wolfCOSE

wolfCOSE ist eine leichtgewichtige und schnelle C-Bibliothek, die die Kernstandards CBOR und COSE implementiert und für die Kryptographie auf wolfSSL aufbaut.

Unterstützte Standards & RFCs

• Kernspezifikationen:
  • RFC 8949 - Concise Binary Object Representation (CBOR)
  • RFC 9052 - CBOR Object Signing and Encryption (COSE)
  • RFC 9053 - COSE-Algorithmen
  • RFC 9864 - Fully-Specified Algorithms for JOSE and COSE
  • RFC 9338 - COSE Countersignatures
• Post-Quanten-Kryptographie:
  • RFC 9964 - ML-DSA für COSE
  • RFC 8778 - HSS/LMS für COSE
• Attestierung:
  • RFC 9783 - PSA Attestation Token Profile of EAT

Hauptmerkmale

• Vollständige COSE-Suite (RFC 9052): Vollständige Unterstützung aller sechs Nachrichtentypen, einschließlich COSE_Sign1, COSE_Encrypt0 und COSE_Mac0.
• V2-Countersignaturen (RFC 9338): Vollständige und abgekürzte In-Place-Countersignaturen über alle sechs getaggten COSE-Nachrichtentypen hinweg.
• Post-Quanten-Kryptographie:
  • ML-DSA (FIPS 204 / RFC 9964) auf allen Sicherheitsstufen.
  • HSS/LMS zustandsbehaftete hashbasierte Signierung (RFC 8778 / CNSA 2.0).
• Hohe Performance: Auf einem Intel i9-11950H erreicht End-to-End COSE_Sign1 66.538 Sign/s und 26.437 Verify/s mit ES256 sowie 21.986 Sign/s und 53.686 Verify/s mit ML-DSA-44. Siehe die Details zu Performance und Footprint und wolfCOSE vs. The Field.
• PSA-Attestierung: EAT-/PSA-Token-Ausstellung und -Verifikation mit Unterstützung für delegierte HSM-Signierung.
• 41 kryptographische Algorithmen: Breite Algorithmusabdeckung über Signierung, Verschlüsselung, MAC und Schlüsselverteilung.
• Embedded-First-Design: Keine dynamische Speicherallokation (kein Heap, kein .data/.bss). Arbeitet mit vom Aufrufer bereitgestellten Puffern bei begrenzter Stack-Nutzung.
• FIPS 140-3-Pfad: Verwendet wolfCrypt (FIPS-Zertifikat #4718) als einzige kryptographische Abhängigkeit.
• STM32-Integration: Drop-in-STM32Cube-Pack (I-CUBE-wolfCOSE) für STM32CubeMX / IDE verfügbar (Details).

Unterstützte Algorithmen

• Digitale Signaturen:
  • Klassisch: ESP256, ESP384, ESP512, Ed25519, Ed448, PS256, PS384, PS512
  • Post-Quanten: ML-DSA-44, ML-DSA-65, ML-DSA-87
  • Zustandsbehaftet hashbasiert: HSS-LMS
• Verschlüsselung (AEAD):
  • AES-GCM (128 / 192 / 256)
  • AES-CCM (Varianten)
  • ChaCha20-Poly1305
• Nachrichtenauthentifizierung (MAC):
  • HMAC-SHA256, HMAC-SHA384, HMAC-SHA512
  • AES-MAC
• Schlüsselverteilung:
  • Direct
  • AES Key Wrap
  • ECDH-ES + HKDF

COSE-Nachrichtentypen (RFC 9052)

wolfCOSE hat alle RFC 9052-Nachrichten sowohl als Single-Actor- als auch als Multi-Actor-Varianten implementiert:

Nachricht	RFC 9052	API	Zweck
COSE_Sign1	Abschn. 4.2	wc_CoseSign1_Sign / wc_CoseSign1_Verify	Signatur mit einem Unterzeichner
COSE_Sign	Abschn. 4.1	wc_CoseSign_Sign / wc_CoseSign_Verify	Multi-Signer (unabhängige Signaturen über dieselbe Nutzlast)
COSE_Encrypt0	Abschn. 5.2	wc_CoseEncrypt0_Encrypt / wc_CoseEncrypt0_Decrypt	AEAD mit einem Empfänger
COSE_Encrypt	Abschn. 5.1	wc_CoseEncrypt_Encrypt / wc_CoseEncrypt_Decrypt	Multi-Empfänger (ein Chiffrat, viele Empfänger über Direct / AES-KW / ECDH-ES)
COSE_Mac0	Abschn. 6.2	wc_CoseMac0_Create / wc_CoseMac0_Verify	MAC mit einem Empfänger
COSE_Mac	Abschn. 6.1	wc_CoseMac_Create / wc_CoseMac_Verify	Multi-Empfänger-MAC (gemeinsamer MAC-Schlüssel, an Empfänger verteilt)
COSE_Key / COSE_KeySet	Abschn. 7	wc_CoseKey_Encode / wc_CoseKey_Decode	Schlüsselserialisierung für alle Schlüsseltypen

RFC 9338-Countersignaturen können an jede getaggte Nachricht in dieser Tabelle angehängt werden. Verwenden Sie wc_Cose_AddCounterSignature() oder wc_Cose_AddCounterSignature0(), um eine hinzuzufügen, und verifizieren Sie sie dann unabhängig mit der entsprechenden wc_Cose_VerifyCounterSignature*()-API.

Abhängigkeiten (wolfSSL)

wolfCOSE benötigt wolfSSL als Krypto-Backend. Mindestens unterstützte Version: v5.8.0-stable. Einige optionale Algorithmen benötigen neuere Releases; siehe Getting Started für merkmalspezifische Abhängigkeitsuntergrenzen und Build-Anweisungen. HSS/LMS (RFC 8778) erfordert v5.9.2-stable oder neuer.

Wählen Sie eine Build-Konfiguration basierend auf den Algorithmen, die Sie benötigen.

Minimaler Build (ECC + AES-GCM)

Dies liefert Ihnen COSE Sign1 (ESP256/384/512) und Encrypt0 (AES-GCM):

cd wolfssl
./autogen.sh
./configure --enable-ecc --enable-aesgcm \
            --enable-sha384 --enable-sha512 --enable-keygen
make && sudo make install
sudo ldconfig

Aktivierte Algorithmen: ESP256, ESP384, ESP512, AES-GCM-128/192/256

Für einen kleineren wolfCrypt-Footprint fügen Sie --enable-cryptonly hinzu, um den TLS- Stack zu entfernen und die Algorithmen zu deaktivieren, die ein Sign1 + Encrypt0-Build nie verwendet:

./configure --enable-cryptonly --enable-ecc --enable-aesgcm \
            --enable-sha384 --enable-sha512 --enable-keygen \
            --enable-lowresource \
            --disable-dh --disable-rsa --disable-aescbc \
            --disable-sha --disable-md5 --disable-chacha --disable-poly1305 \
            --disable-errorstrings

Siehe Tuning for Size und Tuning for Speed für weitere Optimierungen von wolfCOSE und wolfCrypt auf MCUs.

Minimaler Build (nur Post-Quanten / ML-DSA)

Für reine Post-Quanten-Signierung mit ML-DSA-44/65/87:

cd wolfssl
./autogen.sh
./configure --enable-cryptonly --enable-mldsa
make && sudo make install
sudo ldconfig

Aktivierte Algorithmen: ML-DSA-44, ML-DSA-65, ML-DSA-87 (SHAKE-128/256 werden automatisch durch --enable-mldsa eingebunden. Die wc_MlDsaKey-API erfordert wolfSSL neuer als v5.9.1-stable.)

Vollständiger Build (alle Algorithmen)

cd wolfssl
./autogen.sh
./configure --enable-ecc --enable-ed25519 --enable-ed448 \
            --enable-curve25519 --enable-aesgcm --enable-aesccm \
            --enable-sha384 --enable-sha512 --enable-keygen \
            --enable-rsapss --enable-chacha --enable-poly1305 \
            --enable-mldsa --enable-lms \
            --enable-hkdf --enable-aeskeywrap
make && sudo make install
sudo ldconfig

Build

# Core library (libwolfcose.a)
make

# Run unit tests
make test

# Build and run CLI tool round-trip tests (all algorithms)
make tool-test

# Run lifecycle demo (11 algorithms)
make demo

Build-Ziele