仮想化ベースのセキュリティ（VBS）とは？企業が知るべき次世代保護機能を分かりやすく解説

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仮想化ベースのセキュリティ（VBS）は、Windows 10・11に搭載された次世代のセキュリティ機能で、ハイパーバイザーを活用してシステムを多層的に保護する技術です。この記事では、VBSの基本概念から具体的な機能、企業導入のメリットと注意点まで、IT管理者が知るべき重要なポイントを詳しく解説します。VBSを理解することで、従来のセキュリティ対策では防ぎきれない高度な脅威への対策が可能になり、企業のセキュリティレベルを大幅に向上させることができます。

1. 仮想化ベースのセキュリティ（VBS）とは何か

1.1 VBSの基本概念と定義

仮想化ベースのセキュリティ（VBS：Virtualization-based Security）は、ハイパーバイザー技術を活用してWindowsオペレーティングシステムのセキュリティを強化する最新の保護機能です。VBSは、CPUの仮想化拡張機能を利用して、通常のWindows環境とは分離された安全な実行環境を作り出します。

この技術の核心は、システムの重要なコンポーネントを物理的なハードウェアレベルで保護することにあります。従来のソフトウェアベースのセキュリティ対策では防ぎきれなかった高度な攻撃に対しても、ハードウェアレベルでの分離により確実な保護を実現します。

VBSを構成する主要な要素として、以下の技術が組み合わされています。

1.2 従来のセキュリティ技術との違い

従来のセキュリティ対策は、主にソフトウェアレイヤーで動作するアンチウイルスソフトやファイアウォールに依存していました。しかし、これらの技術には根本的な限界がありました。

従来の保護機能は攻撃者と同じオペレーティングシステム上で動作するため、管理者権限を取得した攻撃者によってセキュリティ機能そのものが無効化される可能性があります。特に、カーネルレベルでの攻撃やルートキットによる侵入に対しては、十分な保護を提供できませんでした。

VBSは、この問題を根本的に解決します。ハイパーバイザーがオペレーティングシステムよりも下位のレイヤーで動作するため、たとえ攻撃者がシステム管理者権限を取得してもVBSの保護機能を迂回することは極めて困難です。

具体的な違いを以下の表で比較します。

1.3 Microsoft Windows 10・11での実装

MicrosoftはWindows 10から本格的にVBSを導入し、Windows 11ではさらに強化された機能を提供しています。Windows 10では、Enterprise版とEducation版でVBSの全機能が利用可能であり、Pro版では一部機能が制限されています。

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Windows 11では、セキュリティを重視した設計により、TPM 2.0とSecure Bootが標準要件として設定されており、VBSによる保護がより効果的に機能するように設計されています。

各Windowsバージョンでの実装状況は以下の通りです。

企業環境でVBSを最大限に活用するためには、適切なハードウェア要件を満たすパソコンの選択が重要です。特に、第8世代以降のIntel CPUまたはAMD Ryzen 2000シリーズ以降のプロセッサを搭載したシステムが推奨されます。これらの要件を満たすビジネス向けパソコンを選択することで、VBSの恩恵を最大限に享受できます。

2. VBSの仕組みとハイパーバイザーの役割

仮想化ベースのセキュリティ（VBS）は、従来のオペレーティングシステムレベルでの保護を超えた、より深いレベルでのセキュリティ機能を提供します。この技術の核心となるのが、ハイパーバイザーを活用した隔離技術とSecure Kernelの実装です。

2.1 ハイパーバイザーによる隔離技術

VBSにおけるハイパーバイザーは、物理的なハードウェアとオペレーティングシステムの間に位置する薄い仮想化レイヤーとして機能します。このハイパーバイザーは「Type-1ハイパーバイザー」または「ベアメタルハイパーバイザー」と呼ばれる形式で、ハードウェア上で直接動作します。

従来の仮想化技術では、複数の仮想マシンを動作させることが主な目的でしたが、VBSでは異なる目的で使用されます。ここでは、通常のWindows環境とセキュリティが重要な機能を分離して実行することが主要な役割となります。

このハイパーバイザーによる分離により、悪意のあるソフトウェアがシステムの深部に侵入したとしても、セキュリティ機能が動作する領域には到達できない仕組みが構築されます。

2.2 Secure Kernelの動作原理

Secure Kernelは、VBSの中核となる技術要素です。通常のWindowsカーネルとは分離された、独立したカーネル環境として動作し、最も機密性の高いセキュリティ機能を安全な環境で実行します。

Secure Kernelの動作は、以下のような階層構造で理解できます。最下層にハイパーバイザーが位置し、その上に通常のWindowsカーネルとSecure Kernelが並行して動作します。この構造により、通常のWindowsカーネルが攻撃を受けたとしても、Secure Kernelで動作するセキュリティ機能は影響を受けません。

Secure Kernelは、特権レベルでの実行が必要な重要なセキュリティタスクを処理します。具体的には、認証情報の保護、デジタル署名の検証、暗号化処理などの機能を、外部からの干渉を受けることなく安全に実行できる環境を提供します。

また、Secure KernelとWindowsカーネル間の通信は、厳格に制御されたインターフェースを通じてのみ行われます。この仕組みにより、通常のアプリケーションやマルウェアが、直接Secure Kernelにアクセスすることは不可能になります。

2.3 メモリ保護とカーネル分離

VBSにおけるメモリ保護機能は、従来のオペレーティングシステムレベルの保護を大幅に強化します。ハードウェアレベルでのメモリ分離により、物理メモリ上でも完全な隔離を実現しています。

メモリ保護の具体的な実装では、以下の技術が組み合わせて使用されます。まず、Intel VT-xやAMD-Vなどの仮想化拡張機能を活用して、メモリアドレス変換テーブルを二重に管理します。これにより、通常のWindowsカーネルからはSecure Kernelが使用するメモリ領域が見えない状態を作り出します。

カーネル分離の実装では、Normal WorldとSecure Worldという概念に基づいた分離アーキテクチャが採用されています。Normal Worldでは通常のWindowsカーネルとアプリケーションが動作し、Secure WorldではSecure Kernelとセキュリティ機能が動作します。

この分離により、例えばカーネルレベルのマルウェアが侵入したとしても、Secure World内のリソースにはアクセスできません。さらに、メモリダンプやデバッグツールを使用したとしても、Secure World内の情報を取得することは技術的に不可能になります。

メモリ保護機能は動的にも機能し、実行時にメモリ領域の権限を変更したり、不正なメモリアクセスを検出したりする機能も提供されます。これらの機能により、ゼロデイ攻撃や未知の脆弱性を悪用した攻撃に対しても高い防御力を発揮します。

3. VBSが提供するセキュリティ機能

仮想化ベースのセキュリティ（VBS）は、ハイパーバイザーレベルでの隔離技術を活用して、従来のソフトウェアベースのセキュリティでは対応困難な高度な脅威から企業のシステムを保護します。VBSが提供する主要なセキュリティ機能は、それぞれが異なる攻撃ベクトルに対応し、多層防御の実現に貢献しています。

これらの機能は単独で動作するのではなく、相互に連携することで包括的なセキュリティ環境を構築します。企業のIT管理者は各機能の特性を理解し、組織のリスクプロファイルに応じて適切に設定することが重要です。

3.1 Credential Guard（資格情報ガード）

Credential Guardは、Windowsの認証情報を仮想化された安全な環境で保護する機能です。従来のWindows環境では、ユーザーの認証情報（パスワードハッシュやKerberosチケット）がメモリ上に平文で保存されることがあり、Pass-the-HashやPass-the-Ticketといった攻撃の標的となっていました。

Credential Guardは、Local Security Authority（LSA）プロセスを仮想化されたSecure Kernel内に隔離することで、これらの攻撃を防御します。具体的には、認証情報の処理を通常のWindows環境から分離し、ハイパーバイザーレベルで保護された環境でのみアクセス可能にします。

この機能により、管理者権限を持つマルウェアであっても、認証情報への直接アクセスが困難になります。特に、標的型攻撃において頻繁に使用される横展開（Lateral Movement）の手法を効果的に阻止できます。

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導入時には、既存のシングルサインオン（SSO）システムやアプリケーションとの互換性を事前に検証する必要があります。一部のレガシーアプリケーションでは、認証方式の変更が必要になる場合があります。

3.2 Device Guard（デバイスガード）

Device Guardは、信頼できるアプリケーションのみの実行を保証するアプリケーション制御機能です。この機能は、Windows Defenderアプリケーション制御（WDAC）とハイパーバイザー保護コードの整合性（HVCI）を組み合わせて実装されています。

従来のホワイトリスト方式とは異なり、Device Guardはカーネルレベルでの保護を提供します。署名されていないコードや改ざんされたコードの実行を仮想化レベルで阻止し、ゼロデイ攻撃や未知のマルウェアに対する防御力を大幅に向上させます。

HVCIは、カーネルモードのコードの整合性を継続的に監視し、実行時にコードの改ざんや不正な修正を検出します。これにより、ルートキットやカーネルレベルのマルウェアによる攻撃を効果的に防御できます。

Device Guardの実装により、企業は実行可能なソフトウェアを厳密に制御できるようになります。開発環境や本番環境において、承認されたアプリケーションのみが動作することを保証し、内部脅威や外部からの侵入によるマルウェア実行を防止します。

ただし、導入には詳細な計画が必要です。組織で使用するすべてのアプリケーションとドライバーの棚卸しを行い、適切なポリシー設定を行わなければ、業務に必要なソフトウェアの実行が阻害される可能性があります。

3.3 Application Guard（アプリケーションガード）

Application Guardは、Webブラウザーを仮想化されたコンテナ内で実行することで、マルウェアからホストシステムを保護する機能です。Microsoft EdgeとInternet Explorerに対応しており、企業環境でのWebブラウジングのセキュリティを大幅に向上させます。

この機能は、信頼できないWebサイトやコンテンツにアクセスする際に、ブラウザープロセスを完全に隔離された環境で実行します。仮にマルウェアがブラウザーの脆弱性を悪用して実行されても、ホストシステムへの影響を完全に遮断できます。

Application Guardは、Windows Hyper-Vテクノロジーを基盤として動作し、軽量な仮想マシン環境を動的に作成します。この環境は、Webセッションの終了とともに破棄され、永続的な感染や横展開のリスクを根本的に排除します。

企業環境では、信頼できる社内サイトと外部サイトを明確に分離し、外部サイトへのアクセス時のみApplication Guardを自動的に有効にできます。これにより、日常的な業務効率を維持しながら、フィッシング攻撃やドライブバイダウンロードから組織を保護できます。

Application Guardの導入により、従来のエンドポイント保護製品では検出困難なゼロデイ攻撃に対しても高い防御力を発揮します。特に、標的型攻撃の初期侵入経路として頻繁に利用されるWebベースの攻撃に対する効果的な対策となります。

ただし、機能の有効化にはハードウェア仮想化支援技術（Intel VT-xまたはAMD-V）が必要であり、メモリ使用量の増加やブラウザー起動時間の延長といったパフォーマンスへの影響も考慮する必要があります。組織のセキュリティ要件と運用効率のバランスを取りながら、段階的な導入を検討することが重要です。

4. 企業がVBSを導入するメリット

仮想化ベースのセキュリティ（VBS）は、従来のセキュリティソリューションでは対応しきれない現代の高度な脅威に対して、企業に革新的な保護機能を提供します。ハイパーバイザーレベルでの強固な隔離技術により、企業のIT環境における多層防御を実現し、セキュリティ態勢の大幅な向上をもたらします。

4.1 高度な脅威からの保護

VBSはカーネルレベルの攻撃やゼロデイ攻撃に対する強固な防御機能を提供し、企業のシステムを様々な高度な脅威から守ります。従来のアンチウイルスソフトウェアでは検出が困難なファイルレス攻撃や、権限昇格攻撃に対しても効果的な保護を実現します。

特に注目すべきは、VBSがハードウェアベースの信頼できる実行環境を活用することで、メモリ破損攻撃やReturn-Oriented Programming（ROP）攻撃を効果的にブロックする点です。これにより、攻撃者がシステムの脆弱性を悪用して悪意のあるコードを実行することを防ぎ、企業の重要なデータとシステムを保護します。

4.2 内部脅威への対策強化

企業にとって深刻な問題となる内部脅威に対して、VBSは管理者権限を持つユーザーによる不正アクセスや機密情報の窃取を効果的に防止します。Credential Guardの機能により、ドメイン資格情報が仮想化されたセキュアな環境に隔離され、特権アカウントの悪用を防ぎます。

また、VBSはパスワードハッシュの抽出やチケット攻撃といった内部脅威による一般的な攻撃手法を無効化します。これにより、内部の悪意のあるユーザーや、内部ネットワークに侵入した外部攻撃者による横展開攻撃を大幅に制限できます。

さらに、Device Guardによってコード整合性チェックが強化されることで、承認されていないソフトウェアの実行を阻止し、内部ユーザーによる不正なアプリケーションのインストールや実行を防止します。これは特に、BYODやリモートワーク環境において重要な保護機能となります。

4.3 コンプライアンス要件への対応

現代の企業は様々な業界規制やデータ保護法規に準拠する必要があり、VBSはGDPR、HIPAA、PCI DSS等の厳格なコンプライアンス要件を満たすための技術的基盤を提供します。仮想化ベースの強固な隔離機能により、機密データの適切な分離と保護を実現します。

監査対応の面でも、VBSは改ざん防止機能とログの完全性保護により、監査ログの信頼性を確保します。ハイパーバイザーレベルでの保護により、管理者権限を持つユーザーでさえもセキュリティログを改ざんすることができなくなり、監査の透明性と信頼性が大幅に向上します。

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また、VBSの導入により、セキュリティインシデントの発生確率が大幅に低下し、データ漏洩によるコンプライアンス違反リスクと関連する罰金や損害を回避できます。これは長期的に見て、企業の信頼性維持とコスト削減に大きく貢献します。

特に金融機関や医療機関など、高度なセキュリティ要件が求められる業界においては、VBSの導入が規制当局からの評価向上につながり、事業継続性の確保に重要な役割を果たします。

5. VBS導入時の注意点と課題

VBSを企業で導入する際には、技術的制約や運用面での課題を事前に理解し、適切な計画を立てることが重要です。特にハードウェア要件やシステムパフォーマンスへの影響、既存環境との互換性について詳しく検討する必要があります。

5.1 システム要件とハードウェア互換性

VBSを正常に動作させるためには、特定のハードウェア機能とBIOS設定が必須となります。これらの要件を満たさない環境では、VBSを有効化することができません。

5.1.1 必要なハードウェア機能

特に古いPCや一部の仮想マシン環境では、これらの機能がサポートされていない場合があります。企業で大規模に導入する前には、全ての対象システムでハードウェア互換性を確認することが必要です。

5.1.2 BIOS/UEFI設定の要件

ハードウェアが対応していても、BIOS/UEFI設定でこれらの機能が無効化されている場合があります。以下の設定項目を有効化する必要があります。

• Intel VT-x または AMD-V の有効化
• Intel VT-d または AMD IOMMU の有効化
• TPM の有効化
• UEFI Secure Boot の有効化
• Legacy Boot モードの無効化

これらの設定変更には管理者権限とBIOSアクセス権が必要であり、リモートワーク環境では設定変更が困難な場合があります。

5.2 パフォーマンスへの影響

VBSの導入は、システムパフォーマンスに一定の影響を与えます。特にCPU使用率とメモリ消費量の増加は避けられない課題として認識する必要があります。

5.2.1 CPU パフォーマンスへの影響

VBSが有効化されると、ハイパーバイザーレイヤーが追加されるため、システム全体のCPU使用率が2-5%程度増加します。特に以下の処理で顕著な影響が現れます。

5.2.2 メモリ使用量の増加

VBSを有効化すると、Secure Kernelとハイパーバイザーの動作により、システムメモリの使用量が50-100MB程度増加します。メモリ容量が限られたシステムでは、この増加が全体的なパフォーマンスに影響を与える可能性があります。

特にCredential GuardやDevice Guardを同時に有効化する場合、追加のメモリ消費が発生するため、8GB以上のメモリ容量を推奨します。

5.3 既存システムとの連携問題

VBSの導入は、既存のシステム構成やソフトウェアに予期しない影響を与える場合があります。特に仮想化環境やセキュリティソフトウェアとの互換性については事前の検証が必要です。

5.3.1 仮想化ソフトウェアとの競合

VBSはハイパーバイザー技術を使用するため、既存の仮想化ソフトウェアと競合する可能性があります。以下のソフトウェアでは特に注意が必要です。

• VMware Workstation Pro（Type-1ハイパーバイザーモード使用時）
• Oracle VirtualBox（VT-x/AMD-V直接使用時）
• BlueStacks（Android エミュレーター）
• Docker Desktop（Hyper-V バックエンド使用時）

これらのソフトウェアを使用している環境では、VBS有効化後に動作不良が発生する場合があるため、代替手段の検討や設定変更が必要になります。

5.3.2 アンチウイルスソフトとの相互作用

一部のアンチウイルスソフトウェアは、VBSの動作に干渉したり、誤検知を起こしたりする場合があります。特に以下の機能で問題が発生しやすくなります。

5.3.3 レガシーアプリケーションの互換性

古いアプリケーションやドライバーソフトウェアの中には、VBSの保護機能により正常に動作しなくなるものがあります。特にカーネルレベルでの動作を要求するソフトウェアでは問題が発生しやすくなります。

具体的には、以下のようなソフトウェアで互換性問題が報告されています。

• 古いバージョンのデバイスドライバー
• システム監視ツール
• パフォーマンス最適化ソフトウェア
• ハードウェア固有の管理ツール

これらの問題を回避するためには、ソフトウェアベンダーからの最新バージョンへの更新や、代替ソフトウェアへの移行を検討する必要があります。導入前には、業務に必要なすべてのアプリケーションでの動作検証を実施することが重要です。

6. VBS導入の手順と設定方法

VBSを企業環境で導入する際は、システムの安定性とセキュリティを確保するため、段階的かつ慎重なアプローチが必要です。ここでは、実際の導入手順を詳しく解説し、設定方法についても具体的に説明します。

6.1 事前準備と要件確認

VBS導入の成功には、事前の要件確認と準備作業が不可欠です。まず、ハードウェアとソフトウェアの両面で必要な条件を満たしているかを確認する必要があります。

ハードウェア要件では、UEFI 2.3.1以降のファームウェア、TPM 2.0、Intel VT-xまたはAMD-V仮想化技術、Second Level Address Translation（SLAT）が必須となります。CPUは64ビットプロセッサが必要で、メモリは最低4GB以上、推奨8GB以上を用意してください。

ソフトウェア要件については、Windows 10 Enterprise版またはWindows 11 Pro版以上が必要です。また、ドメイン環境での運用が前提となるため、Active Directoryの構築も必要になります。

導入前には、現在のシステム構成の詳細な調査を行い、VBSと互換性のないアプリケーションやドライバがないかを確認してください。特に、仮想化技術を使用するソフトウェアとの競合に注意が必要です。

6.2 グループポリシーでの設定

企業環境でのVBS展開には、グループポリシーを活用した一括設定が効率的です。Active Directoryのグループポリシー管理コンソールを使用して、組織全体または特定の部門に対してVBSの設定を適用できます。

まず、グループポリシー管理エディターを開き、新しいグループポリシーオブジェクト（GPO）を作成します。コンピューターの構成から管理用テンプレートに移動し、システム項目の中にあるDevice Guardを選択してください。

VBSを有効にするには、「仮想化ベースのセキュリティを有効にする」ポリシーを「有効」に設定します。このとき、プラットフォームセキュリティレベルは「セキュアブートとDMAの保護」を選択することを推奨します。

Credential Guardの設定では、「Credential Guardの構成」ポリシーを有効にし、「UEFIロックで有効化」を選択します。これにより、資格情報の保護が強化され、Pass-the-Hash攻撃などの高度な脅威に対する防御力が向上します。

設定完了後は、GPOを適切な組織単位（OU）にリンクし、対象となるコンピューターに適用します。設定の反映には再起動が必要になるため、メンテナンス時間を考慮した展開計画を立ててください。

6.3 動作確認とトラブルシューティング

VBS導入後は、正常に動作しているかの確認と、問題が発生した場合のトラブルシューティングが重要です。システム情報ツール（msinfo32）を使用して、VBSが有効になっているかを確認できます。

コマンドプロンプトまたはPowerShellで「msinfo32」を実行し、システム要約の画面で「Hyper-V – VM Monitor Mode Extensions」「Hyper-V – Second Level Address Translation Extensions」「Hyper-V – Virtualization Enabled in Firmware」の項目がすべて「はい」になっていることを確認してください。

PowerShellを管理者権限で実行し、「Get-CimInstance -ClassName Win32_DeviceGuard -Namespace root\Microsoft\Windows\DeviceGuard」コマンドを使用すると、より詳細なVBSの状態を確認できます。SecurityServicesRunningプロパティに「1」（Credential Guard）や「2」（HVCI）が表示されていれば、各機能が正常に動作しています。

よくある問題として、システムの起動時間の延長があります。VBSが有効になると、セキュアカーネルの初期化に時間がかかり、通常より数秒から数十秒程度起動が遅くなる場合があります。これは仕様の範囲内であり、セキュリティ向上のトレードオフとして受け入れる必要があります。

アプリケーションの互換性問題が発生した場合は、Windows イベントビューアーでシステムログとアプリケーションログを確認してください。Code Integrityカテゴリのイベントに注目し、ブロックされたドライバやアプリケーションがないかをチェックします。

パフォーマンスの問題が発生した場合は、リソースモニターやパフォーマンスモニターを使用してCPU使用率、メモリ使用量、ディスクアクセスを監視します。特に仮想化オーバーヘッドによるCPU使用率の増加に注意してください。

トラブルシューティングの最後の手段として、VBSを一時的に無効にして問題の切り分けを行うことも可能です。ただし、セキュリティレベルが低下するため、問題解決後は速やかに再有効化することが重要です。

定期的な監視とメンテナンスも欠かせません。Windows Updateの適用、ファームウェアの更新、セキュリティポリシーの見直しを定期的に実施し、VBSの効果を最大限に活用できる環境を維持してください。

7. まとめ

仮想化ベースのセキュリティ（VBS）は、ハイパーバイザー技術を活用してWindowsシステムに高度なセキュリティ保護を提供する次世代技術です。従来のソフトウェアベースの保護では困難だった、カーネルレベルでの攻撃や高度な持続的脅威（APT）に対して、ハードウェアレベルでの隔離により強固な防御を実現します。Credential GuardやDevice Guard、Application Guardといった機能により、企業の重要な資格情報やシステムリソースを多層的に保護できます。
ただし、VBS機能を最大限活用するには対応するCPUと十分なメモリ容量を備えたハードウェアが必要不可欠です。パフォーマンスへの影響も考慮し、適切なスペックのシステムを選択することが重要です。ゲーミングPC/クリエイターPCのパソコン選びで悩んだらブルックテックPCへ。

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