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

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1<?php
2
3/**
4 * Libsodiumのシークレットキーから公開鍵を導出するサンプルコード。
5 *
6 * sodium_crypto_box_publickey_from_secretkey() 関数は、
7 * 与えられたシークレットキー（秘密鍵）から対応する公開鍵を導出します。
8 * これは、秘密鍵だけを安全に保管し、必要に応じて公開鍵を再生成したい場合に特に有用です。
9 *
10 * この関数は、PHPのsodium拡張機能の一部です。
11 */
12function demonstratePublicKeyDerivation(): void
13{
14    // sodium拡張がロードされているか確認します。
15    // この拡張がないと、sodium関連の関数は利用できません。
16    if (!extension_loaded('sodium')) {
17        echo "エラー: '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。\n";
18        return;
19    }
20
21    echo "--- sodium_crypto_box_publickey_from_secretkey() の使用例 ---\n\n";
22
23    // 1. 新しい Libsodium キーペアを生成します。
24    // sodium_crypto_box_keypair() は、公開鍵と秘密鍵の両方を含む単一の文字列を返します。
25    $keypair = sodium_crypto_box_keypair();
26    echo "1. 新しいキーペアを生成しました。\n";
27
28    // 2. 生成されたキーペアから秘密鍵を抽出します。
29    // sodium_crypto_box_secretkey() はキーペアから秘密鍵の部分を取り出します。
30    $secretKey = sodium_crypto_box_secretkey($keypair);
31    echo "2. キーペアから秘密鍵を抽出しました (バイナリデータ)。\n";
32
33    // 3. 生成されたキーペアから元の公開鍵を抽出します。
34    // sodium_crypto_box_publickey() はキーペアから公開鍵の部分を取り出します。
35    $originalPublicKey = sodium_crypto_box_publickey($keypair);
36    echo "3. キーペアから元の公開鍵を抽出しました (バイナリデータ)。\n\n";
37
38    // 4. 抽出した秘密鍵から公開鍵を導出します。
39    // ここで今回の主役である sodium_crypto_box_publickey_from_secretkey() 関数を使用します。
40    // 秘密鍵のみを使って、対応する公開鍵を計算します。
41    $derivedPublicKey = sodium_crypto_box_publickey_from_secretkey($secretKey);
42    echo "4. 抽出した秘密鍵から新しい公開鍵を導出しました。\n\n";
43
44    // 5. 元の公開鍵と導出された公開鍵が一致するか検証します。
45    // 2つの公開鍵が同一であれば、関数が正しく動作していることを示します。
46    if ($originalPublicKey === $derivedPublicKey) {
47        echo "5. 検証成功: 元の公開鍵と秘密鍵から導出された公開鍵は一致します。\n";
48        echo "   これにより、sodium_crypto_box_publickey_from_secretkey() が正しく機能していることが確認できました。\n";
49    } else {
50        echo "5. 検証失敗: 元の公開鍵と導出された公開鍵が一致しません。\n";
51    }
52
53    echo "\n----------------------------------------------------------------\n";
54}
55
56// サンプルコードを実行します。
57demonstratePublicKeyDerivation();
58
59?>

PHPのsodium_crypto_box_publickey_from_secretkey関数は、暗号化に用いられるLibSodiumライブラリの一部で、指定された秘密鍵（シークレットキー）から対応する公開鍵を導出するために使用されます。この関数は、引数としてバイナリ文字列の秘密鍵を受け取ります。そして、その秘密鍵から計算された公開鍵をバイナリ文字列として返します。

システムにおいて、秘密鍵だけを安全に管理し、必要な時にだけ公開鍵を再生成したい場合に特に有用です。例えば、サンプルコードでは、まずsodium_crypto_box_keypair()で新しいキーペアを生成し、そこから秘密鍵を抽出します。その後、抽出した秘密鍵を本関数に渡すことで、元のキーペアに含まれていた公開鍵とまったく同じ公開鍵を導出できることを示しています。これにより、秘密鍵が正しければ公開鍵を常に再生成できることが保証されます。

この機能を利用するためには、PHP環境でsodium拡張が有効になっている必要があります。有効でない場合、関連する関数は利用できませんので、PHPの設定をご確認ください。

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1<?php
2
3// Libsodium拡張機能が利用可能か確認します
4if (!extension_loaded('sodium')) {
5    die('PHP Sodium extension is not loaded. Please enable it.');
6}
7
8/**
9 * Libsodiumの公開鍵暗号(Box)機能を使って、秘密鍵から公開鍵を導出し、
10 * その鍵ペアでメッセージの暗号化・復号化を行うサンプルです。
11 *
12 * sodium_crypto_box_publickey_from_secretkey 関数は、
13 * 与えられた秘密鍵に対応する公開鍵を計算して返します。
14 * これは、秘密鍵が既に存在する場合に、それに対応する公開鍵を再生成する用途などで利用されます。
15 *
16 * PHP 8の推奨コーディングスタイルに従い、単一の関数として実装されています。
17 *
18 * 【キーワード: sodium_crypto_secretbox について】
19 * Libsodiumは、この例で示す公開鍵暗号 (sodium_crypto_box シリーズ) の他に、
20 * sodium_crypto_secretbox のような共有鍵暗号機能も提供しています。
21 * sodium_crypto_secretbox は単一の共有秘密鍵で暗号化・復号化を行うため、
22 * 鍵の管理方法や利用シナリオが公開鍵暗号とは異なります。
23 * このサンプルでは、リファレンス情報に基づき公開鍵暗号の鍵生成に焦点を当てています。
24 */
25function demonstrateSodiumPublicKeyGenerationAndBoxEncryption(): void
26{
27    echo "--- Libsodium 公開鍵暗号 (Box) の例 ---\n";
28
29    // 1. 公開鍵と秘密鍵を含む鍵ペアを生成します。
30    // sodium_crypto_box_keypair() は、ECDH (Elliptic Curve Diffie-Hellman) に基づく
31    // 公開鍵と秘密鍵が結合された単一の文字列を生成します。
32    $keypair = sodium_crypto_box_keypair();
33
34    // 生成された鍵ペアから秘密鍵と公開鍵をそれぞれ抽出します。
35    $secret_key_extracted = sodium_crypto_box_secretkey($keypair);
36    $public_key_extracted = sodium_crypto_box_publickey($keypair);
37
38    echo "生成された秘密鍵 (一部表示): " . bin2hex(substr($secret_key_extracted, 0, 8)) . "...\n";
39    echo "生成された公開鍵 (一部表示): " . bin2hex(substr($public_key_extracted, 0, 8)) . "...\n";
40
41    // 2. リファレンス情報の関数 sodium_crypto_box_publickey_from_secretkey を使用して、
42    // 抽出した秘密鍵から公開鍵を導出します。
43    // この関数は、引数として秘密鍵 ($secret_key_extracted) のみを受け取ります。
44    $public_key_derived = sodium_crypto_box_publickey_from_secretkey($secret_key_extracted);
45
46    echo "秘密鍵から導出された公開鍵 (一部表示): " . bin2hex(substr($public_key_derived, 0, 8)) . "...\n";
47
48    // 3. 導出された公開鍵が、鍵ペアから直接抽出した元の公開鍵と一致することを確認します。
49    if ($public_key_extracted === $public_key_derived) {
50        echo "✅ 秘密鍵から導出された公開鍵は、元の鍵ペアの公開鍵と一致します。\n";
51    } else {
52        echo "❌ エラー: 公開鍵が一致しません。\n";
53        return;
54    }
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56    echo "\n--- 公開鍵暗号 (Box) を使用したメッセージの送受信例 ---\n";
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58    // 別のユーザー（例: Bob）の鍵ペアを生成します。
59    // この鍵ペアは、上記の鍵ペア（例: Alice）とは独立しています。
60    $bob_keypair = sodium_crypto_box_keypair();
61    $bob_secret_key = sodium_crypto_box_secretkey($bob_keypair);
62    $bob_public_key = sodium_crypto_box_publickey($bob_keypair);
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64    // 今回のユーザー（Alice）の鍵は上記で生成したものを使用します。
65    $alice_secret_key = $secret_key_extracted;
66    $alice_public_key = $public_key_extracted;
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68    $message = "これはAliceからBobへの秘密のメッセージです。";
69    // ナンス (Nonce) は、各暗号化操作で一度だけ使用されるランダムな値です。
70    // 予測不可能である必要があり、再利用してはいけません。
71    $nonce = random_bytes(SODIUM_CRYPTO_BOX_NONCEBYTES);
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73    echo "元のメッセージ: " . $message . "\n";
74
75    // AliceがBobにメッセージを暗号化して送信します。
76    // 暗号化には、送信者(Alice)の秘密鍵と、受信者(Bob)の公開鍵を使用します。
77    $encrypted_message = sodium_crypto_box(
78        $message,
79        $nonce,
80        $bob_public_key,   // 受信者Bobの公開鍵
81        $alice_secret_key  // 送信者Aliceの秘密鍵
82    );
83
84    echo "暗号化されたメッセージ (一部表示): " . bin2hex(substr($encrypted_message, 0, 16)) . "...\n";
85
86    // BobがAliceからのメッセージを復号化します。
87    // 復号化には、受信者(Bob)の秘密鍵と、送信者(Alice)の公開鍵を使用します。
88    $decrypted_message = sodium_crypto_box_open(
89        $encrypted_message,
90        $nonce,
91        $alice_public_key, // 送信者Aliceの公開鍵
92        $bob_secret_key    // 受信者Bobの秘密鍵
93    );
94
95    // 復号化されたメッセージが元のメッセージと一致するか確認します。
96    if ($decrypted_message === $message) {
97        echo "✅ メッセージは正常に復号化されました。\n";
98        echo "復号化されたメッセージ: " . $decrypted_message . "\n";
99    } else {
100        echo "❌ エラー: メッセージの復号化に失敗しました。\n";
101    }
102}
103
104// 上記の関数を実行して、デモンストレーションを開始します。
105demonstrateSodiumPublicKeyGenerationAndBoxEncryption();
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このサンプルコードは、PHPのLibsodium拡張機能を利用し、公開鍵暗号における秘密鍵から公開鍵を導出するプロセスと、その鍵ペアを用いたメッセージの暗号化・復号化の基本を示しています。

核となるsodium_crypto_box_publickey_from_secretkey関数は、引数として一つの秘密鍵（string $secret_key）を受け取ります。この関数は、与えられた秘密鍵に対応する公開鍵を計算し、string型の公開鍵データとして返します。これは、既に秘密鍵が存在する場合に、その秘密鍵に紐づく公開鍵を確実に再生成したい場面で活用されます。

コードではまず、sodium_crypto_box_keypair()で公開鍵と秘密鍵を含む鍵ペアを生成し、そこから秘密鍵を抽出します。次に、抽出した秘密鍵をsodium_crypto_box_publickey_from_secretkey関数に渡し、対応する公開鍵を導出しています。そして、この導出された公開鍵が、最初に生成した鍵ペアから抽出した公開鍵と一致することを検証し、関数の正確性を示しています。

さらに、生成および導出された鍵ペアを用いて、AliceとBobという二者間でのメッセージの暗号化（sodium_crypto_box）と復号化（sodium_crypto_box_open）の例を通じて、公開鍵暗号の実際の利用方法を具体的に示しています。Libsodiumにはsodium_crypto_secretboxのような共有鍵暗号機能もありますが、このサンプルはsodium_crypto_boxシリーズに焦点を当てています。