権限設計プラクティス

マイクロサービスアーキテクチャにおける権限管理の実践パターン

「権限設計プラクティス」編集部です。Webアプリケーション開発において、マイクロサービスアーキテクチャを採用するケースが増えています。マイクロサービスは、システムの開発効率やスケーラビリティを高める一方で、データアクセス権限の管理においては新たな課題を生み出します。複数のサービスに機能が分散され、それぞれが異なるデータやリソースを扱うため、一元的な権限管理が難しくなることがあります。

本記事では、マイクロサービスアーキテクチャにおける権限管理の課題を整理し、具体的な設計パターンと実装上の考慮点について解説します。

マイクロサービスにおける権限管理の課題

モノリシックなアプリケーションでは、一つのプロセス内で認証・認可を一元的に処理することが比較的容易です。しかし、マイクロサービス環境では状況が異なります。

1. サービスの分散: ユーザーからのリクエストはAPI Gatewayなどを経由して複数のサービスに分散されます。各サービスは自身が扱うリソースに対する認可判断を行う必要がありますが、その判断に必要なユーザー情報や権限情報はどこで取得するべきかという問題が生じます。
2. データソースの分散: 各サービスが独自のデータソースを持つ場合、特定のユーザーがどのサービスでどのデータにアクセスできるかを横断的に管理する必要があります。
3. サービス間通信: あるサービスが別のサービスを呼び出す際に、呼び出し元のサービスの権限や、元のユーザーのリクエストに基づく権限をどのように伝達し、呼び出された側でどのように認可を行うかという課題があります。
4. 一貫性の維持: 分散した複数のサービスで権限設定や認可ロジックが実装されるため、全体として一貫性のある権限管理を維持することが難しくなる可能性があります。

これらの課題に対応するため、マイクロサービスアーキテクチャに適した権限管理の設計パターンを理解することが重要です。

認証と認可：基本の再確認

マイクロサービスにおける権限管理のパターンに入る前に、認証（Authentication）と認可（Authorization）の基本的な違いを再確認します。

• 認証 (Authentication): 「誰であるか」を確認するプロセスです。ユーザー名とパスワード、APIキー、デジタル証明書などを用いて、リクエストの発信元が正当なエンティティであることを確認します。
• 認可 (Authorization): 「何ができるか」を判断するプロセスです。認証されたエンティティ（ユーザー、サービスなど）が、特定のリソースに対して特定のアクション（読み取り、書き込み、削除など）を実行する権限を持っているかを確認します。

マイクロサービスアーキテクチャでは、これらの処理をシステム全体でどのように連携させるかが設計の鍵となります。

マイクロサービスにおける権限管理の実践パターン

ここでは、マイクロサービス環境でよく利用される権限管理の設計パターンをいくつか紹介します。

1. API Gatewayでの認証と認可（部分的）

多くのマイクロサービスアーキテクチャでは、ユーザーからの外部リクエストを受け付ける単一のエントリーポイントとしてAPI Gatewayを配置します。API Gatewayは、ここで認証を集中して行い、成功したユーザーの情報を後続のサービスに引き渡す役割を担うことができます。

• 認証: API Gatewayでユーザー認証を行います。例えば、JWT (JSON Web Token) などのトークンを検証し、有効なトークンであればユーザーIDやロール情報などを抽出します。
• 認可（部分的）: API Gatewayでは、サービス全体に関わるような大まかな認可チェックを行うことがあります。例えば、特定のAPIエンドポイントへのアクセスが特定のロールを持つユーザーのみに許可されているかなどをチェックします。
• 情報伝達: 認証・認可で得られたユーザーID、ロール、または元のトークンなどを、HTTPヘッダーなどに入れて後続のサービスに伝達します。

利点: * 認証処理を集中管理できるため、各サービスの実装がシンプルになります。 * 共通のセキュリティポリシーをAPI Gatewayで適用できます。

考慮点: * API Gatewayだけでは、各サービス内のきめ細かいデータアクセス権限を制御することはできません。 * サービス間通信の認可には別の仕組みが必要です。

2. サービス間通信における認可

サービスAがサービスBを呼び出す場合、サービスBは呼び出し元のサービスAまたは元のユーザーがその操作を行う権限があるかを確認する必要があります。いくつかのパターンがあります。

• 元のユーザーの情報を伝達: API Gatewayまたは呼び出し元のサービスが、最初のユーザーのリクエストに関する認証・認可情報（ユーザーID、ロール、元のトークンなど）を、サービス間通信の際に引き渡します。呼び出されたサービスは、受け取った情報に基づいて認可判断を行います。
  • 実装例（概念）: HTTPヘッダーにX-User-IDやAuthorization: Bearer <token>などを付加してサービス間呼び出しを行います。呼び出されたサービスはこれらのヘッダーを読み取り、自身の持つ認可ロジックでチェックします。
• Shared Libraryによる共通認可ロジック: 複数のサービスで共通の認可ロジックが必要な場合、そのロジックを共通ライブラリとして切り出し、各サービスに組み込みます。
  • 利点: 認可ロジックの再利用性が高まります。
  • 考慮点: 共通ライブラリの更新・デプロイが複雑になることがあります。ライブラリに依存する全サービスを更新する必要があります。
• 認可サービスの利用: 認可判断を専門に行う独立した認可サービスを導入します。各サービスは認可判断が必要な場合に認可サービスに問い合わせを行います。
  • フロー例: サービスAがサービスBを呼び出す前に、サービスAまたはサービスBが認可サービスに対し、「ユーザーXはリソースYに対してアクションZを実行できますか？」といった問い合わせを行います。認可サービスはポリシーに基づいてYes/Noを返します。
  • 利点: 認可ロジックを一元管理でき、ポリシーの変更や更新が容易になります。各サービスは認可ロジックを持つ必要がなくなります。
  • 考慮点: 認可サービスへのネットワーク遅延が発生する可能性があります。認可サービスが単一障害点になるリスクがあります。

3. 各サービス内でのきめ細かい認可 (FGAC)

サービスによっては、ユーザーのロールだけでなく、データの所有者や特定の属性に基づいた、よりきめ細かいアクセス制御（Fine-Grained Access Control, FGAC）が必要になります。これは通常、各サービス自身が担当します。

• 例: ユーザーは自分が作成したドキュメントのみを編集できる。

• 実装例（概念）: ```python def update_document(user_id, document_id, new_content): document = get_document_from_db(document_id)

  # ドキュメントが存在し、かつ現在のユーザーが所有者であるかを確認
  if document and document.owner_id == user_id:
      document.content = new_content
      save_document_to_db(document)
      return True
  else:
      # 認可失敗
      return False, "Unauthorized"
  

  `` この例では、サービス内でデータベースから取得したデータの属性（owner_id）と、リクエストを行ったユーザーの情報（user_id`）を比較して認可判断を行っています。

• 利点: サービスが自身のデータ構造に基づいて最適な認可判断を行えます。

• 考慮点: 各サービスが独自の認可ロジックを持つ場合、全体の一貫性維持が課題となります。共通認可サービスやShared Libraryと組み合わせて利用することが一般的です。

設計上の考慮点

• パフォーマンス: 分散環境ではネットワーク呼び出しが増えるため、認可判断のレイテンシが全体のパフォーマンスに影響を与える可能性があります。キャッシュの利用や、認可判断の場所（API Gatewayか、サービス間通信時か、各サービス内か）を適切に選択することが重要です。
• セキュリティ: トークンの安全な伝達方法（HTTPS必須）、認可情報の漏洩防止、サービス間の認証（mTLSなど）も検討が必要です。
• 監査性: 誰が、いつ、どのリソースにアクセスしようとしたか、そしてそのアクセスが許可されたか拒否されたかの記録（監査ログ）を適切に取得・保存することが、セキュリティインシデント発生時の追跡やコンプライアンス対応のために不可欠です。
• 複雑性: パターンを組み合わせるほど、システム全体の構造は複雑になります。シンプルさを保ちつつ、必要なセキュリティレベルを達成できる設計を目指します。
• ポリシー管理: 認可ポリシー（「誰が何をできるか」のルール）をどのように定義し、管理し、配布するかも重要な課題です。認可サービスを導入する場合は、ポリシー管理機能を持つ製品を選択することが有効です。

まとめ

マイクロサービスアーキテクチャにおける権限管理は、システムの分散に伴う固有の課題を伴います。API Gatewayでの認証と基本的な認可、サービス間通信における情報伝達や共通認可ロジックの利用、そして各サービスでのきめ細かい認可という複数のパターンを組み合わせることで、これらの課題に対応できます。

重要なのは、システム全体の要件やサービスの特性を考慮し、どのパターンをどの粒度で適用するかを適切に判断することです。また、パフォーマンス、セキュリティ、監査性といった横断的な観点も設計段階から考慮に入れる必要があります。

本記事で紹介した実践パターンが、マイクロサービス環境におけるセキュアなシステム構築の一助となれば幸いです。