【徹底比較】API認証の選定基準とAWS CDKでの実装方法


# はじめに

APIのセキュリティを確保するためには、適切な認証方法を選択することが重要です。

AWS CDK（Python）を使用して構築したCRUD APIにおいて、**IPアドレス制限**、**APIキー認証**、**JWT認証**、**OAuth2.0認証**、および**署名付きURL認証**など、さまざまな認証手法の記事を書いてきました。

本記事では、これらの認証方法を比較し、用途に応じた最適な選択方法について解説します。

#### 参考

https://qiita.com/syukan3/items/8e8e808cedb22022534b

https://qiita.com/syukan3/items/f8ed0226a7e7a7f6bc81

https://qiita.com/syukan3/items/6446b6fb5aae8b340d5f

https://qiita.com/syukan3/items/25e11f28dd15e688417d

https://qiita.com/syukan3/items/70234e40547274ce005c

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## 認証方法の概要

### 認証方法の全体像

以下の図は、各認証方法の概要を示しています。

```mermaid
graph TD
    A[API Gateway] --> B[IPアドレス制限]
    A --> C[APIキー認証]
    A --> D[JWT認証]
    A --> E[OAuth2.0認証]
    A --> F[署名付きURL認証]
```

### IPアドレス制限

**IPアドレス制限**は、特定のIPアドレスまたはIPレンジからのアクセスのみを許可する方法です。
API Gatewayのリソースポリシーを利用して設定します。

**主な特徴**:
- **シンプルな設定**: 許可するIPアドレスを指定するだけで導入可能。
- **固定的なアクセス制御**: 指定したIPからのアクセスのみを許可。

**注意点**:
- **柔軟性の欠如**: 動的なIPアドレスやモバイルユーザーには不向き。
- **管理の煩雑さ**: IPアドレスの変更や追加が発生すると、設定の更新が必要。

### APIキー認証

**APIキー認証**は、クライアントがAPIにアクセスする際に一意のキーを提供する方法です。
API GatewayでAPIキーを発行・管理し、リクエストに含めることで認証を行います。

**主な特徴**:
- **導入が容易**: 簡単に実装・管理可能。
- **使用量の制御**: APIキーごとにアクセス制限やスロットリングを設定可能。

**注意点**:
- **セキュリティの限界**: APIキーは容易に共有・漏洩する可能性があり、機密性の高いデータには不向き。
- **ユーザー認証が不要**: 認証はキーの有無のみで、ユーザーの識別ができない。

### JWT認証

**JWT（JSON Web Token）認証**は、ユーザー認証と認可を行うためのトークンベースの方法です。
Cognitoユーザープールなどを利用してトークンを発行し、API Gatewayで検証します。

**主な特徴**:
- **自己完結型トークン**: ユーザー情報をトークン内に含めるため、サーバー側でセッション管理が不要。
- **柔軟な認可**: ユーザーの属性や役割に基づいたアクセス制御が可能。

**注意点**:
- **トークン管理の必要性**: トークンの有効期限やリフレッシュの管理が必要。
- **実装の複雑さ**: トークンの生成・検証に一定の知識が求められる。

#### JWT認証のフロー

```mermaid
sequenceDiagram
    participant User
    participant AuthServer as 認証サーバー
    participant API as API Gateway

    User->>AuthServer: ログインリクエスト
    AuthServer-->>User: JWT発行
    User->>API: リクエストにJWT含める
    API->>API: JWT検証
    API-->>User: リソース提供
```

### OAuth2.0認証

**OAuth2.0認証**は、第三者アプリケーションがユーザーのリソースにアクセスするための認証・認可プロトコルです。
Cognitoや他のIdP（Identity Provider）と連携して利用されます。

**主な特徴**:
- **認証と認可の分離**: 認証（誰がアクセスするか）と認可（何にアクセスできるか）を明確に分離。
- **広範なサポート**: 多くのサービスやライブラリがOAuth2.0をサポート。

**注意点**:
- **設定の複雑さ**: 認証フローの設定やトークン管理が複雑。
- **セキュリティ管理**: トークンの保護やリフレッシュの適切な管理が必要。

#### OAuth2.0認証のフロー

```mermaid
sequenceDiagram
    participant User
    participant ClientApp as クライアントアプリ
    participant AuthServer as 認証サーバー
    participant API as API Gateway

    User->>ClientApp: ログイン要求
    ClientApp->>AuthServer: 認可リクエスト
    AuthServer-->>User: 認可コード提供
    User->>ClientApp: 認可コード送信
    ClientApp->>AuthServer: トークン交換
    AuthServer-->>ClientApp: アクセストークン発行
    ClientApp->>API: アクセストークン含めてリクエスト
    API->>API: トークン検証
    API-->>ClientApp: リソース提供
```

### 署名付きURL認証

**署名付きURL認証**は、特定の条件下でのみ有効なURLを生成し、そのURLを利用してリソースにアクセスする方法です。
主にS3などのストレージサービスで利用されますが、APIにも応用可能です。

**主な特徴**:
- **限定的なアクセス**: URLに有効期限やアクセス権限を含めることで、特定の条件下でのみアクセスを許可。
- **セキュアな共有**: 一時的なアクセス権限を付与する際に有効。

**注意点**:
- **URLの漏洩リスク**: URL自体がアクセスキーとなるため、漏洩すると不正アクセスのリスクがある。
- **有効期限の管理**: 有効期限を適切に設定し、期限切れ後は無効化する必要がある。

### 認証方法の比較

以下の表に、各認証方法の主な特徴をまとめました。

| 認証方法         | セキュリティレベル | 実装の複雑さ | スケーラビリティ | 主なユースケース                                      |
|------------------|--------------------|--------------|------------------|-----------------------------------------------------|
| IPアドレス制限    | 中                  | 低           | 低                | 内部ネットワークからのアクセス制限、大規模なユーザー管理不要 |
| APIキー認証       | 低〜中               | 低           | 中                | シンプルなAPIアクセス制御、使用量の管理が必要な場合          |
| JWT認証           | 高                  | 中           | 高                | ユーザー認証が必要なAPI、マイクロサービス間の認証          |
| OAuth2.0認証      | 非常に高             | 高           | 非常に高           | サードパーティアプリケーションとの連携、大規模な認証・認可が必要な場合 |
| 署名付きURL認証    | 高                  | 中           | 中                | 一時的なリソースアクセス、限定的なリソース共有               |

### セキュリティレベル

- **IPアドレス制限**: 指定されたIPからのみアクセスを許可するため、ネットワークレベルでのセキュリティを提供しますが、IPスプーフィングなどのリスクも存在します。
- **APIキー認証**: 簡単に実装できますが、キーの漏洩リスクがあるため、機密性の高いデータには不向きです。
- **JWT認証**: トークンが署名されているため、改ざんを防止できます。適切に管理すれば高いセキュリティを提供します。
- **OAuth2.0認証**: 認証と認可を分離し、広範なセキュリティ機能を提供します。最も高いセキュリティレベルを実現可能です。
- **署名付きURL認証**: URL自体にアクセス権限が含まれるため、高いセキュリティを提供しますが、URLの漏洩リスクに注意が必要です。

### 実装の複雑さ

- **IPアドレス制限**: 設定が簡単で、管理も容易です。
- **APIキー認証**: 実装が容易で、管理も比較的簡単です。
- **JWT認証**: トークンの生成・検証が必要なため、実装がやや複雑です。
- **OAuth2.0認証**: 複数のフローや設定が必要なため、実装が最も複雑です。
- **署名付きURL認証**: トークンの署名と検証が必要ですが、ライブラリを利用することで比較的容易に実装可能です。

### スケーラビリティ

- **IPアドレス制限**: ユーザー数が増えると管理が煩雑になります。
- **APIキー認証**: APIキーごとの使用量管理が可能で、中規模までスケール可能です。
- **JWT認証**: 分散システムやマイクロサービスに適しており、高いスケーラビリティを実現します。
- **OAuth2.0認証**: 大規模なシステムやサードパーティとの連携に最適で、非常に高いスケーラビリティを持ちます。
- **署名付きURL認証**: 一時的なアクセス制御に適しており、中規模までスケール可能です。

### ユースケース別の適用例

- **IPアドレス制限**:
    - 社内向けAPIや特定のネットワークからのみアクセスを許可する場合。
    - セキュリティが高い内部システムへのアクセス制限。
  
- **APIキー認証**:
    - 公開APIで簡単なアクセス制御と使用量管理を行いたい場合。
    - 開発者向けAPIやシンプルなサービス提供。
  
- **JWT認証**:
    - ユーザーごとの認証が必要なアプリケーション。
    - マイクロサービス間での認証情報の共有。
  
- **OAuth2.0認証**:
    - サードパーティアプリケーションとの連携が必要な場合。
    - 複雑な認可要件やユーザー役割に基づくアクセス制御。
  
- **署名付きURL認証**:
    - 一時的にリソースへのアクセスを許可したい場合。
    - ファイルダウンロードやアップロードのセキュアな共有。

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## 認証方法選定のポイント

認証方法を選定する際には、以下のポイントを考慮しましょう。

1. **セキュリティ要件**:
    - データの機密性や重要性に応じて、適切なセキュリティレベルを選択します。
    - 高いセキュリティが求められる場合は、OAuth2.0やJWT認証を検討します。

2. **実装と管理の容易さ**:
    - チームの技術スキルやリソースに応じて、実装が容易な方法を選びます。
    - 簡単に導入できるAPIキー認証やIPアドレス制限が適している場合もあります。

3. **スケーラビリティ**:
    - ユーザー数やアクセス量の増加を見越して、スケーラブルな認証方法を選択します。
    - マイクロサービスアーキテクチャでは、JWT認証が有効です。

4. **ユーザー体験**:
    - ユーザーが認証プロセスを簡単に行えるように、適切な方法を選びます。
    - OAuth2.0では、シングルサインオン（SSO）などの機能が利用可能です。

5. **コストと運用負荷**:
    - 複雑な認証方法は運用負荷が高くなる可能性があるため、コストと運用負荷も考慮します。


必要に応じて、以下のような図を追加することも検討してください。

### 認証方法の選定フロー

```mermaid
flowchart TD
    Start[認証方法選定の開始] --> A{セキュリティ要件は？}
    A -->|高| B[OAuth2.0認証またはJWT認証]
    A -->|中| C[JWT認証または署名付きURL認証]
    A -->|低| D[APIキー認証またはIPアドレス制限]
    B --> E{スケーラビリティは？}
    E -->|高| F[OAuth2.0認証]
    E -->|中| G[JWT認証]
    D --> H[APIキー認証]
    D --> I[IPアドレス制限]
    F --> End[選定完了]
    G --> End
    H --> End
    I --> End
```


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## まとめ

APIの認証方法は、用途や要件に応じて最適なものを選択することが重要です。
以下に各認証方法の適用シーンをまとめます。

**選定のポイント**を基に、プロジェクトの要件やチームの状況に応じて最適な認証方法を選択してください。
また、必要に応じて複数の認証方法を組み合わせることで、セキュリティと利便性を両立させることも可能です。

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### 会社紹介

**株式会社 Mosaica**  
最先端テクノロジーで社会課題を解決し、持続可能な未来を創造する IT カンパニー。
AI ソリューション、クラウド統合、DX 推進、経営コンサルティングなど包括的なサービスでビジネス変革を支援しています。  

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公式サイト： https://mosaica.co.jp/