SPIとは？ 10分でわかりやすく解説

ネットワークの脅威が増える中で、単純な「送信元／宛先IP・ポート番号だけを見る」ファイアウォールでは、通信の正当性を判断しきれない場面が出てきます。そこで基本機能として押さえておきたいのが、SPI（Stateful Packet Inspection）です。SPIは通信の“状態（セッション）”を追跡しながらパケットを検査し、手順に合わない不正な通信を遮断しやすくします。この記事では、SPIの定義・仕組み・導入の考え方・運用上の注意点まで、読了後に「自社の要件でSPIをどう位置づけるべきか」を判断できるように整理します。

SPIとは何か？

SPI（Stateful Packet Inspection）は、ファイアウォールの代表的な方式の一つで、“通信の状態”を保持してパケットを判定する点に特徴があります。たとえばTCP通信は、接続確立（SYN→SYN/ACK→ACK）を経てデータが流れ、最後に切断されます。SPIはこの流れ（状態遷移）を追跡し、状態として不自然なパケット（確立していないのにデータが来る等）を遮断します。

SPIの正式名称と意味

SPIはStateful Packet Inspection（ステートフル・パケット・インスペクション）の略称です。日本語では「状態を保持したパケット検査」などと訳されます。ポイントは“stateful”で、単発のパケットだけでなく、通信の前後関係（文脈）を踏まえることにあります。

SPIの役割と機能

SPIの役割は、ネットワーク境界での基本的な防御力を上げることです。特に重要なのは次の2つです。

1. ステート（状態）テーブルの管理：通信の開始・継続・終了を追跡し、正当な通信の“戻り”を判断できるようにする
2. 状態不整合の遮断：手順に合わないパケット（不自然なフラグや順序）を拒否し、攻撃や誤設定の影響を減らす

補足すると、SPIは「アプリケーションの中身（ペイロード）を深く読む」ことが主目的ではありません。SPIはあくまでヘッダ情報＋状態（セッション）で判断します。アプリケーション識別やコンテンツ検査は、DPIやNGFW（次世代ファイアウォール）の領域になります。

SPIが必要とされる背景

パケットフィルタリングだけの設計では、現実的な運用が難しくなることがあります。典型例は「外部サイトへアクセスしたときの戻り通信」です。戻り通信を単純ルールで許可しようとすると、許可範囲が広がりがちで、結果として攻撃トラフィックを通す余地が増えます。SPIは、内側から開始された通信の戻りだけを状態テーブルで許可できるため、ルール設計を現実的にしつつ安全性を保ちやすくなります。

SPIを利用するメリット

ただし、SPIは“万能の防御”ではありません。暗号化通信が主流の現在、ペイロード検査には別レイヤーの対策が必要です。SPIは通信の整合性と最小権限の入口を作る技術として捉えると、期待値が適切になります。

SPIの仕組みと動作原理

SPIは、パケットのヘッダ情報を確認しつつ、通信がどの状態にあるかをステートテーブルで管理して判断します。ここを押さえると、設定やトラブルシュートの考え方が整理できます。

パケットのヘッダ情報の検査

SPIは、送信元IP／宛先IP、送信元ポート／宛先ポート、プロトコル（TCP/UDP/ICMPなど）といったヘッダ情報を検査します。ここでの判断は次の2段階です。

• ポリシー（ルール）に合致するか：許可された通信かどうか
• 状態テーブルと整合するか：その通信の“今の状態”として正しいパケットかどうか

たとえばTCPのSYNが来た場合、許可ルールに合致し、かつ新規セッションとして扱える条件なら通します。一方、確立していないのにACK付きデータが来るなど、状態として不自然なら拒否しやすくなります。

TCPコネクションの状態管理

TCPでは、接続確立・維持・切断の流れが明確です。SPIはこの流れを追跡し、代表的には次のような不整合を検知しやすくします。

• コネクション未確立なのにデータが流れる（手順不整合）
• 切断後に通信が続く（セッション不整合）
• 異常なフラグや順序（環境によっては攻撃や誤設定の兆候）

現場では、ここにタイムアウト設計が絡みます。セッションを短くしすぎると正当な通信が途切れ、長くしすぎるとセッション枯渇やリスク増大につながります。SPIは“状態を見る”分、タイムアウトや同時セッション上限の設計が品質を左右します。

UDPやICMPの扱い

UDPはTCPのように確立手順がありません。そのためSPI製品は一般的に、一定時間内の通信を関連づけて“擬似的に状態管理”します。DNSやNTP、VoIPなど、UDPを使う業務通信も多いため、UDPのタイムアウトや例外設計を誤ると「通信は許可しているのに不安定」という状態が起きやすくなります。

不正なパケットの遮断方法

SPIが不正と判断したパケットへの対応は、一般的に次のような形になります（製品・設定で差があります）。

1. 破棄（Drop）：静かに捨てる
2. 拒否応答（Reject）：TCP RSTなどで明示的に拒否する
3. ログ出力：拒否理由や関連セッション情報を記録する

運用上は、拒否ログの“理由”が追えることが重要です。攻撃なのか、設定ミスなのか、経路変更の影響なのかは、理由が見えないと切り分けが長期化します。

SPIとDPIの違い

SPIとDPI（Deep Packet Inspection）は目的が異なります。混同すると「SPIでアプリ制御までできるはず」と期待がズレやすいので、役割分担を明確にします。

暗号化が主流の現在、DPIで中身を見るにはTLS復号が絡むことが多く、運用設計の負担が増えます。まずSPIで境界の基本を固め、必要に応じて上位機能を重ねる、という順序のほうが現実的です。

SPIを導入する方法

SPI導入は、製品選定だけでなく「設計・設定・運用」がセットです。SPIは“状態”を扱うため、構成要素（経路、冗長化、NATなど）との整合を取って初めて安定します。

SPIに対応したファイアウォールの選定

SPIに対応したファイアウォールの選定では、次の観点が実務的です。

• 実効性能：スループットだけでなく、同時セッション数・新規セッション確立性能も見る
• 冗長化（HA）：フェイルオーバー時のセッション維持（同期方式・切替時間）
• ログ運用：外部転送、検索性、アラート連携（SIEM等）
• 運用性：権限分離、変更管理、設定差分の追跡
• サポート：障害時の切り分け支援、アップデート提供

特に、同時セッション数の余裕がないと、平常時は動いていても負荷ピークで破綻します。DDoS対策というよりも、“正常通信を落とさない”設計の観点で重要です。

ファイアウォールの設定方法

SPIを効果的にするには、セキュリティポリシーを前提に、次の順で設定を固めると破綻しにくくなります。

1. ネットワーク境界（ゾーン）設計：どこを内外として扱うか
2. デフォルト方針：原則拒否（必要な通信のみ許可）を基本にする
3. 許可ルール：業務要件の通信に絞り、例外を増やしすぎない
4. セッション関連：タイムアウト、上限値、例外（長時間通信など）
5. 管理系：管理画面の到達制御、権限、監査ログ、MFA

運用上のコツは、例外ルールを“増やし続ける”設計にしないことです。例外は棚卸しされない限り残り続け、攻撃面（アタックサーフェス）を広げます。

SPIのログ管理とモニタリング

SPIは導入して終わりではなく、ログで価値が出ます。最低限、次の視点を運用ルール化すると実効性が上がります。

• 拒否ログ：拒否理由と対象通信（宛先・ポート・ゾーン）を定期レビューする
• セッション状況：同時セッション数、新規セッション数、タイムアウト多発を監視する
• 変更管理：設定変更と事象（通信断・遅延）を関連づけて追跡できるようにする

特に、拒否が増えるときは「攻撃」「誤設定」「経路変更」「サーバ側の挙動変化」など複数原因があり得ます。ログの粒度が適切だと、切り分けが短くなります。

注意点とセキュリティ対策

SPI導入・運用でつまずきやすいポイントを、先に押さえておきます。

• 設定ミス：過剰許可、古い例外ルール放置、ゾーン設計の曖昧さ
• 経路の非対称（Asymmetric Routing）：往復が別経路だと状態追跡が崩れやすい
• NATや負荷分散：状態管理と相性があり、構成に応じた設計が必要
• セッション枯渇：ピーク時の同時セッション数不足、タイムアウト不適切
• 管理面の侵害：管理画面露出、弱い認証、権限過大付与

対策としては、定期レビュー（棚卸し）、構成の整合（経路・HA・NAT）、監視（セッション・拒否理由）、管理面強化（MFA・到達制限）をセットで回すことが重要です。

まとめ

SPI（Stateful Packet Inspection）は、通信の“状態（セッション）”を追跡しながらパケットを検査するファイアウォール方式です。単純なパケットフィルタリングよりも、戻り通信の扱いと状態不整合の遮断に強みがあります。一方で、暗号化通信の中身を検査する技術ではないため、WAFやIPS/EDRなどとの役割分担を前提に、多層防御の土台として位置づけるのが現実的です。導入時は製品選定だけでなく、ルール設計、セッション関連パラメータ、ログ運用、経路・冗長化構成の整合まで含めて設計し、運用で実効性を保つことが重要です。

SPIに関するよくある質問（FAQ）