【SC試験】フォーマット保持暗号（FPE） — 既存システムを壊さない暗号化 問題セット

正解： ア

解説：

• ア）正解。FPEの最大の特徴は「暗号化しても元のデータと同じ形式（16桁の数字なら16桁の数字のまま等）を維持する」点であり、これによりデータベースのカラム型・桁数制約・既存アプリケーションのバリデーションロジックを変更せずに暗号化を導入できる。これがAES等の一般的な暗号化（暗号文が任意長のバイナリになる）に対するFPEの最大の利点である。
• イ）不正解。FPEの定義そのものに反する。「形式を保持する」ことが目的であり、桁数や文字種を変えてしまっては本末転倒である。
• ウ）不正解。FPEは暗号化方式であり、正しい鍵を用いれば復号可能な可逆変換である。ハッシュ関数のような不可逆変換ではない。
• エ）不正解。FPEは暗号化の一手法であり「暗号化を行わなくてもよい」根拠にはならない。PCI DSSはカード会員データの保護要件であり、FPEはその実現手段の一つとして利用されるにすぎない。

正解： イ

解説：

• ア）不正解。FPEは鍵を用いた暗号アルゴリズムによる決定的または非決定的な変換であり、マッピングテーブルを必要としない（鍵さえあれば計算で復号できる）。一方トークナイゼーションは多くの場合、元データとトークンの対応関係を保持する「トークンボールト」と呼ばれるマッピングテーブルに依存する。この点が両者の大きな技術的差異である。
• イ）正解。FPEはNIST SP 800-38Gで標準化されたFF1やFF3-1などのAESベースのモードを用いて、形式を保ちながら鍵による可逆変換を行う。一方トークナイゼーションはランダムに生成した無意味な代替値（トークン）とマッピングテーブルで対応管理する方式であり、暗号学的な鍵導出を用いない実装も存在する（ボールトベースのトークナイゼーション）。
• ウ）不正解。ボールトベースのトークナイゼーションはトークンボールトの参照によって元に戻すのであり、暗号アルゴリズムの鍵を用いた数学的復元ではない。トークン自体はランダム値であり、鍵から計算的に導出されるものではない。
• エ）不正解。FPE・トークナイゼーションのどちらが優れているかは要件次第であり、一律に優劣が決まるものではない。トークンボールトの可用性・スケーラビリティが問題になる場合はFPEが有利、複数システム間でのトークン一貫性やボールト集中管理が求められる場合はトークナイゼーションが有利など、トレードオフがある。

正解例： AESによる通常の暗号化では暗号化後のデータが16進数やBase64表記のバイナリ相当の文字列となり桁数も変化するため、CHAR(16)の数字型カラム定義や、桁数・数字のみを前提とする連携先バッチシステムのパース処理と互換性がなくなり、データベーススキーマ変更と全連携システムの改修が必要になる。FPEを用いれば暗号化後も16桁の数字形式が維持されるため、カラム定義や既存のバリデーション・パース処理を変更せずに暗号化を導入でき、数か月〜半年規模の改修コストを回避できる。

解説： FPEが実務で採用される最大の動機は「既存システムへの影響を最小化しながら暗号化を導入できる」点にある。特にレガシーシステムが多数連携している環境では、暗号化によってデータ形式が変わることが最大の障壁になりやすく、FPEはこの障壁を回避する現実的な選択肢となる。ただし性能面ではAESの標準モード（GCM等）より暗号化・復号処理が重くなる傾向がある点や、フォーマットを維持する分だけ暗号文の取りうる値の空間が平文と同じサイズに制約される点（安全性はAESの鍵長と暗号化モードの設計に依存）は留意事項となる。

採点基準（15点）：

• 「AESの暗号化では桁数・形式が変わりカラム定義や連携システムと非互換になる」（6点）
• 「FPEなら形式を維持でき既存システムの改修が不要/最小限になる」（6点）
• 改修コスト削減という観点への明確な言及（3点）

正解例（グルーピング処理）： FPEは通常、桁全体を一体として変換するため、平文の下4桁が一致していても暗号化後の下4桁が一致するとは限らない。下4桁のグルーピングロジックを維持したい場合は、上位桁と下位桁を分割して別々にFPE変換する（下4桁部分のみ独立して暗号化し、その暗号化後の下4桁でグルーピング可能にする）などの設計上の工夫が必要であり、そうしない場合は既存のグルーピングロジックが機能しなくなる点に注意が必要である。

正解例（マイナンバーの一貫性）： トークナイゼーションの方が適している。理由は、マイナンバーは複数拠点システム間で「同一人物には常に同一の代替値」という一貫性が求められており、これはトークンボールトで一元的にマッピングを管理する方式と親和性が高い。中央のトークンボールトを介して全拠点が同じトークンを参照できるため一貫性を保証しやすい。一方FPEは決定的な変換（同じ平文・同じ鍵なら常に同じ暗号文）を用いれば一貫性を確保できなくはないが、鍵管理を全拠点で統一する必要があり、鍵ローテーション時に全拠点のデータとの整合性維持が複雑になりやすい。

解説： FPEは桁全体を暗号アルゴリズムの入力として扱うため、部分文字列（下4桁等）の性質を暗号化後も保持することは保証されない。既存の業務ロジックが部分文字列に依存している場合は、桁を分割して個別に変換する、あるいは別のフィールドに平文の一部特徴量を安全な形で保持するなどの追加設計が必要になる。また、複数システム間での値の一貫性が求められるケースでは、中央集権的なマッピング管理に強いトークナイゼーションの方が運用上シンプルになることが多く、要件に応じた使い分けが実務上重要である。

採点基準（16点）：

• グルーピング処理：「FPEは桁全体を変換するため下4桁の一致性は保証されない」（5点）
• グルーピング処理：「桁を分割して変換する等の設計対応が必要」（3点）
• マイナンバー一貫性：「トークナイゼーションが適切」という判断（3点）
• マイナンバー一貫性：「トークンボールトでの一元管理により複数拠点間の一貫性を確保しやすい」という理由（5点）