学術情報処理研究

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しじんいちぞの
4 years ago
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1 原著論文学術情報処理研究 No 年 9 月環境によって自動で設定を変更するプログラムの開発 Development of Configuration Program According to the Environment 松澤英之 Hideyuki Matsuzawa matuzawa@cc.miyazaki-u.ac.jp 宮崎大学情報基盤センター Information Technology Center, University of Miyazaki 概要ノートパソコンはその手軽さゆえに様々な環境で利用されることが多い企業によっては利用する場所によってパソコンを使い分けるなどして高いセキュリティを保つが一般には一つのノートパソコンを様々な環境で利用する場合が多いだろう外部環境によって必要となるセキュリティ等の設定は異なるそこで本研究では一つのパソコンで様々な環境に応じてセキュリティなど様々な設定を自動で変更するためのプログラムを開発したキーワード自動設定プログラム, 外部環境対応, プログラム開発 1. はじめにパソコンは使用される環境に応じて各種設定を適切に行う必要がある一般に企業など高いセキュリティを要求され資金等に余裕がある場所では専任の管理者によってパソコンが管理されている場合が多い管理している環境の外に持ち出すパソコンはより高いセキュリティが要求されるので社内で利用されるパソコンとは別のパソコンを用意し社内パソコンより利用できる機能を絞っているこの様に利用環境に応じて使用するパソコンを変更する為には相応の資金が必要でありすべての人が利用環境に合わせて適切に設定がされたパソコンを使え分けることができるわけではない一方一台のパソコンで様々な環境にあった設定を行う場合最も高いセキュリティが要求される環境に合わせてパソコンを設定する必要がある一般に高いセキュリティを要求されるパソコンは利便性がそがれるので一台のパソコンを様々な環境で使いまわすと非常に使いづらくなる大学では一台のパソコンを様々な環境で利用することが多い実際に宮崎大学での例として学外実習の現場で個人情報など高いセキュリティを要求される情報 ( 高セキュリティ情報 ) を取り扱いたい場合が挙げられる具体的には長期間の学外実習で大学に戻れない場合あるいは学外実習現場で高セキュリティ情報を扱わなければ場合が考えられる高セキュリティ情報を公衆 Wi-Fi などネットワーク経由でセキュリティの高い場所に保存し必要な時に随時利用できればよいがすべての場所でネットワークを使えるわけではないので高セキュリティ情報を持ち運ぶ必要が出てくるネットワークが使えず高セキュリティ情報を持ち歩く場合の解決策の一つとして高セ

キュリティ情情報を暗号化すする方法が挙げげられるただただし常時高セキュュリティ情報をを暗号化した場場合安全な学な学内でも高セキュュリティ情報をを利用する時ににその都度復号復号化と再暗号化をを行わなければばならない学学内という安全安全な環境であるににも関わらず高高セキュリティィ情報を利用す用する場合暗号化復号化というう面倒な作業をを強いられるこることになる

また個人人で自動暗号化号化ソフトを導入ししても同じ自動動暗号化ソフトトを使用していていない人へファイイルを譲渡するる場合ファイルルを復号化してして渡す手間が必要要となるつままり高セキュリリティと利便性便性を保つ場合自自分が関係するる組織全体が同同じ自動化暗号暗号化ソフトを運用用する必要が出出てくる現状状では個人で安で安価に高セキュリリティと利便性性を保つことはは難しい

イベートネッットワークの設設定がある DHCP はパソコソコン外部の DHCP サーバかららパソコンに設設定できる IP アドレス DNS サーバの情報報を取得しパパソコンの IP アドレス DNS サーバの IP アドレスを決決定する Wind dows パソコンによよるパブリッククプライベーートネットワーワークの設定はユユーザが接続すするネットワーークごとにパブパブリック

本研究究ではパソコンコンが接続しているるネットワークク環境がユーザザが決めたホワホワイトリストと比比較して安全かかどうかを判断断してパソコンコンに保存されていいる高セキュリリティ情報ファァイルを暗号化号化するなどを行ううプログラム AutoConfigura ator を開発したしたまたパソココンの設定等をを変更する機能能とともに外部外部環境情報を表示示する機能もも盛り込んだ最近の

ともに外部環境情情報を表示するる機能を盛り込り込んだ想定として AutoConfigurator or は前出の高セ高セキュリティ情報報を学外に持ちち歩いて情報がが収められていている機器の盗難にあった時に高高セキュリティィ情報の暗号化号化によって情報流流出を防ぐこととが期待されるる 2.

2 キュリティ情情報を暗号化すする方法が挙げげられるただただし常時高セキュュリティ情報をを暗号化した場場合安全な学な学内でも高セキュュリティ情報をを利用する時ににその都度復号復号化と再暗号化をを行わなければばならない学学内という安全安全な環境であるににも関わらず高高セキュリティィ情報を利用す用する場合暗号化復号化というう面倒な作業をを強いられるこることになるまたた高セキュリテティ情報に対しして自動で暗号暗号化が行われなけければ安全性にに問題が生じるる自動暗号化号化ソフトは特定ののフォルダ内ににあるすべてののファイルを暗を暗号化しファイルルを編集等するる場合も自動でで復号化再暗再暗号化してくれるる非常に便利ななソフトであるる自動暗号化号化ソフトは有料でである場合が多多いまた個人人で自動暗号化号化ソフトを導入ししても同じ自動動暗号化ソフトトを使用していていない人へファイイルを譲渡するる場合ファイルルを復号化してして渡す手間が必要要となるつままり高セキュリリティと利便性便性を保つ場合自自分が関係するる組織全体が同同じ自動化暗号暗号化ソフトを運用用する必要が出出てくる現状状では個人で安で安価に高セキュリリティと利便性性を保つことはは難しいそこで個人人として一台ののパソコンで様様々な環境でセでセキュリティと利利便性のバランンスを保つためめには様々な々な環境に応じて利利用するパソココンの設定を変変更すればよいよいと考える外部部の環境に応じじてパソコンのの設定を変えるえる例として IP アドレス DNS を取得する DHCP Wind dows パソコンのネネットワーク接接続におけるパパブリックププライベートネッットワークの設設定がある DHCP はパソコソコン外部の DHCP サーバかららパソコンに設設定できる IP アドレス DNS サーバの情報報を取得しパパソコンの IP アドレス DNS サーバの IP アドレスを決決定する Wind dows パソコンによよるパブリッククプライベーートネットワーワークの設定はユユーザが接続すするネットワーークごとにパブパブリックプライイベートを決めめ共有ファイルルの公開等の設の設定を変更する以上のこととからパソコンンが接続していいるネットワーワークの状況などパパソコンの置かかれた環境によよって自動で適で適切にパソコンのの設定を変えたたり保存していいるファイルをルを暗号化出来ればばセキュリテティ上安心しててノートパソコソコンをどこでも運運用できると考考える本研究究ではパソコンコンが接続しているるネットワークク環境がユーザザが決めたホワホワイトリストと比比較して安全かかどうかを判断断してパソコンコンに保存されていいる高セキュリリティ情報ファァイルを暗号化号化するなどを行ううプログラム AutoConfigura ator を開発したしたまたパソココンの設定等をを変更する機能能とともに外部外部環境情報を表示示する機能もも盛り込んだ最近の Wind dows パソコンは最最小限の情報ししか表示しないい傾向があるよるように思われる表示情報を減減らすことでユユーザが最小限小限必要な情報を注注視することをを狙っているとと考えるが十十分な情報が表示示されない事ががある今回開開発したプログログラムはパソコンンの外部環境情情報を取得しててその結果を基を基にパソコンに作作用するのでパソコンの設設定を行う機能機能とともに外部環境情情報を表示するる機能を盛り込り込んだ想定として AutoConfigurator or は前出の高セ高セキュリティ情報報を学外に持ちち歩いて情報がが収められていている機器の盗難にあった時に高高セキュリティィ情報の暗号化号化によって情報流流出を防ぐこととが期待されるる 2. AutoCo onfigurator 今回利用者数数の多い Windows 向けのププログラムを開発したプロログラミング言言語は Window ws Macintosh 両方で開発するる可能性とプロログラミングのグの利便性から Python を用いたたまた Observer デザインンパターン [1] を利用してプロログラムを組んんだ広く利用利用されているデザインパターーンを活用するることでクラクラスモジュールを簡単に誰ででも開発できき今後の拡張性性が高まる Observer デザイインパターンはは主に 2 つのククラス (Subject クラス Observer クラス ) からなる Subject クラスの notifyobservers 関数は一定時時間 (5 秒固定 ) ごとにコンピュータ外部環境境情報を取得ししセキュリティティレベルを計算するセキュュリティレベルルか取得情報に報に変化があれば Observer クラスの updat te 関数にセキュキュリティレベルと外部環境情情報のデータをを送る Observer クラスの update 関数は Subjcet S クラスかから得た外部環部環境情報とセキュリティレベベルに基づいてて外部環境情報情報の表示とパソコンの設定をを変更する今回 Subject クラスモジュュールとして Wi-Fi ネットワーク情報取得モモジュールとネネットワーク情ク情報取得モジュールを Obser rver クラスモジモジュールとしして Wi-Fi ネットワーク情報表表示モジュールルと自動暗号化号化モジュールを作成した図 1 各モジュュールの関係 3. Subject t クラス Observer クラスモジュール 3.1. Wi-Fi ネットワーーク情報取得得モジュール (Subject クラス ) このモジュールルは Window ws コマンド netsh を用いて

3 Wi-Fi ネットワーク情報を取得し送信するコマンドを実行する際コマンドの表示結果が OS が使用する言語によって変わると判別が難しくなるのでコマンド chcp 437 ですべてのパソコンで対応可能である英語表示に改めてから実行したまず Wi-Fi デバイスの有無と接続状態を取得するコマンドは netsh wlan show interfaces このコマンドによって status 等の情報が得られる status が disconnected の場合 Wi-F 未接続あるいは Wi-Fi デバイスが利用不可であることがわかる Wi-Fi が接続している場合 status は connected と表示される次に Wi-Fi デバイスが取得している Wi-Fi ネットワークの情報を取得するコマンドは netsh wlan show networks mode=bssid SSID 名 Authentication( 認証 WEP など ) Signal( 電波強度 )( 複数値取得 ) 等が得られる現在コマンドから取得する情報はすべて自動で処理されユーザが取得情報を選択する機能はない Windows のバージョンごとにコマンド結果が異なる可能性について Windows7,10 については動作確認で差異がないことを確認したが Windows8 については未確認である Macintosh でも Wi-Fi の情報を取得するための似たようなコマンドは存在するので Macintosh でもこのモジュールを作成することはかのだと思われるこのモジュールにはセキュリティレベルの規定はない 3.2. ネットワーク情報取得モジュール (Subject クラス ) Windows コマンド ipconfig を用いて IP ネットワーク情報を取得ユーザが指定した安全ネットワークであるかどうかを判別してセキュリティレベルを決める Wi-Fi ネットワーク情報取得モジュール (Subject クラス ) 同様コマンドを実行する際コマンドの表示結果が OS が使用する言語によって変わると判別が難しくなるのでコマンド chcp 437 ですべてのパソコンで対応可能である英語表示に改めてから実行した ipconfig ( オプションはなし ) はネットワークに接続している場合アダプタの表示部分に Ipv4 Address Subnet Mask Default Gateway が示されるまた Windows では有線ネットワークに接続している場合無線ネットワークよりも優先して利用されるこれらの表示項目を見て現在接続しているネットワークを判別するセキュリティレベルは現在接続しているネットワークがユーザが決定したホワイトリストに記載されているネットワークであるかどうかで判別するホワイトリスト内に記載していれば level=2 ホワイトリストに記載されていなければ level=1 であるまたネットワークに接続していない場合は level=0 として情報を送信する Windows のバージョンごとにコマンド結果が異なる可能性について Windows7,10 については動作確認で差異がないことを確認したが Windows8 については未確認である Macintosh では Windows コマンド ipconfig の代わりに ifconfig コマンドが利用されるこれらのコマンドは OS ごとに極端に表示結果は異ならないので同様なモジュールが Macintosh で利用可能であると推察する 3.3. Wi-Fi ネットワーク情報表示モジュール (Observer クラス ) Observer クラスでは 5 秒毎に起動する Subject クラスの notifyobservers 関数から Observer クラスの update 関数がセキュリティレベルとデータを受け取り各 Observer クラス固有の機能を果たす Windows8.1 Windows10 は Windows7 に比べて Wi-Fi の接続設定画面に表示される情報が非常に少ない Windows7 では Wi-Fi 接続設定画面に SSID シグナルの強さセキュリティの種類 (WEP WAP 等 ) 無線の種類 (802.11n 等 ) が表示される一方 Windows8.1 Window10 では SSID と無線の暗号化の有無のみである Wi-Fi の暗号化には WEP の様な弱い強度の暗号化もあるので暗号化の有無だけでは安全に Wi-Fi を利用するための十分な情報とは言えないそこで Windows7 を参考に Wi-Fi 接続に必要な情報 (SSID シグナルの強さセキュリティの種類無線の種類 ) とシグナルの強さとセキュリティ強度に対応した色 ( 暗号化 = 緑安全でない暗号化 (WEP)= 黄暗号化されていない = 赤 ) であらわされるレベルメータが表示される画面を作成したセキュリティ強度を三段階で表示することによって利用者に暗号化されている Wi-Fi を利用することを促すとともに単に暗号化されているだけでは安全ではないことを理解してもらうことを促している Python の描画モジュール tkinter は無限ループで画面を表示する常にコンピュータの環境を監視する必要があるので画面表示は同じように無限ループで稼働する Autoconfigurator 本体とは別タスクで稼働する必要がある簡略化のために以前のデータと異なる新しいデータを取得した時に古い画面表示タスクを終了し再度別タスクとしてデータ画面を表示する方法をとった 3.4. 自動暗号化モジュール (Observer クラス ) 自動暗号化モジュールは定期的に稼働して指定したフォルダ内にある全てのファイルを暗号化あるいは復号化する自動暗号化を行う場合ファイルを暗号化復号化するフォルダ ( 自動暗号化対象フォルダ ) に移動した瞬間に暗号化復号化するのが理想であるしかし Windows

4 パソコンで自動暗号化対象フォルダへのファイル移動イベントを特定する方法を解明できなかったそこでまずネットワーク情報取得モジュール (Subject クラス ) の notifyobservers 関数が 5 秒ごと起動してデータ ( セキュリティレベルとネットワーク情報取得モジュールが取得したデータ ) を取得する本モジュールの update 関数を介して本モジュールにデータを送信する受信したセキュリティレベルが level=2( ホワイトリスト内に記述されているネットワークに接続している ) の場合自動暗号化対象フォルダ内の暗号化されているファイルを復号化 level=1( ホワイトリスト内に記述されているネットワークではないネットワークに接続している ) の場合自動暗号化対象フォルダ内の暗号化されていないファイルを暗号化するネットワークに接続していない場合 (level=0) はユーザによってホワイトリスト外として扱うか ( 復号化 ) ホワイトリスト内として扱うか ( 暗号化 ) 選択できる暗号化方式は 7-zip[2] で利用できる 7z 形式を利用した 7z 形式は Windows Macintosh Linux において無料で利用できる暗号化したファイルを他人に送付した場合でも暗号化ファイルを受け取った人が余分なお金を払わず送付された暗号化ファイルを復号化再暗号化ができるので便利である Windows ではほかに暗号化方法として RAR[3] パスワード付 zip が利用されている RAR は暗号化に有料ソフト (WinRAR[4]) が必要なため今回は利用しないまたパスワード付 zip はデフォルトで復号化できるが暗号化強度が不足している事と Windows のデフォルト設定ではパスワード付 zip を作成できない 7-zip で利用できる AES-256 ビットパスワードの zip は普通の暗号強度の低いパスワード付 zip と混同される恐れがあるので今回はパスワード付 zip を利用しなかったこのモジュールは IP ネットワークの接続状況が変わると特定フォルダ内のすべてのファイルをいっぺんに暗号化復号化する方式をとっているので数 GB といった大量のファイルを一度に暗号化復号化するとパソコンに一時にかかる負荷が大きくなる自動暗号化対象フォルダを一斉に暗号化復号化する場合パソコンへの負荷を考えて自動暗号化対象フォルダ内には必要最小限のファイルを保存することが望ましいまた一定時間ごとに暗号化復号化する際にファイル一つ一つにパスワードが必要になるがファイルごとにパスワードを入力することは非常に面倒であるそこで暗号化復号化する際には USB メモリー内のすべてのフォルダを検索し指定されたファイル名のテキストファイルからパスワードを読み取って利用するこのパスワードテキストファイルは暗号化されていない指定されたテキストファイルが USB メモリー内にない場合は暗号化復号化は行われないパスワードを高セキュリティ情報が保存されているパソコン内に保存していないのである程度安全性は確保できるものと考えるまた USB メモリーはシリアルナンバーなどで選別などしていないパスワードファイルが入った USB メモリーが壊れた場合でも別の USB メモリーを用意してパスワードファイルを作成すれば利用できるので故障耐性も高いと思われる 4. CryptoWrapper[5] 今回のプログラムの開発と並行して以前に開発した CryptoWrapper の改良を行った前回開発した CryptoWrapper はパスワード付 zip( 暗号強度が弱いバージョン ) で暗号化したファイルをプログラムのアイコンにドラック & ドロップする事で簡単に復号化編集保存再暗号化を行うソフトウェアである CryptoWapper は復号化再暗号化する際にパスワードを入れる必要があるが同じパスワードを連続して入れなくても済むようにパスワード一時保存サーバにパスワードを保存することができるようになっている今回の改良で先ほど開発した自動暗号化モジュールと連帯して使えるようにした改良点は暗号化方式を自動暗号化モジュールで使用した 7-zip が使えるようにしたことパスワード入力を省略するためにパスワード一時保存サーバだけではなく USB メモリー内を自動検索してパスワードファイルを探し出すようにしたこと解凍したファイルの安全性を高めるために必ず特定のフォルダ内に解凍したファイルを展開するようにしたことであるこの CryptoWrapper の改良より実用環境で暗号化ファイルがさらに効率よく利用できるようになった 5. 実働試験情報基盤センターの技術職員 (1 名 ) にお願いしてこのプログラムの実働試験を行ってもらっている利用している機材は Windows10Pro CPU AMD PRO A8-8600B R6 メモリ 4GB 宮崎大学情報基盤センター一階 6 種類の Wi-Fi SSID が表示される環境で実行したこのうち実際に接続できる 3 種類の SSID で実験を行った接続環境は暗号化されていない Wi-Fi 接続で自動暗号化のホワイトリストに登録されていない環境 WAP2-PSK で暗号化された Wi-Fi で自動暗号化のホワイトリストに登録されていない環境 WAP2-PSK で暗号化された Wi-Fi で自動暗号化のホワイトリストに登録されている環境である実際の AutoConfigurator プログラムはスタートメニューにショートカットを登録することで自動起動させているセキュリティソフト等が起動した後に Wi-Fi 情報を表示する画面が表示されるログイン後 Wi-Fi 情報表示画面が起動するまで約 10 秒かかっている Windows10 パソコンはパソコンの起動後に人間が認識できる程度の間隔

5 で SSID を取得するようでパソコンへのログイン後約 5 秒ごとに Wi-Fi 情報表示画面が複数回更新されるのが確認できている AutoConfigurator プログラムは常時稼働しているために少しパソコンの稼働が遅くなるが高スペックではないノートパソコンでもカーソルの移動ほかのプルグラムの起動および動作に影響を与えることなく動いているので実用上は問題ないと考えている 6. 今後このプログラムに関しては今のところ不具合等はない今回 4 つモジュールを開発したが AutoConfigurator は様々な場面で利用できると考えているので引き続き新たなモジュールを開発する予定であるまた今回開発したプログラムは Windows 用である作成した Subject モジュールは外部環境情報を取得するときに Windows のコマンドを利用したプログラムの大枠の構成と Observer モジュールは Windows パソコンに特化したものではないので Macintosh にも応用できるそのため Macintosh 用の Subject モジュール開発を行う必要があるまた実働試験参加者からの要望により Windows の Wi-Fi 接続画面と同様に Wi-Fi 情報を表示した画面から当該無線 LAN に接続できるように要望が出ているこれについて実現する予定である 7. 参考文献 [1] Observer パターン %BF%E3%83%BC%E3%83%B3 [2] 7-Zip [3]RAR RARLAB [4]WinRAR [5] 松澤英之暗号化ラッパプログラムの開発学術情報処理研究 No.21 pp 年

2 利用時の設定手順 [1] 設定の概要無線 LAN 情報コンセントを利用するためには以下の設定が必要になります但し実際の設定作業はノートパソコンや無線 LAN アダプタ LAN ポートの機種利用している OS セキュリティソフト ( ウイルス対策パーソナルファイアウォールなど ) 等

2 利用時の設定手順 [1] 設定の概要無線 LAN 情報コンセントを利用するためには以下の設定が必要になります但し実際の設定作業はノートパソコンや無線 LAN アダプタ LAN ポートの機種利用している OS セキュリティソフト ( ウイルス対策パーソナルファイアウォールなど ) 等コンピュータネットワーク公開無線 LAN 情報コンセント設定マニュアル Win8 和光大学附属梅根記念図書情報館 2017/05/17 図書情報館では学内に無線 LAN 及び公開情報コンセント ( 有線による LAN 接続 ) の設備を導入しています情報コンセントや無線 LAN を利用すると持ち込んだノートパソコンを簡単に大学のネットワークに接続できます ( このマニュアルでは Windows8.1