AIシステムの保護方法

AIセキュリティとは、AIアプリケーションの開発を保護し、従業員によるAIの利用を管理し、AIを活用したアプリケーションやモデルを保護するために使用されるすべてのリソースを指します。

学習目的

この記事を読み終えると、以下のことができるようになります。

  • AIシステムの安全確保が重要である理由を理解する
  • 主要なAIセキュリティリスクを特定する
  • AIシステムの安全を確保するための5つの慣行を実装する

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記事の概要:

  • 高度なファイアウォールとレート制限を使った堅牢なセキュアAIフレームワークを実装し、モデルのインタラクション時に、データ流出やプロンプトインジェクションといった一般的な脅威に晒されるのを防ぎます。
  • 秘匿化ツールとデータ損失防止技術を駆使して、個人を特定できる情報が大規模言語モデルに決して到達しないようにすることで、機密データを保護し、AIのセキュアな運用を維持します。
  • 全トラフィックの包括的な可視化によって、従業員やアプリケーションとさまざまなAIサービスとのインタラクションの監視、監査、管理を可能にし、AIセキュリティポスチャを強化します。

人工知能のセキュリティ:お客様のAIシステムを保護

人工知能(AI)は、今や規模や業界を問わず、企業にとって不可欠な技術となっています。実際、2025年初頭、組織の71%がすでに生成AI(GenAI)を定期的に使用していると報告しています。

企業が顧客対応からサイバーセキュリティまで、あらゆる分野にAIを取り入れようと急ぐ一方で、攻撃者もまた、そのAIが生み出す新しいシステム構造やデータの流れ、判断ロジックを悪用しようと躍起になっています。

AIのセキュリティは、もはや理論的な問題ではなく、現実的な急務となっています。モデル、データ、インフラストラクチャを保護するということは、ビジネス、政府、研究を支える仕組み自体の信頼性を維持することを意味します。

AIシステムのセキュリティを確保することが重要な理由

AIが攻撃対象領域を拡大

従来のアプリケーションは、Webサーバー、API、ユーザーインターフェースといった境界が明確に定義されていました。しかし、AIシステムは、探索や悪用が可能な新たな攻撃対象領域を多数生み出します:

     
  • モデル:学習済みの重みから、プロプライエタリ知識が漏えいしたり、リバースエンジニアリングによって知的財産が漏えいする可能性があります。
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  • トレーニングデータ:複数のソースから収集されたデータセットには、機密性の高いコンテンツや有害なコンテンツが含まれていたり、攻撃者によって意図的に汚染されている可能性があります。
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  • API推論用に公開されているモデルエンドポイントは認証が不十分であることが多く、悪意のあるクエリが実行されたり、過剰に使用されたり、モデルが抽出される恐れがあります。
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  • 推論パイプライン:入力、前処理、モデル呼び出し、出力といった一連の処理の流れの中に、インジェクション攻撃やデータ流出経路が生じる可能性があります。

AIシステムは価値の高い標的

AIシステムは今や重要な役割を担うようになっており、その入力データや出力結果は攻撃者にとって魅力的な対象に映ります。攻撃者は、AIモデルやアプリケーションを標的にして、知的財産の窃取や模倣、意思決定パイプラインの破損、機密情報の漏洩、AIを活用したサービスに対する世間の信頼を失墜させることを狙います。企業がAIへの依存度を高めるほど、他の重要な資産と同様に、厳重に保護すべき存在となります。

AIの主なセキュリティリスク

AIシステムは従来のITと同じようなリスクを引き継ぐ一方で、その設計や動作の特性に起因する新たなリスクも生み出します。

シャドーAI

シャドーAIとは、「シャドーIT」と呼ばれる非承認のクラウドアプリが利用される現象と同様に、IT部門の監視が及ばない枠外でAIツールやシステムを使用することを指します。標準的なIT調達プロセスを経ずに、従業員が外部の生成AIツールを試したり、社内のデータソースと接続したり、さらには自分でオープンソースのモデルをローカルサーバー上に導入するケースもあります。こうした状況を組織が把握できていないと、一貫した制御やコンプライアンスを徹底できず、攻撃者が悪用する余地を残すことになります。

データポイズニング

データポイズニングとは、攻撃者がモデルのトレーニングデータを改ざんし、その出力結果を意図的に操作する攻撃手法です。これは、人間の言語テキストを理解し、作成するように訓練された大規模言語モデル(LLM)のセキュリティでは特に問題になります。

データポイズニングの目的は、攻撃者に有利になるようにモデルの出力結果を操作したり、モデル全体のパフォーマンスを低下させることです。即効的な影響は出ないかもしれませんが、汚染されたデータは時間とともにパフォーマンスと信頼性の両方を損なう可能性があります。

敵対的攻撃

十分に訓練されたモデルであっても、騙される可能性があります。攻撃者は、わずかで巧妙な変化を入力データに加えることで、モデルを誤作動させます。例えば、一時停止標識の写真にいくつかのランダムなピクセルを加えるだけで、画像認識モデルが別の標識と誤認識する可能性があります。自然言語モデルでは、プロンプトの内容がほんのわずかに変更されるだけで、不正または有害な出力結果が引き出される可能性があります。ほとんどの人はこのわずかな変更に気付かないまま、モデルが不正確な予測や分類を行うための十分な影響力が与えられてしまいます。

プロンプトインジェクションと操作

生成AIモデルは、プロンプトベースの攻撃に対して特に脆弱です。悪意のあるユーザーは、システムプロンプトを上書きしたり、内部データを漏えいさせたり、動作を操作するような指示を作成できます。例としては、以下のようなものがあります。

     
  • 外部のWebページや文書などに、隠された指示を埋め込む間接的プロンプトインジェクション。Open Web Application Security Project(OWASP)によると、プロンプトインジェクションは、LLM攻撃の中で最も顕著なタイプです。
  • モデルを騙して安全ルールを無視するように仕向ける「ジェルブレイク」プロンプト
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  • 自律型AI型エージェントに対する長期メモリの汚染

従来の脅威の増大

AIは、従来のサイバーセキュリティ問題の救世主ではなく、むしろ問題を悪化させる存在となります。たとえば、AIは、データプロバイダー、モデルリポジトリ、事前トレーニング済みの重み、オープンソースライブラリといった多層的なエコシステムに依存しているため、AIシステムはサプライチェーン攻撃を受けやすい可能性があります。

さらに攻撃者は、AIを利用して自らの攻撃手法を高度化しています。生成AIモデルを使用することで、大量の説得力のあるフィッシングメールやディープフェイクを短時間で作成できます。強化学習エージェントを使用することで、ネットワークにおけるラテラルムーブメント戦略を最適化できます。DDoS攻撃でさえ、AIモデルが防御側の反応を予測してすり抜けることができます。

AIシステムを安全にするための5つの方法

AIシステムを安全に運用するには、資産、データ、アクセス、ポリシーを総合的に管理する包括的なアプローチが必要です。以下に、5つの重要な手順を示します:

1. AI資産の棚卸しを実施する

存在を把握していないものを保護することはできません。まず行うべきは、従業員が使用しているAIツールとアプリケーションに組み込まれているAIコンポーネントを洗い出して一覧化することです:

     
  • クラウド、オンプレミス、またはアプリケーションに組み込まれているものであるかを問わず、開発環境と本番環境にあるすべてのモデルをカタログ化します。
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  • トレーニング用データセット、API、依存関係、保守管理者など、関連するメタデータを追跡します。
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  • 独自の露出プロファイルを持つ可能性のある、サードパーティのAIサービスや連携機能を含めます

環境全体から「シャドーAI」のインスタンス、モデルバージョン、データフローを特定するのに役立つ、自動検出ツールやAIセキュリティポスチャ管理プラットフォームの導入もご検討ください。

2. AI環境におけるリスクを評価する

組織で使用しているモデル、データソース、AIアプリケーションの棚卸が終わったら、次はその一覧を基に脆弱性や設定ミスがないかを評価します。一般的なリスクの例:

     
  • モデルに関するリスク:重みの露出、安全でないエンドポイント、推論攻撃に対する脆弱性
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  • データに関するリスク:個人を特定できる情報(PII)の漏えい、規制違反、未検証のソースからのデータを利用している
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  • パイプラインに関するリスク:入力データの無害化が不十分、データステージ(収集、準備、入力、処理、出力)間の分離が不十分
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  • インフラストラクチャに関するリスク:認証が脆弱、システムへのパッチが未適用、アクセス権が緩い

組織ごとにリスクの許容度や対策方針は異なりますが、ソフトウェアの脆弱性管理と同様に、AIのリスクに対しても(スキャン、優先順位付け、修復のサイクルを使用して)厳格に取り組む必要があります。

もし貴社または貴機関におけるAIのリスクへの理解が発展途上であれば、国際標準化機構(ISO)や米国国立標準技術研究所(NIST)のモデルフレームワークを参考にすることが有用です。

3. データ漏えいの防止策を設ける

モデルはトレーニングデータから学習するだけでなく、そのデータを再現してしまう場合もあるため、データの保護は非常に重要です。主な対策:

     
  • データを分類する:機密データにラベルを付け、モデルのトレーニングに限定して使用するようにします。
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  • 差分プライバシーを実装する:個人を特定しにくくするためのノイズを付与してからトレーニングさせます。
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  • パイプラインを暗号化する:転送中および保存中のデータを強力な暗号化で保護します。
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  • 出力を監視する:モデルの応答や埋め込みに機密情報が含まれていないかを検知します。

医療や金融などの規制の厳しい業界では、「必要なデータのみでトレーニングする」というデータ最小化の原則を適用し、データソースや変換処理の監査ログを維持します。

4. より強力なアクセス制御を導入する

AIシステムのアクセス管理は、重要なアプリケーションのアクセス管理と同様かつ、新しいレイヤーにも対応できるように拡張性を持たせる必要があります:

     
  • モデルのデプロイメントと推論にロールベースのアクセス制御(RBAC)を必須にする。
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  • APIゲートウェイと認証トークンを使用して、推論エンドポイントを制限する。
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  • 開発環境、テスト環境、本番環境をそれぞれ分離する。
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  • モデルの再トレーニングや変更ができる特権ユーザーの行動はそれに連鎖した影響が出る可能性があるため、監視する。

外部からの侵害と内部からの不正利用の両方を防止するには、多要素認証(MFA)、キーローテーション、およびきめ細かなログ記録を行うことが重要です。

5. ポリシーレベルでの一貫性を徹底する

AIは特有のガバナンス課題をもたらします。ポリシーや運用ルールを一貫して適用することで、モデル自体やユーザーとのやり取りにセキュリティや倫理的配慮を組み込むことができます。具体的な対策例:

     
  • モデルライフサイクルのガバナンス:データ調達、モデル再トレーニング、廃棄のためのポリシーを定義する。
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  • プロンプト管理:システムプロンプト、コンテキストインジェクション、ツールアクセスに制限を適用します。
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  • チーム間の連携:データサイエンス、DevSecOps、コンプライアンス担当部門と連携し、標準の一貫性を維持します。

ポリシーの適用は、Configuration as Code、継続的なコンプライアンススキャン、および継続的インテグレーション/継続的デリバリー(CI/CD)パイプラインとの統合などによって自動化することができます。目標は、セキュリティを後付けではなく、AIシステムの本質的な特性として組み込むことです。

AIでセキュリティを強化

AIは防御の面で強力な味方にもなります。適切に保護および管理されたAIを活用したサイバーセキュリティソリューションを使用すれば、脅威の検出、対応、さらには予測を、これまで以上に効果的に行うことができます。

大規模な脅威検出

AIはパターン認識に優れています。現代のセキュリティオペレーションセンター(SOC)では、次のような目的でAIモデルを導入しています。

  • ネットワークトラフィックまたはユーザーの行動における異常を特定する
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  • 行動ベースラインを使用して、ゼロデイ攻撃を検出する
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  • 複数のテレメトリソースにわたるアラートを関連付ける

生成AIを活用すれば、自然言語で複雑なデータセットに問い合わせが可能となり、生のテレメトリを数秒で有用なインテリジェンスに変えることができます。

対応の自動化

自動化は対応時間を短縮し、人の負担を軽くする効果があります。AIを活用したセキュリティオーケストレーション、自動化、対応プラットフォームでは次のことが可能です:

     
  • ルーチンインシデント(エンドポイントの隔離や資格情報のリセットなど)の自律的な処理。
  • 進化する脅威インテリジェンスを基にしたプレイブックの動的な生成。
  • LLMでインシデントを要約することで、アナリストによるトリアージ効率を向上。

AIを活用した自動化を進めることで、人間のアナリストはより価値の高い分析や戦略的防御に集中できるようになります。

予測的セキュリティの実践

AIは、検出に加えて、事前予防的な対策を行うこともできます。予測型セキュリティとは、AIを使用して潜在的な脆弱性や攻撃経路を攻撃者に悪用される前に予測する手法です。

「予測分析」を設定データに適用することで、システムが危険な状態に移行していることを検出できます。「生成シミュレーション」を活用して攻撃者が環境内をラテラルムーブメントする可能性をモデル化できます。「過去の侵害データ」を活用することで、リスクスコアを算出して、パッチ管理と防御投資の優先順位を付けることができます。このような取り組みを行うことで、AIセキュリティ体制を事後対応から事前予防的対策へと進化させることができます。

セキュリティチーム担当者の強化

AIは人間の専門知識を置き換えるのではなく、補強するためのものです。アラートやログの多さに圧倒されているアナリストも、AIを活用することでより本来の目的に集中できるようになります。

「会話型アシスタント」を使用することで、アナリストは自然言語でインシデント情報を照会することができます。「パターン認識モデル」が脅威指標を既知の技術やキャンペーンに自動的に関連付けることで、状況理解を深めることができます。「AIコパイロット」を活用することでガイド付きの提案を受けることができるため、若手アナリストでも専門家に近いレベルの対応が可能になります。

攻撃者が悪用しようとしているのと同じAIの力を味方に付けることで、より迅速で、より多くの情報に基づいて行動し、より回復力のあるセキュリティチームを実現することができるのです。

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Cloudflare AI Security Suiteの可視化ツールとセキュリティ制御を活用すれば、リーダーはチームとAIツールを、シンプルかつ一貫性のある形で保護できます。このプラットフォームは、接続、ネットワークセキュリティ、アプリケーションセキュリティ、開発者ツールを1つの統合SASEソリューションにするもので、AIライフサイクル全体を通して、セキュリティに関する意思決定をより迅速かつスマートに行えるようにし、常に先手の脅威対策を可能にします。

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よくある質問

なぜAIシステムのセキュリティが重要なのか?

AIセキュリティは今や「必須事項」です。攻撃者は、AIによって生まれる新しいシステム構造、データの流れ、意思決定の仕組みを積極的に悪用しようとしています。モデル、データ、インフラストラクチャを保護することは、ビジネス、政府、研究を支えるシステムの信頼性を維持するための鍵となります。

AIシステムが攻撃対象を広げる主な要因は?

AIシステムが生み出す悪用される可能性のある新たな領域としては、モデルそのもの、トレーニングデータ、API、推論パイプラインなどが挙げられます。

「シャドーAI」とは? なぜ危険なのか?

シャドーAIとは、IT部門による正式な監督を受けないAIツールやシステムの使用を指します。従業員が外部の生成AIツールを試したり、オープンソースモデルを導入したりするケースがこれに該当します。これらは把握されていないため、組織は一貫したセキュリティ制御やコンプライアンスを適用できなくなり、攻撃者が悪用する隙間が生まれます。

敵対的攻撃はどのようにAIモデルを操作するのか?

敵対的攻撃では、入力データに小規模で巧妙な変更を加えることで、人間には気づかれないようにモデルを誤った判断や分類に誘導する攻撃です。言語モデルでは、わずかに言い回しを変えることで、許可されていない、または有害な出力結果が引き出される可能性があります。

AIシステムを守るための5つの重要なステップとは?

AIシステムの保護に必要な包括的なアプローチには、「すべてのAI資産を棚卸(一覧化)する」、「AI環境内のリスクを評価する」、「データを漏洩から保護する」、「より強力なアクセス制御を採用する」、「ポリシーレベルで一貫した運用ルールを徹底する」が挙げられます。

組織はAIシステム内のデータをどのように漏洩から保護できるか?

「機密データを分類」してトレーニングでの使用を制限する、「差分プライバシー」を実装する、転送中および保存中のデータの「パイプラインを暗号化」する、「モデルの出力結果を監視」して機密情報の漏洩の可能性を検出する、などの対策により、組織はデータを保護することができます。

検出にとどまらず、AIはセキュリティチームをどのように強化できるか?

AIは、日常的なインシデントへの対応を自動化したり、プレイブックを作成するなどで、セキュリティを強化することができます。また、予測型セキュリティを促進して不正利用される前に脆弱性を予測したり、会話型アシスタントで人的チームを支援してアナリストの効率を向上させることができます。

Cloudflare AI Security SuiteはどのようにAIシステムを保護するのか?

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