wolfCOSE

wolfCOSEは、暗号処理にwolfSSLを採用した、CBORおよびCOSEのコア標準を実装する軽量かつ高速なCライブラリです。

サポートする標準規格とRFC

コア仕様:
- RFC 8949 - Concise Binary Object Representation (CBOR)
- RFC 9052 - CBOR Object Signing and Encryption (COSE)
- RFC 9053 - COSEアルゴリズム
- RFC 9864 - JOSEおよびCOSE向けの完全指定アルゴリズム
- RFC 9338 - COSEカウンター署名
耐量子暗号:
- RFC 9964 - COSE向けML-DSA
- RFC 8778 - COSE向けHSS/LMS
アテステーション:
- RFC 9783 - EATのPSAアテステーショントークンプロファイル

主な機能

完全なCOSEスイート (RFC 9052): COSE_Sign1、COSE_Encrypt0、COSE_Mac0を含む全6種類のメッセージタイプを完全サポート。
V2カウンター署名 (RFC 9338): 全6種類のタグ付きCOSEメッセージタイプに対する完全版および省略版のインプレースカウンター署名。
耐量子暗号:
- すべてのセキュリティレベルにおけるML-DSA (FIPS 204 / RFC 9964)。
- HSS/LMSステートフルハッシュベース署名 (RFC 8778 / CNSA 2.0)。
高速パフォーマンス: Intel i9-11950H上で、エンドツーエンドのCOSE_Sign1はES256で66,538 sign/sおよび26,437 verify/s、ML-DSA-44で21,986 sign/sおよび53,686 verify/sに達します。パフォーマンスとフットプリントの詳細およびwolfCOSE vs. The Fieldをご覧ください。
PSAアテステーション: 委任HSM署名をサポートするEAT / PSAトークンの発行と検証。
41種類の暗号アルゴリズム: 署名、暗号化、MAC、鍵配送にわたる幅広いアルゴリズムカバレッジ。
組み込みファースト設計: 動的メモリ割り当てゼロ (ヒープなし、.data/.bssゼロ)。呼び出し元が提供するバッファ上で動作し、スタック使用量は有界。
FIPS 140-3パス: 唯一の暗号依存関係としてwolfCrypt (FIPS Certificate #4718)を使用。
STM32統合: STM32CubeMX / IDE向けのドロップインSTM32Cubeパック (I-CUBE-wolfCOSE) を提供 (詳細)。

サポートするアルゴリズム

デジタル署名:
- 古典的: ESP256、ESP384、ESP512、Ed25519、Ed448、PS256、PS384、PS512
- 耐量子: ML-DSA-44、ML-DSA-65、ML-DSA-87
- ステートフルハッシュベース: HSS-LMS
暗号化 (AEAD):
- AES-GCM (128 / 192 / 256)
- AES-CCM (各種バリアント)
- ChaCha20-Poly1305
メッセージ認証 (MAC):
- HMAC-SHA256、HMAC-SHA384、HMAC-SHA512
- AES-MAC
鍵配送:
- Direct
- AES Key Wrap
- ECDH-ES + HKDF

COSEメッセージタイプ (RFC 9052)

wolfCOSEは、RFC 9052のすべてのメッセージをシングルアクター版とマルチアクター版の両方で実装しています:

メッセージ	RFC 9052	API	目的
`COSE_Sign1`	Sec. 4.2	`wc_CoseSign1_Sign` / `wc_CoseSign1_Verify`	単一署名者による署名
`COSE_Sign`	Sec. 4.1	`wc_CoseSign_Sign` / `wc_CoseSign_Verify`	マルチ署名者 (同一ペイロードに対する独立した署名)
`COSE_Encrypt0`	Sec. 5.2	`wc_CoseEncrypt0_Encrypt` / `wc_CoseEncrypt0_Decrypt`	単一受信者AEAD
`COSE_Encrypt`	Sec. 5.1	`wc_CoseEncrypt_Encrypt` / `wc_CoseEncrypt_Decrypt`	マルチ受信者 (1つの暗号文をDirect / AES-KW / ECDH-ES経由で多数の受信者へ)
`COSE_Mac0`	Sec. 6.2	`wc_CoseMac0_Create` / `wc_CoseMac0_Verify`	単一受信者MAC
`COSE_Mac`	Sec. 6.1	`wc_CoseMac_Create` / `wc_CoseMac_Verify`	マルチ受信者MAC (共有MAC鍵を受信者へ配布)
`COSE_Key` / `COSE_KeySet`	Sec. 7	`wc_CoseKey_Encode` / `wc_CoseKey_Decode`	すべての鍵タイプの鍵シリアライゼーション

RFC 9338カウンター署名は、この表の任意のタグ付きメッセージに付加できます。 wc_Cose_AddCounterSignature()または wc_Cose_AddCounterSignature0()で追加し、対応する wc_Cose_VerifyCounterSignature*() APIで独立して検証します。

依存関係 (wolfSSL)

wolfCOSEは暗号バックエンドとしてwolfSSLを必要とします。 サポートされる最小バージョン: v5.8.0-stable。一部のオプションアルゴリズムはより新しいリリースを必要とします。機能ごとの依存関係の下限とビルド手順については Getting Startedを参照してください。HSS/LMS (RFC 8778) はv5.9.2-stable以降が必要です。

必要なアルゴリズムに基づいてビルド構成を選択してください。

最小ビルド (ECC + AES-GCM)

これによりCOSE Sign1 (ESP256/384/512) とEncrypt0 (AES-GCM) が利用可能になります:

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

有効になるアルゴリズム: ESP256、ESP384、ESP512、AES-GCM-128/192/256

wolfCryptのフットプリントをさらに小さくするには、--enable-cryptonlyを追加してTLS スタックを除外し、Sign1 + Encrypt0ビルドでは決して使用されないアルゴリズムを無効化します:

./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

MCU上でwolfCOSEとwolfCryptをさらに絞り込む方法については、Tuning for SizeおよびTuning for Speed を参照してください。

最小ビルド (耐量子 / ML-DSAのみ)

ML-DSA-44/65/87による純粋な耐量子署名の場合:

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

有効になるアルゴリズム: ML-DSA-44、ML-DSA-65、ML-DSA-87 (SHAKE-128/256は--enable-mldsaによって自動的に取り込まれます。 wc_MlDsaKey APIはv5.9.1-stableより新しいwolfSSLを必要とします。)

フルビルド (全アルゴリズム)

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

ビルド

# 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

ビルドターゲット

ターゲット	説明
`make all`	`libwolfcose.a`をビルド (コアライブラリのみ)
`make shared`	`libwolfcose.so`をビルド
`make test`	CBORおよびCOSEの単体テストをビルドして実行
`make pkg-config-test`	wolfSSLのパッケージ検出とオーバーライドを検証
`make eat-psa-test`	明示的な完全RFC 9783 PSA/EAT準拠スイートをビルドして実行
`make eat-psa-min-buffers-test`	`WOLFCOSE_MIN_BUFFERS`制約ターゲット制限付きで完全なPSA/EATスイートを実行
`make eat-psa-config-check`	PSA/EATがデフォルトで無効であることを検証し、機能ゲートの組み合わせを検証
`make psa-eat-lean-verify`	完全な`#tfm`検証専用PSA/EAT RFCベクター例をビルドして実行
`make psa-eat-demo`	現在のRFC 9783デバイスオンボーディングトークンを発行、検証、評価
`make tool`	CLIツール (`tools/wolfcose_tool`) をビルド
`make tool-test`	全17アルゴリズムのラウンドトリップセルフテスト
`make demo`	ライフサイクルデモ (11アルゴリズム) をビルドして実行
`make clean`	すべてのビルド成果物を削除

クイックスタート

サンプル

完全な動作コードについてはexamples/を参照してください:

sign1_demo.c、encrypt0_demo.c、mac0_demo.c: アルゴリズムのデモ
lifecycle_demo.c: エッジからクラウドまでの完全なワークフロー
comprehensive/: アルゴリズムマトリックステスト
scenarios/: ファームウェア署名、アテステーション、フリート設定
psa_eat_demo.c: 測定値評価を伴うRFC 9783デバイスオンボーディング
psa_eat_verify_lean.c: リーンビルドにおけるRFC 9783現行プロファイルSign1検証

CI / テスト

毎回のプッシュとPRで実行:

ビルド + テスト: Ubuntu、macOS、GCC 10-14、Clang 14-18
包括的テスト: 約240のアルゴリズム組み合わせテスト
静的解析: cppcheck、Clangアナライザー、GCC -fanalyzer
MISRA C 2012: cppcheck --addon=misraで全wolfCOSEコードパスをチェック
MISRA C 2023: 厳格なGCC警告とclang-tidy (bugprone-*、cert-*、clang-analyzer-*、misc-*)
Coverity Scan: 夜間の欠陥解析
内部静的解析: Fenrir wolfssl高度静的解析ツール
コードカバレッジ: すべてのwolfCOSEソースファイルで100%の行カバレッジを強制

make coverage                  # Run tests with gcov
make coverage-force-failure    # Include crypto failure path testing

wolfCOSE v2.0.0