時事から読み取るR61203 ファイルの改ざんは一目でわかるようにしてほしい

ファイルの改ざんは一目でわかるようにしてほしい

公用PCからのデータ流出が相次ぎ、データが捏造されたかどうかが問題視されることが増えている。
ファイルが編集や改ざんされていないかを確認する手段は、セキュリティ面で長年の課題となっている。
現状、PCでは「作成日時」や「変更日時」といったファイルプロパティが確認できるが、これらは簡単に改ざん可能だ。
ウイルスやスパイウェアを使えば自動的に操作されることもあり、変更の有無を一目で確認することはほぼ不可能だ。
正直これではいけないと思う。
改ざんは一目でわかるようにしてほしい。
なので、ちょっとPCの標準でつけてほしい機能を考えてみた。

チェックサムの基本的な仕組み

改ざん検知の基本技術に「チェックサム」というものがある。
　チェックサム(checksum)とは？初心者でも分かりやすく解説！

通信データの損傷や改ざんを確認する技術で、CRC（Cyclic Redundancy Check）などがその一例だ。
チェックサムは、ファイル情報に基づいてハッシュ値（固定長の数値や文字列）を生成し、送信元と受信先で一致するかを確認する仕組み。
データが改ざんされていれば一致しないため、改ざんが検知できる。
HDDやSSDといったストレージでも、コピー時のデータ損傷を確認する際に使われている。
Windowsに実装はされているので、どういったものかは、Windowsではコマンドプロンプトで「CertUtil -hashfile <ファイル名> SHA256」を実行すると確認できる。

実はチェックサムの概念はIT技術において基本的な考え方なのだが、一般にはあまり知られていない。
すくなくとも「作成日時」「変更日時」「ファイル名」などの情報は改ざんが可能で、真偽が問われた際には、同一かどうかの判定を行う必要があるということを、システムに携わる人でなくても情報リテラシーの面においても常識として知っておいてほしいと思う。
そして、チェックサムのハッシュ値はファイル一覧に標準で表示されるべきと思う。

そして、比較すれば同一かどうかを判断できるチェックサムのハッシュ値などの情報をファイル一覧に標準で表示できるようにして欲しいなと思う。
改ざんできない情報やをファイルの中身を用いたチェックサムによるハッシュ文字列。
できれば、目視で簡単にわかるように。

ファイルシステムにチェックサムを標準搭載する意義

チェックサムをファイルシステムの基本機能として組み込むべき理由は明確だ。ファイルが作成された際に自動的にハッシュ値を計算し、それを改ざん不可能な形で記録する仕組みがあれば、改ざんの検出が飛躍的に簡単になる。
たとえば、ファイル一覧にハッシュ値を表示するだけで、異なるバージョンのファイルや改ざんの有無が一目でわかる。ハッシュ値が変更不可能であれば、信頼性も向上する。こうした仕組みを取り入れることで、改ざんのリスクを大幅に軽減できる。

ブロックチェーン技術を用いたチェックサム

改ざん検知をさらに高度化する技術として、「ブロックチェーン」が挙げられる。ブロックチェーンには次の特徴があり、改ざん防止に効果的だ。

・改ざん防止　データが少しでも変更されると全く異なるハッシュ値が生成されるため、改ざんが即座に検出できる。
・データの一貫性保証　トランザクションやブロック（データのまとまり）が変更されていないかを簡単に検証可能。
・効率的な検証　データはMerkle Tree構造で管理されており、大量のトランザクションでも効率的に整合性を確認できる。

ちなみに、ブロックチェーン技術の内部処理で行われている代表的なハッシュアルゴリズムには次のものがある。
　SHA-256: ビットコインで利用されている標準的なアルゴリズム。
　Keccak（SHA-3）: Ethereumで採用されている次世代のアルゴリズム。
　Blake2: 軽量で高速なアルゴリズムとして注目されている。

では、ブロックチェーン上でファイルの変更履歴を記録してみたらどうだろうか。
AIに聞いてみた。

ファイルの変更履歴をファイル情報のハッシュの履歴をブロックチェーンで記録する方法

ファイルの変更履歴をブロックチェーンに記録する仕組みは、ハッシュ値とブロックチェーン技術を活用することで、改ざんの検知と履歴管理を高い信頼性で実現できる。以下に、その仕組みを具体的に説明する。

仕組みの概要
１．ファイルのハッシュ値生成
ファイル内容に基づき、ハッシュ関数（例：SHA-256）を用いてハッシュ値を生成。ファイルが変更されるとハッシュ値も変わるため、ファイルの一意性を担保できる。
２．ハッシュ値とメタデータをブロックチェーンに記録
ハッシュ値だけでなく、以下の情報も含むトランザクションを作成し、ブロックチェーンに記録する。
・ファイル名または識別子
・タイムスタンプ
・作成者や変更者の情報（署名）
・変更理由やバージョン番号
３．ブロックチェーンで履歴を保持
変更のたびに新しいトランザクションを生成し、チェーン上に記録。過去のハッシュ値や関連データをすべて保持するため、履歴が完全に追跡可能。

手順の詳細
1. ハッシュ値の生成
・ファイルの内容をハッシュ関数で処理してハッシュ値を計算。56
またはプログラムを使用して自動化。
2. ブロックチェーンへの記録
・各ファイル変更時に、次のような形式のトランザクションを作成。
・このトランザクションをブロックに追加し、ブロックチェーンネットワークにブロードキャスト。
3. 履歴の照会
・ファイルIDを指定すると、ブロックチェーンに記録されたすべてのトランザクションを検索し、変更履歴を表示できる。
　タイムラインとして変更内容を可視化。
　ハッシュ値を再計算し、過去の履歴と一致するかを検証。

ブロックチェーンの選択肢
１．パブリックブロックチェーン
例: Ethereum、Polygon
高い透明性を提供。ただし、処理コスト（トランザクション手数料）が発生する。
２．プライベートブロックチェーン
例: Hyperledger Fabric、Quorum
企業内や特定のチームでの利用に適し、トランザクションコストが低い。
３．コンソーシアム型ブロックチェーン
複数組織が共同で管理。
公開範囲を限定しつつ高いセキュリティを確保。

メリット
１．改ざん防止
ハッシュ値とトランザクションがチェーンで結ばれるため、過去のデータの改ざんが事実上不可能。
２．履歴の透明性
誰がいつ何を変更したかが完全に記録される。
３．追跡可能性
特定のファイルのすべての変更履歴が一元管理される。
４．信頼性向上
利用者間で信頼を担保する仕組みとして機能。

課題
１．計算リソースとストレージの負荷
・大規模ファイルや頻繁な変更がある場合、ハッシュ計算や記録の頻度がシステムに負荷を与える。
２．プライバシー
・ブロックチェーンは通常、公開された環境で動作するため、ファイルの内容そのものではなく、ハッシュ値や一部のメタデータだけを記録する必要がある。
３．コスト
・パブリックブロックチェーンではトランザクション手数料がかかるため、頻繁な変更記録にコストが発生する。

この仕組みは、改ざん防止だけでなく、情報の信頼性向上にも寄与する。特に公的文書や機密データの管理においては、不可欠な技術となる可能性がある。

ファイル変更を逐次記録するのは使用するデータ量に不安があるので「特定のファイル」の「一定時間ごと」の断面のファイル情報のハッシュをプライベートブロックチェーンに記録する方式はどうでしょうか。