公共OSS技術レビュー

Keycloakによる公共システムの統合認証認可戦略：セキュリティ、スケーラビリティ、既存システム連携の考察

はじめに

公共システムにおいて、利用者やアプリケーションの認証および認可はシステムの信頼性とセキュリティを確保する上で極めて重要な要素です。複数のシステムが連携し、多様なアクセス主体が存在する現代の公共IT環境では、一元的なID管理とセキュアなアクセス制御が不可欠となります。オープンソースのIDおよびアクセス管理（IAM）ソリューションであるKeycloakは、これらの要求に応える強力な機能を提供し、公共システムへの適用可能性が注目されています。

本稿では、Keycloakの技術的な詳細、公共システム特有の要件への適合性、導入・運用における考慮事項、そして既存システムとの連携戦略について深く掘り下げて解説します。

Keycloakの技術概要とアーキテクチャ

Keycloakは、Red HatがスポンサーするオープンソースのIAMソリューションであり、OpenID Connect、OAuth 2.0、SAML 2.0といった標準プロトコルに準拠した認証・認可サービスを提供します。これにより、様々なアプリケーションやサービスに対してシングルサインオン（SSO）環境を構築し、セキュアなアクセス管理を実現できます。

主要コンポーネントと設計思想

Keycloakの基本的な概念は「レルム（Realm）」を中心に構成されます。レルムは、ユーザー、ロール、クライアント、IDプロバイダーなどの認証・認可に関連する設定を論理的に分離するテナントのようなものです。

• ユーザー（Users）: Keycloakで管理される個人またはシステムのアカウント。
• ロール（Roles）: ユーザーに付与される権限の集合。レルムロールとクライアントロールがあります。
• クライアント（Clients）: Keycloakに認証・認可を要求するアプリケーションやサービス（Webアプリケーション、SPA、ネイティブアプリなど）。
• IDプロバイダー（Identity Providers）: 既存の認証基盤（LDAP、Active Directory、ソーシャルログインなど）と連携するための仕組み。
• イベント（Events）: 認証成功・失敗、ユーザー登録などのイベントを記録し、監査ログや外部システム連携に利用できます。

アーキテクチャ面では、KeycloakはWildFly（現在ではQuarkusベースへの移行が進んでいます）アプリケーションサーバー上で動作し、ユーザー情報や設定情報をデータベースに永続化します。PostgreSQL、MySQL、Oracleなど、主要なリレーショナルデータベースに対応しており、公共システムで利用されるデータベースとの互換性も高いです。プラグイン可能なサービスプロバイダーインターフェース（SPI）により、カスタム認証フロー、ユーザー貯蔵庫（User Storage Provider）、イベントリスナーなどの拡張が容易に行えます。

公共システム要件との適合性

公共システムは高いセキュリティ、コンプライアンス、信頼性が求められます。Keycloakはこれらの要件に対して以下の点で適合性を示します。

セキュリティ機能

• 多要素認証（MFA）: TOTP（Time-based One-Time Password）ベースのMFAを標準でサポートし、FIDO2/WebAuthnへの対応も進んでいます。これにより、認証の堅牢性を高めることが可能です。
• きめ細やかなアクセス制御: ロールベースのアクセス制御（RBAC）に加え、OpenID ConnectのScopeやOAuth 2.0のPermisssionsを活用し、リソースに対する細やかなアクセス制御を実装できます。
• シングルサインオン（SSO）: ユーザーは一度ログインするだけで、連携する複数の公共サービスにアクセスできるため、利便性を向上させつつ、セキュリティポリシーの一元管理が可能になります。
• APIセキュリティ: OAuth 2.0のクライアントクレデンシャルグラントやJWT（JSON Web Token）によるアクセストークン発行を通じて、バックエンドAPIへのセキュアなアクセスを提供します。
• 監査ログ: 認証、認可、ユーザー管理に関するあらゆるイベントを記録し、詳細な監査証跡を提供します。これは、セキュリティインシデント発生時の調査や、コンプライアンス要件への対応に不可欠です。

コンプライアンスとライセンス

Keycloakは主要な標準プロトコルに準拠しており、国際的なセキュリティ標準やガイドライン（例: NIST SP 800-63 Digital Identity Guidelines）への対応を支援します。ライセンスはApache License 2.0であり、公共システムを含む幅広い用途で利用可能であり、商用製品への組み込みも許容されます。特定の法規制や内部監査要件に対する適合性は、Keycloakの提供する機能と運用体制を総合的に評価し、適切な設定とポリシー適用によって達成されます。

長期サポートとインフラ制約

Red HatはKeycloakを基盤とした商用製品「Red Hat Single Sign-On」を提供しており、これにより長期的なサポートと安定した運用が見込めます。オープンソースコミュニティ自体も活発であり、継続的な開発とセキュリティパッチの提供が期待できます。 また、Keycloakはコンテナ技術（Docker/Kubernetes）との親和性が高く、オンプレミス環境や特定のインフラ制約下でのデプロイメントも容易です。オフライン環境においても、適切なキャッシュ戦略とデータベース設定を行うことで、外部ネットワークへの依存を最小限に抑えた運用が可能です。

性能・スケーラビリティ・信頼性

Keycloakは、大規模なユーザーベースと高い認証要求に耐えうるように設計されています。

• クラスタリング: 複数のKeycloakインスタンスをクラスタリングすることで、ロードバランシングとフェイルオーバーを実現し、システムの可用性とスケーラビリティを向上させます。通常、JGroupsを基盤とした通信でノード間の状態を同期します。
• データベースの選択肢: パフォーマンス要件に応じて、適切なデータベースを選択し、チューニングすることが可能です。
• 大規模環境での実績: Red Hat Single Sign-Onとしてのエンタープライズ利用実績も豊富であり、数百万ユーザー規模の環境でも安定稼働しています。
• 高可用性（HA）構成: 複数のKeycloakノードと外部ロードバランサー、共有データベースを組み合わせることで、ノード障害時でもサービスを継続できる高可用性構成を構築できます。

既存システム連携・互換性

公共システムでは、既存のレガシーシステムや他機関のシステムとの連携が不可欠です。Keycloakは多様な連携方法を提供します。

• LDAP/Active Directory連携: 既存の組織内LDAPサーバーやActive Directoryと連携し、ユーザー情報を同期・認証に利用できます。これにより、既存のID管理基盤を活かしつつ、KeycloakのSSO機能などを導入することが可能です。
• SAML/OpenID Connect: 多くのエンタープライズアプリケーションやクラウドサービスがサポートするSAML 2.0やOpenID Connectプロトコルを通じて、シームレスなSSO連携を実現します。レガシーシステムがSAMLをサポートしていれば、KeycloakをIDプロバイダーとして利用できます。
• カスタムSPIによる拡張: 特定の公共システムに特化した認証ロジックやユーザー貯蔵庫が必要な場合、KeycloakのSPIを活用してカスタムプロバイダーを開発し、連携機能を拡張することが可能です。例えば、住民票情報に基づく認証や、特定のICカード認証など、独自の認証フローを組み込むことが考えられます。

導入・運用・実装難易度

Keycloakの導入と運用には、IAMに関する専門知識とJavaアプリケーションの運用経験が推奨されますが、公式ドキュメントが充実しており、比較的容易に着手できます。

インストールと初期設定

Dockerコンテナイメージやスタンドアロンディストリビューションが提供されており、手軽に環境を構築できます。 例えば、Dockerでの基本的な起動は以下のコマンドで可能です。

docker run -p 8080:8080 -e KEYCLOAK_ADMIN=admin -e KEYCLOAK_ADMIN_PASSWORD=admin --name keycloak quay.io/keycloak/keycloak:latest start-dev

このコマンドで開発モードのKeycloakインスタンスが起動します。本番環境では、データベース接続設定やHTTPS有効化、クラスタリング設定などが必須となります。

レルムとクライアントの設定例

Keycloakの管理コンソールからレルムを作成し、その中にクライアント（アプリケーション）を登録します。

クライアント登録時の主要な設定項目: * Client ID: アプリケーションを一意に識別するID。 * Client Protocol: openid-connectまたはsamlを選択。 * Access Type: public（SPAなど）、confidential（Webアプリなど、クライアントシークレットを使用）、bearer-only（リソースサーバー用）。公共システムではconfidentialが推奨されるケースが多いです。 * Valid Redirect URIs: 認証後にリダイレクトを許可するURI。セキュリティ上、厳密に指定します。

アプリケーション連携の概要

アプリケーション側では、Keycloakが提供するアダプターライブラリ（Java、Node.jsなど）や、標準プロトコル（OpenID Connect/OAuth 2.0）に対応した汎用ライブラリを使用してKeycloakと連携します。

例えば、OpenID Connectを用いるWebアプリケーションの基本的な認証フローは以下のようになります。

1. ユーザーがWebアプリケーションにアクセス。
2. WebアプリケーションはKeycloakの認証エンドポイントにリダイレクト。
3. Keycloakでユーザーが認証（ユーザー名/パスワード、MFAなど）。
4. 認証成功後、Keycloakは認可コードをWebアプリケーションに発行し、リダイレクト。
5. Webアプリケーションは認可コードとクライアントシークレットを用いてKeycloakのトークンエンドポイントからアクセストークンとIDトークンを取得。
6. Webアプリケーションはトークンを検証し、ユーザー情報に基づいてセッションを確立。

運用上の注意点

• バックアップ: Keycloakの設定情報とユーザーデータが保存されるデータベースの定期的なバックアップは必須です。
• 監視: KeycloakのログやJVMメトリクスを監視し、異常を早期に検知できる体制を構築します。PrometheusやGrafanaといったOSS監視ツールとの連携も可能です。
• バージョンアップ: 定期的なバージョンアップにより、セキュリティパッチ適用と新機能の恩恵を受けます。メジャーバージョンアップ時には、互換性に関するドキュメントを確認し、テスト環境での十分な検証が求められます。
• カスタマイズ: SPIによる拡張を行う場合は、Keycloakの内部実装を理解し、将来のバージョンアップ時に互換性の問題が生じないよう、注意深く設計する必要があります。

コミュニティ・エコシステム

Keycloakは活発なオープンソースコミュニティに支えられています。

• 開発の活発さ: GitHubのリポジトリは継続的に更新され、頻繁にリリースが行われています。
• 公式ドキュメント: 詳細な管理者ガイド、開発者ガイド、APIドキュメントが提供されており、導入・運用・開発の参考になります。
• コミュニティフォーラム/メーリングリスト: 疑問点の解決や情報共有のためのプラットフォームが充実しています。
• 関連ツール: Keycloak Gatekeeper（リバースプロキシとしてKeycloakの認証を利用）など、エコシステムを補完するツールも存在します。

代替技術との比較

Keycloakと同様の機能を提供するIAMソリューションは多岐にわたります。

他のOSS IAMソリューションとの比較

• FreeIPA: Linux環境に特化したID管理ソリューションで、Kerberos、LDAP、DNSなどを統合します。Keycloakがよりアプリケーションレベルの認証認可に強みがあるのに対し、FreeIPAはOSレベルのID管理やホスト認証に強みがあります。公共システムにおいて、既存のLinuxサーバー群の管理とアプリケーション認証を統合的に考える場合に検討されます。
• OpenLDAP: 純粋なLDAPサーバーであり、ユーザー情報の貯蔵庫としての役割が主です。KeycloakはOpenLDAPをユーザー貯蔵庫として利用しつつ、認証フローやプロトコル変換を行う「IDプロバイダー」として機能します。

商用IDaaS/IAMソリューションとの比較

商用製品（Okta, Auth0, Azure ADなど）と比較した場合、Keycloakは以下のメリット・デメリットがあります。

• メリット:
  • コスト: ライセンス費用がかからず、運用コストを抑えられます。
  • 柔軟性: 全てのソースコードが公開されており、必要に応じて内部を深く理解し、カスタマイズ（SPI拡張）することが可能です。特定の公共システム要件に合わせた独自の認証フローやデータ連携が求められる場合に有効です。
  • オンプレミスデプロイメント: クラウドに依存せず、閉域網や厳格なデータ主権要件を持つオンプレミス環境にデプロイできます。
  • ベンダーロックイン回避: 特定ベンダーのサービスに依存せず、将来的な移行や技術選択の自由度が高いです。
• デメリット:
  • 運用負荷: サーバーやデータベースの構築・運用、セキュリティパッチ適用など、システム管理者の負担が生じます。
  • 機能実装の手間: 一部の高度な分析機能やレポーティング機能は、商用製品に比べて手動での設定や別途ツールとの連携が必要となる場合があります。
  • 専門知識: 導入・運用にはKeycloakおよびIAMプロトコルに関する専門知識が求められます。

公共システムにおいては、データの機密性、システムの独立性、長期的な運用コスト、そして既存インフラとの互換性を総合的に考慮し、Keycloakのようなオンプレミスデプロイ可能なOSSの選択が有効なケースが多く存在します。

まとめと今後の展望

Keycloakは、OpenID Connect、OAuth 2.0、SAML 2.0といった標準プロトコルへの準拠、多要素認証、SSO、きめ細やかなアクセス制御といった機能を包括的に提供し、公共システムに求められる高いセキュリティ要件と信頼性に応える優れたIAMソリューションです。 既存のLDAP/Active Directoryとの連携やカスタムSPIによる拡張性により、公共分野でしばしば直面する多様なシステム連携や固有の認証要件にも柔軟に対応できます。

運用には専門知識が求められますが、充実したドキュメントと活発なコミュニティ、そしてRed Hatによる商用サポートの存在は、公共システムでの長期的な利用において大きな安心材料となります。 クラウドサービスへの移行が進む中でも、KeycloakのようなOSSは、オンプレミス環境でのセキュアなID管理や、ハイブリッドクラウド環境における認証基盤の統合において、引き続き重要な役割を担うことでしょう。公共システムのエンジニアにとって、KeycloakはID管理とアクセス制御の課題を解決するための強力な選択肢となり得ます。