを提供します。SMS、メール、認証アプリを通じて配信されるかどうかにかかわらず、OTPは機密データを保護し、オンラインサービスへのアクセスを安全にするためにさまざまなアプリケーションで広く採用されています。脅威の状況が進化する中で、OTPはユーザーアカウントを守り、個人情報や企業情報への不正アクセスを防止する上で重要な役割を果たし続けています。

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OTPはどのように機能するのか？#

SMS OTP / Email OTP#

HMACベースのOTP（HOTP）#

時刻ベースのOTP（TOTP）#

OTPの利点#

なぜOTPは静的パスワードよりも好まれるのか？#

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