From 43e33e6b0ebd0edb11e038a713f1a4f6e6ec0742 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Jianye Gao Date: Thu, 10 Jul 2025 18:57:18 +0800 Subject: [PATCH 1/2] Add doc for ML-DSA post-quantum algorithm --- docs/features/ml_dsa.md | 91 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 91 insertions(+) create mode 100644 docs/features/ml_dsa.md diff --git a/docs/features/ml_dsa.md b/docs/features/ml_dsa.md new file mode 100644 index 00000000..ec4eb5c4 --- /dev/null +++ b/docs/features/ml_dsa.md @@ -0,0 +1,91 @@ +--- +sidebar_position: 999 +--- +# 在Tongsuo中使用ML-DSA后量子签名算法 + +本文旨在介绍如何在Tongsuo中使用ML-DSA后量子数字签名算法。 + +## 1 ML-DSA算法 + +**ML-DSA (Module-Lattice-based Digital Signature Algorithm)**，其更广为人知的名字是 **CRYSTALS-Dilithium**，是一种后量子密码学 (Post-Quantum Cryptography, PQC) 数字签名算法。它的设计目标是在可预见的未来，抵御来自传统计算机和量子计算机的双重攻击，以取代目前广泛使用的 RSA 和 ECDSA 等签名方案。 + +该算法由美国国家标准与技术研究院 (NIST) 在其后量子密码学标准化竞赛中，最终选定为数字签名的首要标准，并正式发布为 **FIPS 204** 标准。 + +### 核心特点 + +* **抗量子攻击**： + 传统的签名算法（如 RSA、ECDSA）的安全性依赖于大数分解或离散对数等数学难题，这些问题在强大的量子计算机上可被 Shor 算法有效破解。ML-DSA 的安全性则基于“模块格 (Module Lattice)”上的数学难题，如**带错误模块学习 (Module-LWE)** 和**模块最短独立向量 (Module-SIVP)** 问题。这些问题被认为即使对于量子计算机也难以解决。 + +* **标准化与权威性**： + 作为 NIST PQC 竞赛的获胜者，ML-DSA 经过了全球密码学界多年的严格审查和分析，其安全性和性能得到了广泛认可。NIST 的标准化使其成为未来政府和商业应用中的首选签名算法。 + +* **性能与效率**： + 与其他后量子签名方案相比，ML-DSA 在性能和签名大小之间取得了出色的平衡。它的签名和验证速度非常快，使其适用于对性能要求较高的场景。虽然其签名体积比 ECDSA 大，但在可接受的范围内，远小于其他一些后量子候选方案。 + +* **安全级别**： + ML-DSA 提供了多个不同的安全级别（如 Level 2, 3, 5），分别对应 AES-128、AES-192 和 AES-256 的经典安全强度，以满足不同应用场景的安全需求。 + +### ML-DSA的变体 +下表列出了由 NIST 在 **FIPS 204** 标准中最终确定的三种 ML-DSA 变体及其关键参数。其中最常用的变体是 ML-DSA-65，因为它在安全级别、性能和签名大小之间提供了最佳平衡。 + +| 变体名称 | NIST 安全等级 | 可比拟的经典安全强度 | 公钥大小 (字节) | 私钥大小 (字节) | 签名大小 (字节) | +|:--- |:---:|:---:|:---:|:---:|:---:| +| **ML-DSA-44** | **等级 2** | ≈ AES-128 | 1,312 | 2,560 | 2,420 | +| **ML-DSA-65** | **等级 3** | ≈ AES-192 | 1,952 | 4,032 | 3,309 | +| **ML-DSA-87** | **等级 5** | ≈ AES-256 | 2,592 | 4,896 | 4,627 | + + + + +## 2 构建方式 + +相关 PR 链接：[#742](https://github.com/Tongsuo-Project/Tongsuo/pull/742)。 + +Tongsuo默认实现了ML-DSA-65变体，ML-DSA算法默认关闭，可以通过编译选项开启。 + +```bash +./config enable-ml_dsa +make -j +make install +``` + +## 3 使用示例 + +Tongsuo支持使用EVP接口调用ML-DSA，下面给出一个使用ML-DSA进行签名的示例。 + +```c +uint8_t m[99] = {0}; +uint8_t context[16] = {0}; +int ret = 0; +size_t sig_len = 0; + +// 生成密钥 +EVP_PKEY *pkey = EVP_PKEY_Q_keygen(NULL, NULL, "ML-DSA-65"); + +// 初始化签名上下文 +EVP_PKEY_CTX *sctx = EVP_PKEY_CTX_new_from_pkey(NULL, pkey, NULL); +EVP_PKEY_sign_init(sctx); +// 传入context-string +OSSL_PARAM params[2]; +params[0] = OSSL_PARAM_construct_octet_string(OSSL_SIGNATURE_PARAM_CONTEXT_STRING, context, sizeof(context)); +params[1] = OSSL_PARAM_construct_end(); +EVP_PKEY_CTX_set_params(sctx, params); +// 获取签名长度 +EVP_PKEY_sign(sctx, NULL, &sig_len, m, sizeof(m)); +uint8_t *sig = OPENSSL_malloc(sig_len); +// 生成签名 +EVP_PKEY_sign(sctx, sig, &sig_len, m, sizeof(m)); + +// 初始化验签上下文 +EVP_PKEY_CTX *vctx = EVP_PKEY_CTX_new_from_pkey(NULL, pkey, NULL); +EVP_PKEY_verify_init(vctx); +// 传入context-string +EVP_PKEY_CTX_set_params(vctx, params); +// 验证签名 +ret = EVP_PKEY_verify(vctx, sig, sig_len, m, sizeof(m)); + +EVP_PKEY_CTX_free(sctx); +EVP_PKEY_CTX_free(vctx); +EVP_PKEY_free(pkey); +OPENSSL_free(sig); +``` From 646387ba4479f72752c0db6468d2535e1c3306b1 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: "Cheng (Vince) Hong" <35251608+vincehong@users.noreply.github.com> Date: Wed, 9 Jul 2025 21:52:13 +0800 Subject: [PATCH 2/2] Update community.md, add new PMC --- docs/developers/community.md | 1 + 1 file changed, 1 insertion(+) diff --git a/docs/developers/community.md b/docs/developers/community.md index 0d57a1ca..96f86771 100644 --- a/docs/developers/community.md +++ b/docs/developers/community.md @@ -22,3 +22,4 @@ title: 社区 | 金添 | 问天量子 | jintian@qasky.com | | 张志磊 | 360 | zhangzhilei@360.cn | | 李昆阳 | 豪符检测 | li_kunyang@cdhfct.com | +| 徐峥 | 浪潮信息 | xuzheng@ieisystem.com |