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IPFSによるコンテンツ配信と位置情報ベースのアクセス制御機構の検討

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IPFS
位置情報
アクセス制御
コンテンツ配信
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はじめに

この記事は ChatGPT によって生成・校正されています。

IPFS (InterPlanetary File System) は、HTTP に代わる分散型コンテンツ配信基盤として急速に注目を集めています。本稿では IPFS と位置情報ベースのアクセス制御を組み合わせたコンテンツ配信モデルを提案し、その意義と実装例を示します。

1. 背景と目的

1.1 従来課題

  • サーバ依存による単一障害点
  • CDN 契約・運用コスト
  • 改ざん検知の難しさ

1.2 IPFS による改善

  • P2P による耐障害性
  • 近傍ノードからの取得で自然なキャッシュ
  • CID で同一性を検証

1.3 追加で必要となる機構

  • 分散環境に対応した認可モデル
  • 利用地域での配信制御
  • 地域限定公開などきめ細かい制御

特にローカルイベントや地域限定サービスでは「配信は分散的に行いたいが、視聴できるユーザは地理的に制限したい」という要求が高まっています。そこで本稿では、IPFS の利点を活かしつつジオフェンス (位置情報) を用いたアクセス制御を組み込む方法を検討します。

本稿のゴール

  • IPFS の基礎と運用時の注意点を整理する。
  • 位置情報ベースアクセス制御の設計パターンを示す。
  • Node.js で動作する最小構成サンプルを提示し、セキュリティ課題を議論する。

2. 技術基礎

2.1 IPFS の仕組み (超要約)

  • CID (Content Identifier)：コンテンツのハッシュ値であり、不変の参照子。
  • DHT (分散ハッシュテーブル)：CID からノードを検索するルーティング層。
  • ピニング：ノードが自発的にデータを保持し続ける設定。
  • 検証：取得したブロックのハッシュが CID と一致するか検証し改ざんを防止。

2.2 位置情報ベースのアクセス制御

  • ジオフェンス：緯度経度 + 半径またはポリゴンで領域を定義。
  • 取得 API：Web ブラウザなら Geolocation API、モバイルなら OS ネイティブ API を利用。
  • 判定アルゴリズム：ハーヴァシン距離計算、ポイントインポリゴンなど。
  • 注意：ブラウザの位置情報はユーザ操作で偽装可能なため、完全なアクセス制限とはみなさず“抑制策”として扱う。

3. システム構成とデータフロー

ポイントは暗号化鍵をサーバ側で保持し、ジオフェンスを通過したクライアントのみが復号に必要なパラメータ (IV・Auth Tag・KEY) を受け取れるようにすることです。

4. Node.js サンプル実装

想定ユースケース：東京駅から半径 500 m 圏内だけで限定公開した画像や PDF を配信する。

4.1 依存ライブラリ

npm i express ipfs-http-client dotenv

4.2 ソースコード (server.js)

require('dotenv').config();
const express = require('express');
const crypto = require('crypto');
const { create } = require('ipfs-http-client');

const app = express();
const ipfs = create({ url: process.env.IPFS_API || 'http://localhost:5001/api/v0' });

// 東京駅 (緯度経度) & 半径 [m]
const GEO_RULE = { lat: 35.681236, lon: 139.767125, radius: 500 };

// 32byte 鍵を .env の SECRET から導出 (環境変数が無い場合は起動拒否)
if (!process.env.AREA_SECRET) throw new Error('Specify AREA_SECRET in .env');
const KEY32 = crypto
  .createHash('sha256')
  .update(process.env.AREA_SECRET)
  .digest(); // 32 bytes

app.use(express.raw({ type: 'application/octet-stream', limit: '20mb' }));

/** Haversine 距離 [m] */
function distanceMeters(lat1, lon1, lat2, lon2) {
  const R = 6371000; // 地球半径 [m]
  const φ1 = (lat1 * Math.PI) / 180;
  const φ2 = (lat2 * Math.PI) / 180;
  const Δφ = ((lat2 - lat1) * Math.PI) / 180;
  const Δλ = ((lon2 - lon1) * Math.PI) / 180;
  const a = Math.sin(Δφ / 2) ** 2 + Math.cos(φ1) * Math.cos(φ2) * Math.sin(Δλ / 2) ** 2;
  return 2 * R * Math.atan2(Math.sqrt(a), Math.sqrt(1 - a));
}

function insideFence(lat, lon) {
  return distanceMeters(lat, lon, GEO_RULE.lat, GEO_RULE.lon) <= GEO_RULE.radius;
}

/**
 * アップロード用エンドポイント
 * - ボディ: ファイルのバイナリ
 * - レスポンス: { cid, iv, tag }
 */
app.post('/upload', async (req, res) => {
  const iv = crypto.randomBytes(12); // GCM 96bit IV
  const cipher = crypto.createCipheriv('aes-256-gcm', KEY32, iv);
  const encrypted = Buffer.concat([cipher.update(req.body), cipher.final()]);
  const tag = cipher.getAuthTag();

  const { cid } = await ipfs.add(encrypted);
  return res.json({ cid: cid.toString(), iv: iv.toString('hex'), tag: tag.toString('hex') });
});

/**
 * ダウンロード用エンドポイント
 * - URL   : /download/:cid/:iv/:tag?lat=...&lon=...
 * - 成功時: 復号済みバイナリ
 */
app.get('/download/:cid/:iv/:tag', async (req, res) => {
  const { cid, iv, tag } = req.params;
  const { lat, lon } = req.query;
  if (!insideFence(Number(lat), Number(lon))) return res.status(403).send('Out of geofence');

  const chunks = [];
  for await (const chunk of ipfs.cat(cid)) chunks.push(chunk);
  const encrypted = Buffer.concat(chunks);

  const decipher = crypto.createDecipheriv('aes-256-gcm', KEY32, Buffer.from(iv, 'hex'));
  decipher.setAuthTag(Buffer.from(tag, 'hex'));
  const decrypted = Buffer.concat([decipher.update(encrypted), decipher.final()]);
  res.type('application/octet-stream').send(decrypted);
});

app.listen(3000, () => console.log('🚀 http://localhost:3000'));

4.3 ポイント解説

項目 解説
AES-256-GCM IV + Auth Tag を併送し改ざん検知を実現
キー管理 鍵はサーバの環境変数にのみ保持し、クライアントに渡さない
ジオフェンス 距離計算はハーヴァシン公式で十分だが、精度が要求される場合は geodesy ライブラリ推奨

⚠️ ブラウザの位置情報は改ざん可能なため、高価値データ保護には JWT, OAuth, 証明書ピンニング等を併用してください。

5. 今後の課題と展望

  • マルチリージョン対応：複数ジオフェンスを動的に切り替える API 設計
  • オフライン検証：デバイス内部での自己復号を可能にする場合、秘密分散や ZK-SNARKs など検討
  • プライバシー配慮：位置情報をサーバに保持せずに可否判定だけ行う仕組み（例: ブラインド署名）

6. まとめ

  • IPFS によるコンテンツ配信は耐障害性・耐検閲性に優れる
  • 位置情報ベースの暗号化 + ジオフェンス判定 で地域限定配信が可能に
  • セキュリティ担保には鍵管理と位置情報の真正性確認が必須

参考文献・リンク

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