【PHP8.x】openssl_public_encrypt関数の使い方

<?php

/**
 * PHPのopenssl_public_encrypt関数を使用してデータを公開鍵で暗号化し、
 * その後、対応する秘密鍵で復号化するサンプルコードです。
 * システムエンジニアを目指す初心者にも分かりやすく、一連の処理を示します。
 */
function encryptAndDecryptDataWithOpenSsl(): void
{
    echo "--- OpenSSL 公開鍵暗号化と秘密鍵復号化の例 ---" . PHP_EOL . PHP_EOL;

    // 1. 鍵ペアの生成
    // openssl_pkey_new() を使用して、RSAタイプの秘密鍵と公開鍵のペアを生成します。
    // これはテスト目的であり、本番環境では鍵の適切な管理とより安全な設定が必要です。
    $config = [
        "private_key_bits" => 2048, // 鍵のビット数 (推奨: 2048ビット以上)
        "private_key_type" => OPENSSL_KEYTYPE_RSA, // RSA鍵タイプ
    ];
    $privateKeyResource = openssl_pkey_new($config);

    if ($privateKeyResource === false) {
        echo "エラー: 鍵ペアの生成に失敗しました。" . PHP_EOL . openssl_error_string() . PHP_EOL;
        return;
    }

    // 生成した秘密鍵をPEM形式の文字列として取得
    openssl_pkey_export($privateKeyResource, $privateKeyPem);

    // 生成した公開鍵をPEM形式の文字列として取得
    $publicKeyDetails = openssl_pkey_get_details($privateKeyResource);
    $publicKeyPem = $publicKeyDetails['key'];

    echo "--- 生成された鍵情報 ---" . PHP_EOL;
    echo "秘密鍵 (PEM形式):" . PHP_EOL . $privateKeyPem . PHP_EOL;
    echo "公開鍵 (PEM形式):" . PHP_EOL . $publicKeyPem . PHP_EOL;
    echo PHP_EOL;

    // 2. 暗号化する元のデータ
    $originalData = "This is a confidential message that needs to be secured using RSA encryption.";
    echo "元のデータ: " . $originalData . PHP_EOL;
    echo PHP_EOL;

    // 3. openssl_public_encrypt() を使って公開鍵でデータを暗号化
    // 公開鍵のPEM形式文字列から、OpenSSL関数が使用できるリソース形式に変換します。
    $publicKeyForEncryption = openssl_pkey_get_public($publicKeyPem);
    $encryptedData = ''; // 暗号化されたデータが格納される変数を初期化

    if ($publicKeyForEncryption === false) {
        echo "エラー: 公開鍵リソースの読み込みに失敗しました。" . PHP_EOL . openssl_error_string() . PHP_EOL;
        openssl_free_key($privateKeyResource);
        return;
    }

    // openssl_public_encrypt 関数を呼び出してデータを暗号化します。
    // 第1引数: 暗号化する元の文字列データ
    // 第2引数: 暗号化されたデータが格納される参照変数 ($encryptedDataに結果が代入される)
    // 第3引数: 公開鍵のリソース
    // 第4引数: パディング方式 (OPENSSL_PKCS1_PADDING は最も一般的なRSAパディング方式)
    $encryptionSuccess = openssl_public_encrypt(
        $originalData,
        $encryptedData,
        $publicKeyForEncryption,
        OPENSSL_PKCS1_PADDING
    );

    if ($encryptionSuccess) {
        echo "データの暗号化に成功しました。" . PHP_EOL;
        // 暗号化されたデータはバイナリ形式なので、表示や保存のためにBase64エンコードします。
        echo "暗号化されたデータ (Base64エンコード): " . base64_encode($encryptedData) . PHP_EOL;
        echo PHP_EOL;
    } else {
        echo "エラー: データの暗号化に失敗しました。" . PHP_EOL . openssl_error_string() . PHP_EOL;
        openssl_free_key($privateKeyResource);
        openssl_free_key($publicKeyForEncryption);
        return;
    }

    // 4. openssl_private_decrypt() を使って秘密鍵でデータを復号化 (動作確認のため)
    // 秘密鍵のPEM形式文字列から、OpenSSL関数が使用できるリソース形式に変換します。
    $privateKeyForDecryption = openssl_pkey_get_private($privateKeyPem);
    $decryptedData = ''; // 復号化されたデータが格納される変数を初期化

    if ($privateKeyForDecryption === false) {
        echo "エラー: 秘密鍵リソースの読み込みに失敗しました。" . PHP_EOL . openssl_error_string() . PHP_EOL;
        openssl_free_key($privateKeyResource);
        openssl_free_key($publicKeyForEncryption);
        return;
    }

    // openssl_private_decrypt 関数を呼び出してデータを復号化します。
    // 暗号化時と同じパディング方式を使用する必要があります。
    $decryptionSuccess = openssl_private_decrypt(
        $encryptedData,
        $decryptedData,
        $privateKeyForDecryption,
        OPENSSL_PKCS1_PADDING
    );

    if ($decryptionSuccess) {
        echo "データの復号化に成功しました。" . PHP_EOL;
        echo "復号化されたデータ: " . $decryptedData . PHP_EOL;
        echo PHP_EOL;

        // 元のデータと復号化されたデータが一致するか確認
        if ($originalData === $decryptedData) {
            echo "検証: 元のデータと復号化されたデータは一致します。" . PHP_EOL;
        } else {
            echo "検証エラー: 元のデータと復号化されたデータが一致しません。" . PHP_EOL;
        }
    } else {
        echo "エラー: データの復号化に失敗しました。" . PHP_EOL . openssl_error_string() . PHP_EOL;
    }

    // 使用した鍵リソースを解放します。
    // PHPはスクリプト終了時に自動的に解放しますが、明示的に行うこともできます。
    openssl_free_key($privateKeyResource);
    openssl_free_key($publicKeyForEncryption);
    openssl_free_key($privateKeyForDecryption);

    echo PHP_EOL . "--- 例の終了 ---" . PHP_EOL;
}

// サンプル関数の実行
encryptAndDecryptDataWithOpenSsl();

PHPのopenssl_public_encrypt関数は、指定されたデータを公開鍵で暗号化するために使用されます。この関数で暗号化されたデータは、対応する秘密鍵でのみ復号化可能となり、機密性の高い情報の保護に役立ちます。

引数には、暗号化する元の文字列$data、暗号化結果を格納する参照変数&$encrypted_data、公開鍵のリソース$public_key、およびパディング方式$padding（例: OPENSSL_PKCS1_PADDING）を指定します。関数は、処理の成功時にtrueを、失敗時にfalseを戻り値として返します。

サンプルコードでは、まずopenssl_pkey_newで秘密鍵と公開鍵のペアを生成します。次に、openssl_public_encryptを使って元のデータを生成した公開鍵で暗号化し、結果を$encrypted_dataに格納します。暗号化されたデータはバイナリ形式のため、通常はBase64エンコードして扱われます。さらに、暗号化が正しく行われたかを確認するため、openssl_private_decrypt関数で秘密鍵を使って復号化する一連の処理も示されており、公開鍵暗号化の基本動作を学ぶのに適しています。

<?php

/**
 * 指定されたデータをRSA公開鍵で暗号化します。
 *
 * この関数は、一時的なRSA鍵ペアを生成し、その公開鍵を使用してデータを暗号化します。
 * 暗号化されたデータは、通常、対応する秘密鍵で復号されます。
 *
 * @param string $dataToEncrypt 暗号化する元の文字列データ。
 * @return string|false 暗号化されたデータ（Base64エンコード）、または処理失敗時にfalse。
 */
function encryptDataWithPublicKey(string $dataToEncrypt): string|false
{
    // 1. RSA鍵ペアの生成
    // openssl_pkey_new() は、公開鍵と秘密鍵のペアを生成します。
    // ここでは2048ビットのRSA鍵を生成します。
    $res = openssl_pkey_new([
        'private_key_bits' => 2048,
        'private_key_type' => OPENSSL_KEYTYPE_RSA,
    ]);

    if ($res === false) {
        // 鍵生成に失敗した場合のエラー処理
        error_log("鍵ペアの生成に失敗しました: " . openssl_error_string());
        return false;
    }

    // 2. 生成された鍵ペアから公開鍵の詳細を取得
    // openssl_pkey_get_details() は、鍵の詳細情報を含む配列を返します。
    // 'key' エントリに PEM 形式の公開鍵が含まれています。
    $details = openssl_pkey_get_details($res);
    if ($details === false || !isset($details['key'])) {
        // 公開鍵の取得に失敗した場合のエラー処理
        error_log("公開鍵の取得に失敗しました。");
        openssl_pkey_free($res); // 鍵リソースを解放
        return false;
    }
    $publicKey = $details['key'];

    // 暗号化されたデータを格納するための変数
    $encryptedData = '';

    // 3. openssl_public_encrypt 関数を使用してデータを公開鍵で暗号化
    // 第1引数: 暗号化する元のデータ ($dataToEncrypt)
    // 第2引数: 暗号化されたデータが格納される参照変数 ($encryptedData)
    // 第3引数: 使用する公開鍵 ($publicKey)
    // 第4引数: パディングモード (OPENSSL_PKCS1_PADDING はRSA標準のパディング方式)
    $success = openssl_public_encrypt(
        $dataToEncrypt,
        $encryptedData,
        $publicKey,
        OPENSSL_PKCS1_PADDING
    );

    // 鍵リソースを解放 (メモリリークを防ぐため)
    openssl_pkey_free($res);

    if ($success) {
        // 暗号化されたデータはバイナリ形式のため、表示や転送のためにBase64エンコードします。
        return base64_encode($encryptedData);
    } else {
        // 暗号化に失敗した場合のエラー処理
        error_log("データの公開鍵暗号化に失敗しました: " . openssl_error_string());
        return false;
    }
}

// --- サンプルコードの実行 ---

// 暗号化したい元のデータ
$originalMessage = "This is a secret message that needs to be protected.";
echo "元のデータ: " . $originalMessage . "\n\n";

// 関数を呼び出してデータを暗号化
$encryptedResult = encryptDataWithPublicKey($originalMessage);

if ($encryptedResult !== false) {
    echo "--- 暗号化成功 ---\n";
    echo "暗号化されたデータ (Base64エンコード): " . $encryptedResult . "\n";
    echo "\n注意: このサンプルでは復号を行っていませんが、通常は対応する秘密鍵で復号します。\n";
} else {
    echo "--- 暗号化失敗 ---\n";
    echo "データの暗号化に失敗しました。エラーログを確認してください。\n";
}

?>

PHPのopenssl_public_encrypt関数は、RSA公開鍵暗号化の仕組みを利用してデータを安全に暗号化するために使用されます。この関数は、公開鍵で暗号化されたデータを、対応する秘密鍵でのみ復号できるという特性を持っています。具体的な機能として、第1引数に指定された元のデータ（$data）を、第3引数で渡された公開鍵（$public_key）を用いて暗号化します。暗号化された結果のデータは、第2引数の参照変数（&$encrypted_data）に格納されます。第4引数（$padding）には、暗号化の際のパディング方式を指定し、通常はOPENSSL_PKCS1_PADDINGを選びます。処理が成功した場合はtrueを、失敗した場合はfalseを返します。

提供されたサンプルコードでは、openssl_pkey_new関数で一時的なRSA鍵ペアを生成し、その中からopenssl_pkey_get_detailsで公開鍵を取り出しています。そして、この公開鍵と元のメッセージをopenssl_public_encryptに渡して暗号化を実行しています。暗号化されたデータはバイナリ形式のため、通常はbase64_encodeでBase64エンコードしてから扱います。また、鍵リソースは処理後にopenssl_pkey_freeで解放し、エラー発生時にはopenssl_error_stringで原因を確認するよう実装されています。