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

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1<?php
2
3// Sodium拡張機能が利用可能か確認
4if (!extension_loaded('sodium')) {
5    echo "PHP Sodium拡張機能がインストールされていません。\n";
6    exit(1);
7}
8
9/**
10 * PHP Sodiumライブラリを使用して、メッセージの暗号化と復号化を行うサンプル。
11 *
12 * sodium_crypto_box_open は、sodium_crypto_box で暗号化されたメッセージを復号化します。
13 * これは公開鍵暗号方式で、送信者と受信者が互いの公開鍵を知っている必要があります。
14 */
15
16// 1. 鍵ペアの生成
17// 送信者（例: Alice）の鍵ペアを生成
18$alice_keypair = sodium_crypto_box_keypair();
19$alice_public_key = sodium_crypto_box_publickey($alice_keypair);
20$alice_secret_key = sodium_crypto_box_secretkey($alice_keypair);
21
22// 受信者（例: Bob）の鍵ペアを生成
23$bob_keypair = sodium_crypto_box_keypair();
24$bob_public_key = sodium_crypto_box_publickey($bob_keypair);
25$bob_secret_key = sodium_crypto_box_secretkey($bob_keypair);
26
27echo "鍵ペアの生成が完了しました。\n";
28
29// 2. 送信するメッセージを準備
30$original_message = "Hello, Bob! This is a secret message from Alice.";
31echo "オリジナルメッセージ: " . $original_message . "\n";
32
33// 3. 送信者（Alice）が受信者（Bob）宛にメッセージを暗号化
34// 暗号化には、Aliceの秘密鍵とBobの公開鍵を使用します。
35// また、各暗号化ごとにユニークなワンタイムナンス (Nonce) が必要です。
36$nonce = random_bytes(SODIUM_CRYPTO_BOX_NONCEBYTES); // ノンスはランダムに生成
37$sender_box_keypair = sodium_crypto_box_keypair_from_secretkey_and_publickey(
38    $alice_secret_key,
39    $bob_public_key
40);
41
42$encrypted_message = sodium_crypto_box(
43    $original_message,
44    $nonce,
45    $sender_box_keypair
46);
47
48if ($encrypted_message === false) {
49    echo "エラー: メッセージの暗号化に失敗しました。\n";
50    exit(1);
51}
52echo "メッセージが暗号化されました。\n";
53
54// 暗号化されたメッセージとnonceは受信者（Bob）に送信されると仮定します。
55// 例: echo "暗号化されたメッセージ (Hex): " . bin2hex($encrypted_message) . "\n";
56// 例: echo "ノンス (Hex): " . bin2hex($nonce) . "\n";
57
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59// 4. 受信者（Bob）がメッセージを復号化
60// 復号化には、Bobの秘密鍵とAliceの公開鍵、そして暗号化に使用された同じnonceを使用します。
61$receiver_box_keypair = sodium_crypto_box_keypair_from_secretkey_and_publickey(
62    $bob_secret_key,
63    $alice_public_key
64);
65
66$decrypted_message = sodium_crypto_box_open(
67    $encrypted_message,
68    $nonce,
69    $receiver_box_keypair
70);
71
72if ($decrypted_message === false) {
73    echo "エラー: メッセージの復号化に失敗しました。\n";
74    echo "これは、暗号文、ノンス、または鍵ペアのいずれかが正しくないことを示唆しています。\n";
75} else {
76    echo "メッセージが復号化されました。\n";
77    echo "復号化されたメッセージ: " . $decrypted_message . "\n";
78
79    // オリジナルメッセージと復号化されたメッセージが一致するか確認
80    if ($original_message === $decrypted_message) {
81        echo "検証成功: 復号化されたメッセージはオリジナルと一致します。\n";
82    } else {
83        echo "検証失敗: 復号化されたメッセージがオリジナルと一致しません。\n";
84    }
85}
86
87?>

sodium_crypto_box_open関数は、PHPのSodium拡張機能が提供する公開鍵暗号方式の復号化機能です。この関数は、sodium_crypto_box関数によって暗号化されたメッセージを、元の平文に戻すために使用されます。

この関数は三つの引数を取ります。一つ目は暗号化されたデータである$ciphertext、二つ目は暗号化時に使用された一度だけ使う数値である$nonceです。$nonceは、暗号化と復号化の両方で全く同じ値が使われる必要があります。三つ目は$key_pairで、これはメッセージを受信する側の秘密鍵と、送信した側の公開鍵を組み合わせて生成された鍵ペアを指定します。

処理が成功すると、復号化されたstring型のメッセージが返されます。もし、$ciphertext、$nonce、または$key_pairのいずれかが正しくないなどの理由で復号化に失敗した場合は、falseが返されます。

サンプルコードでは、まず「Alice」と「Bob」がそれぞれ公開鍵と秘密鍵のペアを生成します。次に、AliceがBob宛のメッセージを、自身の秘密鍵とBobの公開鍵、そして一意のnonceを使ってsodium_crypto_box関数で暗号化します。最後に、Bobが受け取った暗号化されたメッセージとnonce、そして自身の秘密鍵とAliceの公開鍵を使ってsodium_crypto_box_open関数で復号化し、元のメッセージを安全に取得する一連の通信プロセスを示しています。これにより、安全なメッセージのやり取りが実現できます。

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1<?php
2
3// Sodium拡張が利用可能か確認します
4if (!extension_loaded('sodium')) {
5    die('Sodium拡張がロードされていません。PHP設定で有効にしてください。');
6}
7
8/**
9 * sodium_crypto_box_open 関数を使った非対称暗号化のデモンストレーション。
10 * 送信者が受信者向けにメッセージを暗号化し、受信者がそれを復号するシナリオをシミュレートします。
11 */
12function demonstrateSodiumCryptoBoxOpen(): void
13{
14    echo "--- Sodium Crypto Box Open デモンストレーション ---" . PHP_EOL . PHP_EOL;
15
16    // 1. 送信者と受信者の鍵ペアを生成
17    // 実際のアプリケーションでは、これらの鍵ペアは一度生成され、安全に保管されます。
18    // 公開鍵は交換されます。
19    $senderKeyPair = sodium_crypto_box_keypair();
20    $receiverKeyPair = sodium_crypto_box_keypair();
21
22    // 鍵ペアから公開鍵と秘密鍵を抽出
23    $senderPublicKey = sodium_crypto_box_publickey($senderKeyPair);
24    $senderSecretKey = sodium_crypto_box_secretkey($senderKeyPair);
25
26    $receiverPublicKey = sodium_crypto_box_publickey($receiverKeyPair);
27    $receiverSecretKey = sodium_crypto_box_secretkey($receiverKeyPair);
28
29    echo "生成された送信者の公開鍵 (Hex): " . bin2hex($senderPublicKey) . PHP_EOL;
30    echo "生成された受信者の公開鍵 (Hex): " . bin2hex($receiverPublicKey) . PHP_EOL . PHP_EOL;
31
32    // 2. 送信者が受信者向けにメッセージを暗号化
33    $originalMessage = "こんにちは、受信者への秘密のメッセージです！";
34    echo "元のメッセージ: " . $originalMessage . PHP_EOL;
35
36    // 暗号化のための安全なランダムなnonceを生成
37    // NONCE_BYTES は sodium_crypto_box で推奨されるnonceのサイズです。
38    $nonce = random_bytes(SODIUM_CRYPTO_BOX_NONCEBYTES);
39
40    // 受信者の公開鍵と送信者の秘密鍵を使ってメッセージを暗号化
41    $ciphertext = sodium_crypto_box($originalMessage, $nonce, $receiverPublicKey, $senderSecretKey);
42
43    echo "Nonce (Hex): " . bin2hex($nonce) . PHP_EOL;
44    echo "暗号化されたデータ (Ciphertext) (Hex): " . bin2hex($ciphertext) . PHP_EOL . PHP_EOL;
45
46    // 3. 受信者がメッセージを復号
47    // 受信者が必要とするもの:
48    // - 暗号化されたデータ (Ciphertext)
49    // - Nonce (Ciphertextと一緒に送信される)
50    // - 送信者の公開鍵 (受信者が知っている)
51    // - 受信者自身の秘密鍵 (受信者のみが知っている)
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53    // sodium_crypto_box_open のための "key_pair" 引数を作成
54    // これは受信者の秘密鍵と送信者の公開鍵を連結したものです。
55    $decryptionKeyPair = $receiverSecretKey . $senderPublicKey;
56
57    echo "メッセージの復号を試みます..." . PHP_EOL;
58    $decryptedMessage = sodium_crypto_box_open($ciphertext, $nonce, $decryptionKeyPair);
59
60    if ($decryptedMessage === false) {
61        echo "復号に失敗しました！メッセージが改ざんされたか、鍵/nonceが正しくありません。" . PHP_EOL;
62    } else {
63        echo "復号に成功しました！" . PHP_EOL;
64        echo "復号されたメッセージ: " . $decryptedMessage . PHP_EOL;
65    }
66
67    echo PHP_EOL . "--- デモンストレーション終了 ---" . PHP_EOL;
68}
69
70// デモンストレーションを実行
71demonstrateSodiumCryptoBoxOpen();

PHPのsodium_crypto_box_open関数は、公開鍵暗号（非対称暗号）の仕組みを利用して、暗号化されたメッセージを安全に元の状態へ戻すために使用されます。この方式では、メッセージの送信者が受信者の公開鍵と自身の秘密鍵でデータを暗号化し、受信者は自身の秘密鍵と送信者の公開鍵を使って復号を行います。これにより、メッセージの内容が外部に漏れることなく、かつ途中で改ざんされていないことを検証できます。

引数として、まず$ciphertextに暗号化されたメッセージ本体を指定します。次に$nonceには、暗号化時に一度だけ使われた一意の数値（ナンス）を渡します。そして最も重要な$key_pairには、メッセージを復号する側の秘密鍵と、メッセージを暗号化した送信者側の公開鍵を連結したものを渡す必要があります。

関数は、復号に成功すれば元のメッセージを文字列として返します。しかし、メッセージが途中で改ざんされた場合や、鍵、あるいはナンスが正しくない場合には、復号に失敗したことを示すfalseを返します。サンプルコードでは、これらの鍵の生成からメッセージの暗号化、そしてsodium_crypto_box_openによる復号までの一連の流れを実践的に示しています。