分散コンピューティングにおけるトークンの信頼性と追跡可能性：調査結果と提言

目次

1 はじめに

トークン信頼性・追跡可能性ワーキンググループ（TTT）は、分散コンピューティングコミュニティ（WLCG、EGI、IGWN）がX.509証明書からトークンベースの認証・認可基盤（AAI）へ移行する過程で生じる重要な課題に取り組んでいます。このパラダイムシフトにより、X.509およびVOMSシステム向けに設計されたポリシーとプロセスの再構築が求められています。

2 トークン、信頼性、追跡可能性

2.1 トークンの背景

元々商用プロバイダー（Google、Microsoft）によって開発されたトークンベースのソリューションが、分散コンピューティングインフラストラクチャに採用されつつあります。この移行には、Indigo IAM、RCIAM、GEANT Core AAI Platform、CILogonなどのOpenID Connectプロバイダー（OP）が関与しています。

2.2 トークンパラダイムにおける信頼モデル

信頼モデルは、階層型PKIから分散型トークンベース認証へと移行します。主要な課題には、発行者検証、トークン失効、クロスドメイン信頼確立が含まれます。

2.3 追跡可能性の課題

X.509システムと同等のワークフロー追跡可能性を維持することは、トークン環境において重大な課題を提示し、システム管理者にとって新しい方法論を必要とします。

3 技術的実装

3.1 JWTトークン構造

JSON Webトークン（JWT）はRFC9068仕様に従い、以下の重要なフィールドを含みます：

• iss: トークン発行者識別子
• sub: 主体（証明書のDNに相当）
• aud: 想定利用者
• scope: 認可されたアクション
• jti: 一意のトークン識別子
• exp/iat/nbf: 時間有効性クレーム

3.2 数学的基礎

トークンのセキュリティは暗号署名に依存します。検証プロセスは以下のように表現できます：

$\text{Verify}(token, key) = \text{true} \iff \text{Signature}(header.payload) = \text{signature}$

署名アルゴリズムは通常RS256を使用：$\text{RSASSA-PKCS1-v1_5 using SHA-256}$

3.3 コード実装

// トークン検証疑似コード例
function validateToken(token, issuerConfig) {
    // トークンヘッダーをデコード
    const header = base64decode(token.split('.')[0]);
    
    // 発行者の公開鍵を使用して署名を検証
    const signingKey = getPublicKey(issuerConfig.iss, header.kid);
    const isValid = verifySignature(token, signingKey);
    
    // クレームを検証
    if (isValid) {
        const payload = getTokenPayload(token);
        return validateClaims(payload, {
            issuer: issuerConfig.iss,
            audience: expectedAudience,
            expiration: currentTime
        });
    }
    return false;
}

4 実験結果

ワーキンググループは複数のミドルウェアスタックで広範なテストを実施しました。主な調査結果は以下の通りです：

5 将来の応用

トークンベースAAIパラダイムにより、以下の新機能が可能になります：

• 研究インフラストラクチャ間での連携アイデンティティ
• リアルタイム属性に基づく動的認可
• 資格情報管理の削減によるユーザーエクスペリエンスの向上
• 短期有効資格情報によるセキュリティの強化

6 参考文献

1. Jones, M., et al. "JSON Web Token (JWT) Profile for OAuth 2.0 Access Tokens" RFC 9068 (2021)
2. WLCG Authorization Working Group. "Token-based AuthZ for WLCG" (2023)
3. Hardt, D. "The OAuth 2.0 Authorization Framework" RFC 6749 (2012)
4. Sakimura, N., et al. "OpenID Connect Core 1.0" (2014)