OpenSSL EVPインタフェースを使用した耐量子暗号アルゴリズム署名
環境
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| OS | Ubuntu Server 24.04 |
| OpenSSL | 3.6.0 |
| liboqs | 0.15.0 |
| oqs-provider | 0.10.0 |
必要なツールのインストール
sudo apt update
sudo apt install -y \
build-essential cmake ninja-build \
autoconf automake libtool git unzip
環境準備
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作業用ディレクトリの作成
作業ディレクトリを $HOME/work とし、その下の chroot にライブラリやヘッダファイルを格納することを想定しています。
cd ~ mkdir -p work/chroot cd work export INSTALL_DIR=$(pwd)/chroot -
OpenSSL のインストール
wget https://github.com/openssl/openssl/archive/refs/tags/openssl-3.6.0.tar.gz tar zxf openssl-3.6.0.tar.gz cd openssl-openssl-3.6.0/ ./config --prefix=$INSTALL_DIR --openssldir=$INSTALL_DIR/ssl make -j$(nproc) make install cd .. -
liboqs のインストール
wget https://github.com/open-quantum-safe/liboqs/archive/refs/tags/0.15.0.tar.gz \ -O liboqs-0.15.0.tar.gz \ --no-check-certificate tar zxf liboqs-0.15.0.tar.gz cd liboqs-0.15.0 mkdir build && cd build cmake -GNinja \ -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$INSTALL_DIR \ -DBUILD_SHARED_LIBS=ON \ -DOQS_USE_OPENSSL=OFF \ .. ninja ninja install cd ../.. -
oqs-provider のインストール
wget https://github.com/open-quantum-safe/oqs-provider/archive/refs/tags/0.10.0.tar.gz \ -O oqs-provider-0.10.0.tar.gz \ --no-check-certificate tar zxf oqs-provider-0.10.0.tar.gz cd oqs-provider-0.10.0 mkdir build && cd build cmake -GNinja \ -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$INSTALL_DIR \ -DOPENSSL_ROOT_DIR=$INSTALL_DIR \ -DCMAKE_PREFIX_PATH=$INSTALL_DIR \ .. ninja ninja install cd ../..
サンプルコードのビルドと実行
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サンプルコード
c title="mldsa44_sample.c"#include <stdio.h> #include <string.h> #include <openssl/provider.h> #include <openssl/evp.h> #include <openssl/err.h> // エラーハンドリング用マクロ #define HANDLE_ERROR() \ do { \ fprintf(stderr, "Error at line %d\n", __LINE__); \ ERR_print_errors_fp(stderr); \ return 1; \ } while (0) int main() { OSSL_PROVIDER *oqsprov = NULL; OSSL_PROVIDER *defprov = NULL; EVP_PKEY_CTX *pctx = NULL; EVP_PKEY *pkey = NULL; EVP_MD_CTX *mdctx = NULL; const char *alg_name = "mldsa44"; // ML-DSA-44 アルゴリズム名 const char *message = "This is a message signed by ML-DSA-44."; unsigned char *sig = NULL; size_t sig_len = 0; int ret = 1; // 終了コード (0: 成功, 1: 失敗) printf("--- OpenSSL EVP with ML-DSA-44 Sample ---\n"); // 1. プロバイダーのロード // oqsprovider (PQCアルゴリズム用) oqsprov = OSSL_PROVIDER_load(NULL, "oqsprovider"); if (oqsprov == NULL) { fprintf(stderr, "Failed to load oqsprovider\n"); HANDLE_ERROR(); } // defaultプロバイダー (乱数生成等の基本機能用) defprov = OSSL_PROVIDER_load(NULL, "default"); if (defprov == NULL) { fprintf(stderr, "Failed to load default provider\n"); HANDLE_ERROR(); } printf("[Success] Providers loaded.\n"); // 2. 鍵ペアの生成 (ML-DSA-44) // コンテキストの作成 pctx = EVP_PKEY_CTX_new_from_name(NULL, alg_name, NULL); if (pctx == NULL) HANDLE_ERROR(); // 鍵生成の初期化 if (EVP_PKEY_keygen_init(pctx) <= 0) HANDLE_ERROR(); // 鍵生成の実行 printf("Generating Key Pair (%s)...\n", alg_name); if (EVP_PKEY_keygen(pctx, &pkey) <= 0) HANDLE_ERROR(); printf("[Success] Key Pair generated.\n"); // 3. 署名の作成 mdctx = EVP_MD_CTX_new(); if (mdctx == NULL) HANDLE_ERROR(); // 署名コンテキストの初期化 (ML-DSAはダイジェストを指定せずNULLにするのが一般的) if (EVP_DigestSignInit(mdctx, NULL, NULL, NULL, pkey) <= 0) HANDLE_ERROR(); // 署名サイズの取得 (1回目) if (EVP_DigestSign(mdctx, NULL, &sig_len, (const unsigned char *)message, strlen(message)) <= 0) HANDLE_ERROR(); // メモリ確保 sig = OPENSSL_malloc(sig_len); if (sig == NULL) HANDLE_ERROR(); // 署名の実行 (2回目) if (EVP_DigestSign(mdctx, sig, &sig_len, (const unsigned char *)message, strlen(message)) <= 0) HANDLE_ERROR(); printf("[Success] Message signed. Signature size: %zu bytes.\n", sig_len); // 4. 署名の検証 // 検証用にコンテキストをリセット（または再作成） EVP_MD_CTX_reset(mdctx); if (EVP_DigestVerifyInit(mdctx, NULL, NULL, NULL, pkey) <= 0) HANDLE_ERROR(); printf("Verifying signature...\n"); int verify_result = EVP_DigestVerify(mdctx, sig, sig_len, (const unsigned char *)message, strlen(message)); if (verify_result == 1) { printf("\n[RESULT] Signature Verification: OK (Success)\n"); ret = 0; } else { printf("\n[RESULT] Signature Verification: FAILED\n"); HANDLE_ERROR(); } // クリーンアップ OPENSSL_free(sig); EVP_MD_CTX_free(mdctx); EVP_PKEY_free(pkey); EVP_PKEY_CTX_free(pctx); OSSL_PROVIDER_unload(oqsprov); OSSL_PROVIDER_unload(defprov); return ret; } -
ビルド
# パスの設定 export INSTALL_DIR=$HOME/work/chroot export LD_LIBRARY_PATH=$HOME/work/chroot/lib:$HOME/work/chroot/lib64:$LD_LIBRARY_PATH # ビルド gcc -o mldsa44_sample mldsa44_sample.c \ -I$INSTALL_DIR/include \ -L$INSTALL_DIR/lib64 \ -lssl -lcrypto -Wl,-rpath,$INSTALL_DIR/lib64 -
実行結果
# ./mldsa44_sample --- OpenSSL EVP with ML-DSA-44 Sample --- [Success] Providers loaded. Generating Key Pair (mldsa44)... [Success] Key Pair generated. [Success] Message signed. Signature size: 2420 bytes. Verifying signature... [RESULT] Signature Verification: OK (Success)