【PHP8.x】sodium_crypto_aead_aes256gcm_decrypt()関数の使い方

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1<?php
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3// Check if the Sodium extension is loaded. This is crucial for cryptographic operations.
4if (!extension_loaded('sodium')) {
5    die("Error: The Sodium extension is not loaded. Please enable it in your php.ini configuration.\n");
6}
7
8/**
9 * Demonstrates the process of encrypting and decrypting a message using AES256-GCM
10 * with the PHP Sodium extension.
11 *
12 * This function generates a key, a nonce, encrypts a plaintext message with
13 * additional authenticated data, and then decrypts it, verifying the result.
14 */
15function encryptAndDecryptMessageAes256Gcm(): void
16{
17    // --- Setup for Encryption and Decryption ---
18
19    // 1. Generate a cryptographically secure random key for AES256-GCM.
20    // SODIUM_CRYPTO_AEAD_AES256GCM_KEYBYTES provides the correct key length (32 bytes for AES256).
21    $key = sodium_crypto_aead_aes256gcm_keygen();
22    echo "Generated Encryption Key (hex): " . bin2hex($key) . "\n\n";
23
24    // 2. Define the original message (plaintext) to be encrypted.
25    $originalMessage = "Hello, System Engineer! This is a secret test message.";
26    echo "Original Message: " . $originalMessage . "\n";
27
28    // 3. Define Additional Authenticated Data (AAD).
29    // This data is authenticated alongside the ciphertext but is NOT encrypted.
30    // It's used to bind the ciphertext to a specific context (e.g., user ID, file path).
31    // If this data is tampered with or incorrect during decryption, decryption will fail.
32    $additionalData = "document_id_12345_version_1.0";
33    echo "Additional Authenticated Data: " . $additionalData . "\n";
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35    // 4. Generate a unique cryptographic nonce (Number Used Once).
36    // SODIUM_CRYPTO_AEAD_AES256GCM_NPUBBYTES provides the correct nonce length (12 bytes).
37    // IT IS CRUCIAL that a nonce is NEVER reused with the same key for AES-GCM.
38    // Reusing a nonce compromises the security of the encryption.
39    $nonce = random_bytes(SODIUM_CRYPTO_AEAD_AES256GCM_NPUBBYTES);
40    echo "Generated Nonce (hex): " . bin2hex($nonce) . "\n\n";
41
42    // --- Encryption Process ---
43    echo "--- Encryption Started ---\n";
44
45    // 5. Encrypt the original message using AES256-GCM.
46    // Parameters: message, additional_data, nonce, key
47    $ciphertext = sodium_crypto_aead_aes256gcm_encrypt(
48        $originalMessage,
49        $additionalData,
50        $nonce,
51        $key
52    );
53
54    if ($ciphertext === false) {
55        die("Error: Encryption failed!\n");
56    }
57
58    echo "Encrypted Ciphertext (hex): " . bin2hex($ciphertext) . "\n\n";
59
60    // --- Decryption Process ---
61    echo "--- Decryption Started ---\n";
62
63    // 6. Decrypt the ciphertext.
64    // The same additional data, nonce, and key used for encryption MUST be used for decryption.
65    // If any of these are incorrect, or if the ciphertext or additional data
66    // has been tampered with, the function will return `false`.
67    // Parameters: ciphertext, additional_data, nonce, key
68    $decryptedMessage = sodium_crypto_aead_aes256gcm_decrypt(
69        $ciphertext,
70        $additionalData,
71        $nonce,
72        $key
73    );
74
75    if ($decryptedMessage === false) {
76        echo "Decryption failed! This could be due to incorrect key, nonce, additional data, or tampering.\n";
77    } else {
78        echo "Decrypted Message: " . $decryptedMessage . "\n";
79
80        // 7. Verify that the decrypted message matches the original.
81        if ($decryptedMessage === $originalMessage) {
82            echo "Verification: Decryption successful! The original message was recovered.\n";
83        } else {
84            echo "Verification: Decryption produced a message, but it does NOT match the original. (This indicates an issue).\n";
85        }
86    }
87    echo "--- Decryption Finished ---\n";
88}
89
90// Execute the demonstration function.
91encryptAndDecryptMessageAes256Gcm();

sodium_crypto_aead_aes256gcm_decrypt関数は、PHPのSodium拡張機能が提供する、AES256-GCMアルゴリズムで暗号化されたデータを安全に復号するための関数です。この関数は、メッセージの機密性（内容が漏れないこと）、認証性（送り主が正しいこと）、完全性（内容が改ざんされていないこと）を同時に保証します。

引数には、暗号化されたデータである$ciphertext、暗号化時に指定した追加認証データ$additional_data、一度だけ使用されるランダムな値である$nonce、そして暗号化に用いた秘密鍵$keyを渡します。これらの引数はすべて、暗号化時と同じ値であることが不可欠です。

復号に成功すると、元の平文データが文字列として返されます。しかし、渡された$ciphertext、$additional_data、$nonce、$keyのいずれかが誤っている場合や、データが改ざんされていた場合には、セキュリティ上の理由からfalseが返され、復号は失敗します。特に$nonceは、同じ鍵で二度と使用してはいけない「使い捨ての番号」であり、その再利用は暗号の安全性を著しく損なうため、厳重な管理が必要です。

サンプルコードでは、sodium_crypto_aead_aes256gcm_encryptで暗号化した後、その$ciphertext、$additional_data、$nonce、$keyを正確にsodium_crypto_aead_aes256gcm_decryptに渡して復号し、元のメッセージが安全に取得できることを示しています。復号が成功したかどうかの確認も重要で、falseが返された場合は、エラー処理を行う必要があります。

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1<?php
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3/**
4 * sodium_crypto_aead_aes256gcm_decrypt 関数の使用例を示します。
5 *
6 * この関数は、AES256-GCM暗号化（Authenticated Encryption with Associated Data）の
7 * 復号処理を初心者向けに簡潔に示します。
8 * 暗号化されていないと復号はできないため、まず暗号化のステップを含んでいます。
9 *
10 * 手順:
11 * 1. AES256-GCM用の新しい鍵を生成します。
12 * 2. 平文メッセージと関連データを定義します。
13 * 3. 一意のノンス（Number Used Once）を生成します。
14 * 4. 平文を暗号化します。
15 * 5. 暗号文、関連データ、ノンス、鍵を使用して復号します。
16 * 6. 復号の結果を出力し、元の平文と一致するか検証します。
17 *
18 * 実行にはPHPのSodium拡張機能が有効になっている必要があります。
19 */
20function demonstrateAes256GcmDecryption(): void
21{
22    // Sodium拡張機能がロードされているか確認
23    if (!extension_loaded('sodium')) {
24        echo "エラー: 'sodium' 拡張機能がロードされていません。php.ini で有効にしてください。\n";
25        return;
26    }
27
28    echo "--- AES256-GCM 暗号化と復号のデモンストレーション ---\n\n";
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30    // 1. 暗号化用の鍵を生成
31    // SODIUM_CRYPTO_AEAD_AES256GCM_KEYBYTES はAES256GCMの鍵長（32バイト）を定義します。
32    $key = sodium_crypto_aead_aes256gcm_keygen();
33    echo "生成された鍵 (hex): " . bin2hex($key) . "\n\n";
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35    // 2. 暗号化する平文メッセージと関連データを定義
36    $plaintext = "これは、暗号化されるべき秘密のメッセージです。";
37    // 関連データは暗号化されませんが、認証（改ざん検知）の対象となります。
38    $additionalData = "これは認証されるが暗号化されない追加情報です。";
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40    echo "元の平文: " . $plaintext . "\n";
41    echo "関連データ: " . $additionalData . "\n\n";
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43    // 3. 一意のノンス（Number Used Once）を生成
44    // SODIUM_CRYPTO_AEAD_AES256GCM_NPUBBYTES はAES256GCMのノンス長（12バイト）を定義します。
45    // 同じ鍵で暗号化するすべてのメッセージに対して、ノンスは必ず一意である必要があります。
46    $nonce = random_bytes(SODIUM_CRYPTO_AEAD_AES256GCM_NPUBBYTES);
47    echo "生成されたノンス (hex): " . bin2hex($nonce) . "\n\n";
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49    // 4. 平文を暗号化
50    // sodium_crypto_aead_aes256gcm_encrypt は、認証タグが追加された暗号文を返します。
51    $ciphertext = sodium_crypto_aead_aes256gcm_encrypt(
52        $plaintext,
53        $additionalData,
54        $nonce,
55        $key
56    );
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58    if ($ciphertext === false) {
59        echo "エラー: 暗号化に失敗しました。\n";
60        return;
61    }
62
63    echo "暗号化された暗号文 (hex): " . bin2hex($ciphertext) . "\n\n";
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65    // 5. 暗号文を復号
66    // 復号には、暗号化時と全く同じ鍵、ノンス、関連データを使用する必要があります。
67    // これらが一つでも異なると、復号は失敗し、falseを返します（認証エラー）。
68    $decryptedMessage = sodium_crypto_aead_aes256gcm_decrypt(
69        $ciphertext,
70        $additionalData, // 暗号化時と同じ関連データ
71        $nonce,          // 暗号化時と同じノンス
72        $key             // 暗号化時と同じ鍵
73    );
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75    // 6. 復号の結果を確認
76    if ($decryptedMessage === false) {
77        echo "復号に失敗しました！\n";
78        echo "データが改ざんされたか、または鍵/ノンス/関連データのいずれかが間違っている可能性があります。\n";
79    } else {
80        echo "復号に成功しました！\n";
81        echo "復号されたメッセージ: " . $decryptedMessage . "\n";
82
83        // 復号されたメッセージが元の平文と一致するか検証
84        if ($decryptedMessage === $plaintext) {
85            echo "検証: 復号されたメッセージは元の平文と一致します。\n";
86        } else {
87            echo "検証: 復号されたメッセージが元の平文と一致しません。これは、正しい復号では発生しないはずです。\n";
88        }
89    }
90}
91
92// デモンストレーション関数を実行
93demonstrateAes256GcmDecryption();
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95?>

sodium_crypto_aead_aes256gcm_decrypt関数は、PHPのSodium拡張機能を利用し、AES256-GCM方式で暗号化されたデータを復号する際に使用されます。この関数は「認証付き暗号」として機能し、データの機密性（内容が漏れないこと）を解除するだけでなく、そのデータが改ざんされていないか、正当な情報であるかを同時に検証します。

復号には、暗号文である$ciphertext、認証に使用された付加情報$additional_data、暗号化時に使われた一意のノンス$nonce、そして暗号化に用いた秘密鍵$keyの四つの引数が必要です。これらの値は全て、暗号化時と寸分違わず同じである必要があります。もし一つでも異なると、正しく復号できません。

処理が成功すると、関数は復号された平文を文字列で返します。一方、暗号文や認証情報に不整合があったり、鍵やノンスが一致しなかったりすると、認証に失敗してfalseを返します。このfalseの戻り値はセキュリティ上の異常を示唆するため、システムエンジニアは必ずこれを適切に処理し、データ保護の安全性を確保すべきです。