WAFとは何？仕組みや導入方法などわかりやすく解説！

はじめに

WAF（Web Application Firewall、ウェブアプリケーションファイアウォール）は、ウェブアプリケーションを守るための高度なセキュリティ技術です。
近年、インターネットを利用するサービスが急速に発展し、それに伴ってウェブアプリケーションの役割が増大しています。
しかし、利便性や機能性を追求するあまり、ウェブアプリケーションは複雑化し、その結果として多くの脆弱性を抱えるようになりました。
サイバー攻撃がますます高度化・巧妙化する中で、ウェブアプリケーションのセキュリティ対策は一層重要視されるようになっています。

ウェブアプリケーションは、一般的にインターネットを介してさまざまなユーザーからアクセスされ、データの送受信が頻繁に行われます。
そのため、悪意ある攻撃者がウェブアプリケーションの脆弱性を突いて攻撃を仕掛けるケースは後を絶ちません。
代表的な攻撃には、クロスサイトスクリプティング（XSS）、SQLインジェクション、クロスサイトリクエストフォージェリ（CSRF）などが挙げられ、
これらの攻撃はウェブアプリケーションの機能やデータを不正に利用するだけでなく、利用者の個人情報を流出させたり、システムの運用を停止させたりする重大な影響を及ぼします。

WAFは、これらの脅威に対抗するために設計されており、ウェブアプリケーションと利用者との間で行われる通信を監視・分析します。
通信内容を検査することで、攻撃の兆候がある通信をリアルタイムで遮断したり、異常な動作を防止したりすることができます。
具体的には、WAFはHTTPリクエストのパターンを解析し、不正なコードや異常な挙動を含む通信を検出します。
これにより、ウェブアプリケーションが攻撃者に悪用されるのを未然に防ぎ、セキュリティを強化するのです。

WAFは、他のセキュリティ対策と異なり、ウェブアプリケーション特有の攻撃に焦点を当てているため、ウェブサイト運営者にとって特に重要です。
例えば、ファイアウォールや侵入防止システム（IPS）はネットワーク層での攻撃を防ぐものですが、WAFはアプリケーション層での攻撃に対応します。
これにより、ウェブアプリケーションを狙った高度な攻撃にも対応可能となり、ウェブサイトの信頼性を確保することができます。

ただし、WAFはウェブアプリケーションの脆弱性そのものを根本的に解決するものではありません。
あくまで運用面での防御策として、攻撃の影響を最小限に抑えるための技術です。
実際、ウェブアプリケーションの開発においては、セキュアコーディングを徹底し、脆弱性を未然に防ぐことが最善の対策とされていますが、
開発の現場ではリリース後に脆弱性が発見されることが少なくありません。
このような状況において、WAFは即時に脆弱性を修正することが難しい場合でも、迅速に攻撃から守るための有効な対策となります。

また、WAFはコンプライアンスの観点からも重要です。例えば、クレジットカード業界のセキュリティ基準であるPCI-DSSでは、
定期的なアプリケーションコードの見直しを行うか、もしくはWAFを導入することが義務付けられています。
これにより、個人情報や機密データを保護するためのセキュリティ対策として、WAFが広く採用されています。

本記事では、WAFの基本的な仕組みや効果、実際の導入事例について詳しく解説するとともに、
進化の過程についても触れ、現代のサイバーセキュリティにおけるWAFの役割について理解を深めていただきます。
WAFの導入を検討する企業にとっては、どのような利点があるのか、またどのような点に注意すべきかを把握することで、
セキュリティ対策の選択肢として最適な判断を下せるでしょう。

WAFの概要

WAFの役割

WAF（Web Application Firewall）は、ウェブアプリケーションの脆弱性を狙ったサイバー攻撃を防御するためのセキュリティ技術です。
現在、多くのウェブアプリケーションは、ユーザーに便利な機能を提供するために複雑化しており、その分脆弱性のリスクも高まっています。
これらの脆弱性は、攻撃者にとって魅力的な標的となり、ウェブアプリケーションのセキュリティを確保することがますます重要になっています。

WAFは、ウェブアプリケーションに対する攻撃を防ぐために、通信内容をリアルタイムで監視・分析し、攻撃とみなされる通信を遮断する機能を持っています。
具体的には、クロスサイトスクリプティング（XSS）やSQLインジェクションといった、ウェブアプリケーションの脆弱性を悪用する代表的な攻撃に対して有効です。
これらの攻撃は、ウェブページに悪意のあるスクリプトを埋め込んだり、データベースに不正なクエリを実行したりすることで、機密情報を盗んだりシステムに損害を与えたりする危険があります。
WAFはこのような攻撃を事前に検知し、ウェブアプリケーションが攻撃者に利用されることを防ぐのです。

また、WAFは個人情報が悪意のある第三者に送信されないようにするためにも活用されます。
例えば、クレジットカードの番号や個人番号（マイナンバー）といった機密情報が攻撃者に渡ってしまうと、利用者に深刻な被害をもたらす可能性があります。
WAFを導入することで、こうした個人情報が含まれる通信内容を機械的に検査し、不正な通信が行われないようにすることが可能です。
その結果、ウェブサイトの信頼性を維持し、利用者が安全にサービスを利用できる環境を提供することができます。

通常のファイアウォールとの違い

一般的なファイアウォールは、ネットワークセキュリティの基本的な要素として、LAN（ローカルエリアネットワーク）とインターネットの境界に設置されます。
その主な役割は、ネットワークを流れるパケットを監視し、不正なアクセスをブロックすることです。ファイアウォールはネットワーク層やトランスポート層の
通信を制御することで、ネットワーク全体を保護する役割を果たします。これにより、ネットワークへの侵入を防ぎ、内部システムの安全性を保つことができます。

一方、WAFはウェブアプリケーションに特化した防御を行うセキュリティ技術であり、通常のファイアウォールとは異なる役割を担います。
WAFはアプリケーション層で動作し、HTTPやHTTPSを介して行われる通信を分析します。
通信内容を詳細に解析し、ウェブアプリケーションの脆弱性を悪用した攻撃を検出・遮断することで、ウェブアプリケーションを保護します。
通常のファイアウォールでは防ぐことができない、ウェブアプリケーション固有の攻撃を対象としているため、ウェブアプリケーション層のセキュリティを強化する重要な役割を果たします。

具体的に言えば、通常のファイアウォールは、ネットワークレベルでの通信制御に優れていますが、ウェブアプリケーションの内容までは監視・制御できません。
そのため、例えば攻撃者が正規の通信を装ってウェブアプリケーションに悪意のあるデータを送信した場合、通常のファイアウォールではそれを検知することができない場合があります。
WAFはそのような高度な攻撃にも対応し、ウェブアプリケーションの安全性を確保するための補完的なセキュリティ対策として機能します。

WAFの仕組み

通信の検査と処理方法

WAFはウェブアプリケーションと利用者の間で行われる通信を監視し、不正な通信を検出・処理するために多層的な検査メカニズムを持っています。
通信の検査は主にブラックリストとホワイトリストの2つのアプローチを利用して行われます。
ブラックリスト型の検査では、既知の攻撃パターンをリストに登録しておき、通信内容がそのパターンに一致した場合に遮断します。
これは、SQLインジェクションやクロスサイトスクリプティング（XSS）といった一般的な攻撃を効果的に防ぐ方法です。一方、
ホワイトリスト型の検査では、安全と認められた通信のみを許可し、それ以外は遮断します。この方法は、より厳密なセキュリティが求められる場合に利用されます。

検査の結果に基づき、WAFは通信をさまざまに処理します。攻撃の兆候が見られる通信は即座に遮断され、不正なリクエストがウェブアプリケーションに到達するのを防ぎます。
また、特定の条件に応じて、通信をそのまま通過させることも可能です。例えば、正規の利用者からの通常のリクエストである場合、
WAFは通信を通過させ、ウェブアプリケーションの処理が継続されます。さらに、WAFはエラー応答を返す機能も備えており、攻撃者に対してシステム情報を露呈しないようにすることで、
システムの安全性を強化します。

WAFは、通信内容を解析して一部を書き換えることで、攻撃を無効化することも可能です。例えば、悪意のあるコードが含まれている場合は、そのコードを除去した上で通信を通過させることがあります。
これにより、利用者の利便性を損なうことなくセキュリティを確保することができます。また、すべての通信内容や処理結果はログとして記録され、後から分析するために活用されます。
このように、WAFは通信をリアルタイムで検査し、適切な処理を行うことでウェブアプリケーションの安全を守っています。

攻撃を防ぐ機能

WAFには、多様な攻撃を防ぐための高度な防御機能が搭載されています。代表的なものに、CSRF（クロスサイトリクエストフォージェリ）攻撃の防御があります。
CSRF攻撃とは、利用者が意図しない操作を第三者が実行させる攻撃のことで、WAFはリクエストの正当性を確認することでこの攻撃を防ぎます。
具体的には、セッション管理を強化し、リクエストが正当な利用者からのものかどうかを判別する仕組みを備えています。

さらに、画面遷移の正当性を確認する機能もあります。この機能は、利用者が意図した操作通りに画面が遷移しているかを監視し、
攻撃者がウェブアプリケーションの動作を不正に制御することを防ぎます。これにより、ウェブアプリケーションが想定外の挙動をしないように保護します。

WAFは、攻撃を防ぐだけでなく、不正な通信が検出された際に管理者に通知を送ることができます。メールや他の通知手段を用いて管理者にリアルタイムでアラートを発信するため、
迅速な対応が可能です。加えて、すべての検査結果や処理内容はログとして記録され、分析や監査に役立ちます。このログは、不審な動きが見られた場合に
その原因を突き止めたり、将来の攻撃に備えたりする際に重要な情報源となります。

WAFは、ホワイトリストやブラックリストを自動更新する機能も備えています。サイバー攻撃の手口は日々進化しているため、
常に最新の情報を反映することで、より効果的な防御が可能になります。これにより、WAFは新しい攻撃パターンにも迅速に対応し、
ウェブアプリケーションを継続的に守ることができます。これらの多彩な防御機能を組み合わせることで、WAFは高度なセキュリティを実現しています。

WAFの導入方法

ウェブサーバにインストールする場合

WAFをウェブサーバに直接インストールする方法は、セキュリティ対策を比較的簡単に導入できる利点があります。
特に、ウェブサーバがHTTPSに対応している場合、WAFはそのままHTTPS通信の内容を検査することができるため、データの暗号化や通信の安全性を確保しながら攻撃を防ぐことが可能です。
これにより、ウェブアプリケーションの利用者が安心してサービスを利用できる環境を提供できます。

しかし、この方法にはいくつかの欠点も存在します。まず、WAFの動作環境がウェブサーバの環境に依存するため、
特定のサーバ構成や設定に対応するための調整が必要になることがあります。さらに、複数のウェブサーバがある場合は、
それぞれのサーバにWAFを個別に導入しなければならないため、運用コストが増加する可能性があります。
また、WAFがウェブサーバのリソースを使用するため、パフォーマンスの劣化が発生することも考えられます。
高負荷なウェブアプリケーションの場合は特に、サーバの処理能力に影響を与える可能性があるため、導入前にパフォーマンスの影響を十分に検討する必要があります。

別サーバに設置する場合

WAFをウェブサーバとインターネットの間に別のサーバとして設置する方法は、複数のウェブサーバを一括で防御できるという大きな利点があります。
この方法を採用することで、セキュリティ管理が一元化され、複数のウェブサーバを持つ大規模なシステムでも効率的に防御を行うことができます。
特に、ネットワークベンダーがWAFを提供する場合、そのベンダーのサービスを利用することで簡単に導入できるため、セキュリティ対策を強化する手間が軽減されます。

ただし、別サーバにWAFを設置する場合は、ネットワーク構成の見直しが必要となることがあります。
既存のネットワーク環境にWAFを組み込む際には、通信経路やセキュリティポリシーの再設計が求められる場合があり、
その結果として導入の手間が増加することがあります。また、WAFの導入によってウェブサイト全体の可用性が劣化するリスクも考慮しなければなりません。
例えば、WAFが障害を起こした場合にはウェブアプリケーションの可用性に影響を与える可能性があるため、
高可用性を確保するための冗長構成や負荷分散の仕組みを導入することが推奨されます。

このように、WAFを導入する方法にはそれぞれ利点と欠点があります。どちらの方法が最適かは、ウェブサイトの規模やセキュリティ要件、
ネットワーク構成の複雑さなどに応じて慎重に選択する必要があります。事前に十分な計画を立てることで、効率的かつ効果的なセキュリティ対策を講じることが可能です。

WAFの進化

第1世代 WAF

WAFはその登場以来、サイバー攻撃の進化に伴い発展を遂げてきました。第1世代 WAFは、基本的にブラックリストとホワイトリストを利用した攻撃検知技術を採用していました。
管理者が事前に定義した不正な通信パターン（ブラックリスト）と、許可された安全な通信パターン（ホワイトリスト）を基に通信を分析し、
攻撃を検知・遮断する仕組みです。例えば、SQLインジェクションやクロスサイトスクリプティング（XSS）といった既知の攻撃を防ぐために、
これらの攻撃パターンを登録し、通信内容を比較することで不正な動作を防ぐ役割を果たしていました。

しかし、第1世代 WAFにはいくつかの限界がありました。特に大きな課題は、誤検知率の高さです。
登録されたパターンに基づいて攻撃を検知するため、正規の通信を攻撃として誤検知するケースが頻発しました。
これにより、ウェブアプリケーションの利用者にとって不便な状況が生じ、ユーザー体験の質が低下することが問題視されました。
さらに、攻撃パターンの数が増えるにつれて、WAFのパフォーマンスが劣化するという問題もありました。
多数のパターンをリアルタイムで比較する処理はサーバに大きな負荷を与え、システム全体の効率を低下させる結果となったのです。

第2世代 WAF

こうした課題に対応するために登場したのが第2世代 WAFです。この世代のWAFは、より高度な機能として、リスト自動作成機能を備えるようになりました。
この機能は、ウェブアプリケーションの通信を一定期間モニタリングし、安全と判断された通信パターンをホワイトリストとして自動生成する仕組みです。
これにより、手動でリストを設定する手間が軽減され、運用の効率化が図られました。さらに、自動で作成されたリストを使用することで、より柔軟に攻撃を防ぐことができるようになりました。

しかし、第2世代 WAFも完全な解決策とはなりませんでした。パフォーマンスの劣化や誤検知の問題は引き続き存在し、
新しい攻撃手法に対して柔軟に対応することが難しいという課題が残りました。特に、攻撃者が変化する手口を使ってきた場合、
従来のブラックリスト・ホワイトリストによる防御では限界がありました。さらに、管理者が依然として手動で設定を調整する必要があり、
全体的な運用負担が軽減されるわけではなかったのです。

第3世代 WAF

これらの課題を解決するために進化したのが第3世代 WAFです。この世代のWAFは、複数の攻撃検知技術を組み合わせた
複合的な攻撃検知メカニズムを導入し、従来よりも正確に攻撃を検知することができるようになりました。
第1世代や第2世代と異なり、第3世代 WAFはブラックリスト検知だけでなく、ホワイトリスト検知、そしてWebトラフィックコンテンツ分析といった多角的な手法を活用しています。
これにより、誤検知率が大幅に低減し、ユーザー体験を損なわずにセキュリティを維持することが可能になりました。

さらに、第3世代 WAFはパフォーマンスの向上にも成功しました。攻撃パターンを最小限に絞りつつ、変種攻撃にも迅速に対応できるようになり、
システムの負荷を抑えつつ高度な防御を実現しています。これにより、WAFの導入が大規模なウェブアプリケーションにとっても現実的な選択肢となり、
安全かつスムーズな運用が可能となりました。

WAFの導入ケースと利点

WAFを導入する主な理由

WAF（Web Application Firewall）は、特定の状況や要件に応じてウェブサイト運営者が導入を検討する重要なセキュリティ対策の一つです。
脆弱性修正がすぐに行えない場合や、セキュリティにかかるコストを抑えたい場合、あるいは業界のセキュリティ基準に準拠する必要がある場合に特に有効です。
ここでは、WAFを導入する主な理由について詳しく説明します。

脆弱性修正が困難な場合

現実的なシナリオとして、ウェブアプリケーションの脆弱性が発見された場合でも、即座に修正できない状況がしばしば発生します。
例えば、アプリケーションがビジネス上重要な役割を担っており、停止することができない場合があります。
また、脆弱性を修正するためには大規模なコード変更が必要となる場合もあり、開発リソースの不足や技術的な制約から修正作業が遅れることもあります。
このような状況で、WAFを導入することで脆弱性を悪用した攻撃を防ぎつつ、システムの運用を継続することが可能です。
WAFは即座に防御を提供し、修正が完了するまでの間、ウェブアプリケーションを守るバリアとして機能します。

コスト面での利点

セキュリティ対策のコストは企業にとって大きな負担となる場合があります。ウェブアプリケーションの脆弱性を修正するには、開発者によるコードレビューやテストが必要であり、
そのためのリソースや時間を確保することが難しいことも少なくありません。こうしたケースでは、WAFの導入・運用がコスト効率の良い解決策となります。
WAFを設置することで、開発コストや運用負担を大幅に削減しながら、セキュリティを確保することができます。
特に、中小規模のウェブサイトやリソースが限られているプロジェクトでは、WAFの導入は費用対効果の高い選択肢となります。
さらに、外部ベンダーによるWAFサービスを利用することで、セキュリティ対策の運用を専門家に任せることも可能です。

PCI-DSSなどのセキュリティ基準への対応

金融業界やEコマース業界では、クレジットカード情報を扱うために厳しいセキュリティ基準への準拠が求められます。
その代表的な基準がPCI-DSS（Payment Card Industry Data Security Standard）です。
PCI-DSSでは、クレジットカード情報の安全性を確保するために、定期的なアプリケーションコードの見直しかWAFの導入のいずれかを行うことが義務付けられています。
これにより、顧客の機密情報を保護し、サイバー攻撃からの被害を未然に防ぐことが求められます。

WAFを導入することで、PCI-DSSの要件を満たしつつ、迅速なセキュリティ対策を講じることが可能です。
特に、企業が広範なコードレビューを実施するのが難しい場合、WAFは実装面の負担を軽減しつつ、コンプライアンス要件を満たす効果的な手段となります。
また、PCI-DSS以外のセキュリティ基準にも対応することができるため、業界ごとの規制を遵守しつつ、リスクを最小限に抑えることができるのです。

このように、WAFはさまざまな導入ケースにおいて、柔軟かつ効果的なセキュリティソリューションとして機能します。
そのため、企業は自身のセキュリティニーズや予算に合わせて、WAFの導入を検討することで、安全なウェブサービスの提供を実現することが可能です。

代表的なオープンソースのWAF

ModSecurity（Trustwave）

ModSecurityは、最も広く利用されているオープンソースのWAFの一つであり、Trustwaveが提供しています。
このソフトウェアは、Apache、Nginx、IISなどのウェブサーバで動作し、ウェブアプリケーションを様々な攻撃から保護するための柔軟なセキュリティ対策を提供します。
ModSecurityは、高度なルールベースの攻撃検知エンジンを搭載しており、クロスサイトスクリプティング（XSS）、SQLインジェクション、
CSRF（クロスサイトリクエストフォージェリ）などの一般的な脅威を防ぐことが可能です。

ModSecurityは、リクエストとレスポンスの検査、ログ出力、カスタムルールの作成などの多彩な機能を持ち、
高度なセキュリティニーズにも対応できます。また、OWASP ModSecurity Core Rule Set（CRS）と呼ばれるルールセットが提供されており、
これを利用することで、よく知られた攻撃手法に対する防御を簡単に強化することが可能です。
ModSecurityはコミュニティによって積極的にメンテナンスされており、新しい脅威への迅速な対応が期待できます。

WebKnight（AQTRONIX）

WebKnightは、AQTRONIXが提供するオープンソースのWAFで、特にIIS（Internet Information Services）環境で動作するように設計されています。
WebKnightは、ウェブアプリケーションに対する攻撃を検出・遮断するための包括的なセキュリティ機能を備えており、
バッファオーバーフロー、ディレクトリトラバーサル、SQLインジェクション、XSSといった脅威からウェブサーバを保護します。

WebKnightは、高度にカスタマイズ可能なルールセットを提供しており、管理者が特定のセキュリティニーズに合わせて設定を調整することができます。
また、管理者に対するアラート機能やログ記録機能が充実しているため、攻撃が発生した場合に迅速な対応が可能です。
WebKnightは、IISサーバを利用する企業や組織にとって、手軽に導入できるWAFソリューションとして人気があります。
さらに、簡単なインストールと構成が可能でありながら、高度な保護を提供する点が特徴です。

これらのオープンソースWAFは、それぞれ異なるウェブサーバ環境に適したソリューションを提供しており、セキュリティニーズに応じて選択することが可能です。
ModSecurityは複数のウェブサーバでの使用に適しており、WebKnightはIIS環境向けに特化しているため、利用する環境や要件に合わせて選定することが推奨されます。

まとめ

WAF（Web Application Firewall）は、ウェブアプリケーションのセキュリティを確保するための重要な技術であり、
脆弱性を悪用した多様な攻撃からアプリケーションを守る役割を担っています。クロスサイトスクリプティング（XSS）やSQLインジェクションなど、
ウェブアプリケーション固有の脅威が増加する中で、WAFはその防御手段として欠かせない存在です。
通信をリアルタイムで検査し、異常を検知して迅速に遮断することで、ウェブサイト運営者が安心してサービスを提供できる環境を整えます。

WAFの導入方法には、ウェブサーバに直接インストールする方法と、別サーバに設置する方法がありますが、それぞれに利点と欠点が存在します。
導入する環境やセキュリティニーズに応じて適切な選択を行うことが重要です。さらに、進化を遂げたWAFはAIやマシンラーニングを活用しており、
複雑化するサイバー攻撃にも柔軟に対応できるようになっています。これにより、誤検知の低減やパフォーマンス向上が実現され、より安全なウェブアプリケーションの運用が可能です。

また、コスト面での利点や、PCI-DSSなどのセキュリティ基準への対応を考慮する場合、WAFは非常に効果的なソリューションとして位置付けられます。
セキュリティ対策は継続的な課題であり、ウェブアプリケーションを保護するための運用面での対策を講じることは不可欠です。
ModSecurityやWebKnightといったオープンソースのWAFは、導入のハードルが低く、多くのウェブサイト運営者にとって実用的な選択肢となっています。

最後に、ウェブアプリケーションの安全性を確保するためには、WAFだけに頼るのではなく、開発段階でのセキュアコーディングや
定期的な脆弱性診断といった多層的なセキュリティ対策を組み合わせることが理想です。WAFはその一部として、迅速かつ効果的に脅威から保護する手段であり、
ウェブアプリケーションを取り巻く脅威に対抗するための強力なツールとなります。企業や組織は、自身のセキュリティポリシーやリスク評価に基づき、
最適なセキュリティ対策を選定することが求められます。

ゼロデイ攻撃とは何？対策や実例などわかりやすく解説！