はじめに
本書の目的
本ドキュメントはCDN（コンテンツ配信ネットワーク）におけるログインおよび認証プロセスを丁寧に解説します。動画配信や静的ファイル配信、APIの保護などで必要となるアクセス制御の仕組みを分かりやすく示します。
対象読者
エンジニアや運用担当者、セキュリティ担当者を想定します。専門知識が浅い方でも理解できるよう、具体例を交えて説明します。
範囲と目的
CDN認証の基本概念、動作メカニズム、具体的な処理フロー、主な認証方式、セキュリティ境界の管理方法を扱います。実装の参考になる技術的な手法に重点を置きますが、個別サービスの設定手順までは踏み込みません。
本書の読み方
各章は順に読むことで概念から実装まで自然に理解できます。まず本章で全体像を把握し、必要に応じて後の章を参照してください。
用語と表記
専門用語は最小限にし、初出時に説明します。例：CDN＝配信ノードを使ってコンテンツを高速に届ける仕組み。
本書の構成
第2章〜第7章で順に詳細を解説します。
CDN認証の基本概念
概要
CDN認証は、CDN経由で配信するコンテンツへのアクセスを許可されたユーザーだけに制限する仕組みです。世界中へ高速配信しながら、全員に公開すべきでない情報を保護します。たとえば、有料動画、社内資料、会員限定記事などを想定できます。
何を守るか
- プレミアム／有料コンテンツ
- 個人情報や機密ファイル
- ライセンスで制限された配布物
基本的な要素（簡単な説明）
- 身元の確認：ユーザーが誰かを識別します（ログインやトークン）。
- 許可の判断：そのユーザーがそのコンテンツを見てよいかを判定します。
- 期限と条件：一時的なアクセスや回数制限を設けます。
配置イメージ
認証は通常、CDNのエッジ（境界）で行います。エッジで判断すると、オリジンサーバーの負荷を下げ、応答を高速化できます。
利点と注意点
利点：配信負荷の分散、コンテンツ漏洩の防止、アクセス制御の一元化。注意点：キャッシュとの兼ね合い、鍵やトークンの安全管理、遅延の最小化が必要です。
具体例
動画配信：購入ユーザーに対して署名付きURLを発行し、期限切れで再生不可にします。
CDN認証の動作メカニズム
概要
CDN認証は、利用者がコンテンツを受け取る前にその利用権を確認する仕組みです。駅の切符に例えると、切符（トークン）を見せられれば入場でき、無ければ入れません。以下では段階を追ってやさしく説明します。
トークンの発行
サービス側（認証サーバやオリジンサーバ）が利用者に対してトークンを発行します。トークンには有効期限やアクセス可能なファイル名などの情報が入り、改ざん防止のために署名（鍵で作った証明）が付きます。
リクエストとトークンの付与
利用者はログインや購入後に、URLの一部またはクッキーでトークンを受け取ります。たとえば動画配信では、再生ボタンを押すとトークン付きのURLが生成されます。
CDNの検証処理
利用者のリクエストがCDNのエッジに届くと、まずトークンの署名や有効期限、発行元などを検査します。署名が正しく期限内であれば許可し、違反があれば拒否します。検査は高速に行われ、通信遅延を最小化します。
合格・不合格の取り扱い
合格ならCDNはコンテンツを返します。不合格ならHTTP 403やリダイレクトでエラーを返し、ログに記録します。これにより不正利用を防ぎます。
キャッシュとの関係
トークン毎に異なるとキャッシュ効率が下がります。対策として短時間有効なトークンや、トークン検証後に共通キャッシュキーで配信する手法が使われます。
CDN認証の具体的な処理フロー
ここでは、CDN認証が実際にどのように処理されるかを順を追って説明します。各ステップは短時間で自動的に行われ、ユーザーは許可されたかどうかだけを受け取ります。
1. ユーザーがコンテンツをリクエスト
ユーザーのブラウザやアプリがURLを要求します。DNSは最寄りのCDNエッジを指し示し、エッジサーバーがリクエストを受け取ります。例：動画再生ボタンを押して再生用URLへアクセスする場面です。
2. リクエストにトークンを含める
トークンはURLパラメータ、HTTPヘッダ、またはCookieで送ります（例：signed_url?token=abc123）。多くの場合、トークンは有効期限や署名を含み、クライアントはログイン後にバックエンドから受け取ります。
3. CDNがトークンを検証
エッジは署名の整合性や有効期限、必要ならIPや参照元を確認します。不正や期限切れならHTTP 403を返送します。検証処理は軽量に設計されエッジで行うため、遅延は小さく済みます。
4. コンテンツの配信
検証が通れば、エッジはキャッシュにあるコンテンツを返すか、なければオリジンから取得して配信します。注意点として、署名を含むURLはキャッシュキーに影響します。キャッシュ効率を高めるには署名を除いたキー設計や適切なCache-Controlが有効です。
よくある失敗例と対処
トークンの欠落、改竄、期限切れが主な原因です。ログで原因を特定し、トークン発行側の時刻同期や鍵管理を確認してください。ユーザーには詳細を出さず汎用のエラーメッセージを表示するのが安全です。
CDN認証の主要な方式
概要
CDN（コンテンツ配信ネットワーク）で使われる認証方式は複数あります。用途や運用のしやすさで選びます。ここでは代表的な4つをやさしく説明します。
トークンベース認証（最も一般的）
短い暗号化された文字列（トークン）をURLやヘッダーに付けます。例：動画配信サービスが再生可能な時間をトークンで指定します。利点は期限や権限を細かく制御できる点です。運用ではトークンの生成と検証をサーバーで行います。
IPホワイトリスト
特定のIPアドレスだけを許可します。社内システムや管理画面の保護に向きます。設定は単純で管理が楽ですが、固定IPが前提になるため、ユーザーが多いサービスには不向きです。
セッションクッキー
ブラウザに保存したクッキーで認証します。ログインが必要なウェブアプリでよく使います。ユーザー体験が自然ですが、クロスサイトの取り扱いや有効期限管理に注意が必要です。
署名付きURL
秘密鍵でURLに署名を付け、有効期限や地域制限を組み込みます。ファイルの一時配布や限定ダウンロードに便利です。秘密鍵の管理が重要になります。
選び方のポイント
- 一時的なアクセスには署名付きURLかトークン
- 固定の拠点からだけならIPホワイトリスト
- ユーザーごとの継続的な認証はセッションクッキー
運用の手間とセキュリティ要件を比べて選んでください。
セキュリティ境界の管理
セキュリティ境界の全体像
CDN認証では少なくとも二つの境界を守ります。ひとつはパブリック（利用者）→エッジ、もうひとつはエッジ→オリジンです。各境界で異なる対策を組み合わせて、不正アクセスや情報漏えいを防ぎます。
パブリック→エッジの対策
エッジは最前線なので、ここで利用者のトークンや署名を検証します。具体的には短い有効期限のトークン（例：数分〜数時間）、再利用防止（nonceやタイムスタンプ）、リクエスト頻度の制限で不正利用を抑止します。無効なトークンや不審なIPはブロックします。
エッジ→オリジンの対策
オリジンは直接パブリックにさらしてはいけません。したがってオリジンはCDNからの通信だけを信頼する設定にします。方法としては、mTLSで相互認証する、CDNが付与する署名付きヘッダー（HMAC）を検証する、オリジン側でCDNのIPレンジやプライベートネットワークのみ受け入れる、といったものがあります。
実践的な設定例（簡潔）
- エッジ：利用者のJWTを検証し合格ならコンテンツを返す。
- エッジ→オリジン：X-CDN-SignatureヘッダーにHMACを付与。オリジンはそのHMACを検証し、合致しないものを拒否。
- オプションでプライベートVPCや専用回線を使い、オリジンへの直接アクセス自体を物理的に遮断します。
監視と運用
ログを詳細に残し、失敗率や異常アクセスを監視します。鍵や証明書は定期的にローテーションし、ステージング環境で導入テストを行い段階的に本番反映します。異常検知時には自動でレート制限や遮断ルールを強化する運用が望ましいです。
一般的なCDN認証方式
概要
実践的なCDN認証では、署名付きURLと署名付きクッキー（HMACやJWT）がよく使われます。短い有効期間（TTL）とIPや地理的制限を組み合わせる運用が一般的です。APIではAuthorizationヘッダーにベアラートークンを載せる方法が有効です。CDNとオリジン間はmTLSや署名付きオリジンヘッダーで保護します。
署名付きURL
URLに期限と署名を付けます。例：/file.jpg?expires=1600000000&sig=abcdef
サーバーは共有鍵でHMACを作成します。署名を検証できれば配信します。利点は簡単でキャッシュに馴染む点です。短いTTLを設定すると安全性が高まります。
署名付きクッキー（HMAC / JWT）
複数ファイルやパスをまとめて保護できます。HMAC方式はシンプルで高速です。JWT方式は発行者やスコープなど情報を含めやすいです。ブラウザ向けに使いやすく、URLを分かりにくくできます。
TTLとIP・ジオ制限
短いTTL（数分〜数時間）と利用者のIP制限や国別制限を組み合わせます。これにより署名が漏れても悪用を抑えられます。
API向け：ベアラートークン
APIはAuthorization: Bearer を使います。トークンにスコープや有効期限を持たせると、最小権限で安全に運用できます。
CDN⇄オリジン間の認証
CDNとオリジン間はmTLSで相互認証すると安全です。導入が難しい場合は、オリジン側で受け付けるリクエストに署名ヘッダー（例：X-Origin-Signature）を付けて検証します。
選び方の目安
- 静的コンテンツ：署名付きURLかクッキー
- 複数リソースをまとめる：署名付きクッキー
- API：ベアラートークン（短期・スコープ付き）
- オリジン保護：mTLS優先、代替は署名ヘッダー
運用では短い有効期間とアクセス条件の組み合わせでリスクを低減してください。
