Citadel

ポスト量子ハイブリッド暗号化および鍵管理サーバー。

Citadelは、NISTのポスト量子移行に向けたハイブリッドアプローチに従い、鍵カプセル化にX25519 + ML-KEM-768、データ暗号化にAES-256-GCMを組み合わせています。アプリケーションはREST APIを通じてデータを暗号化・復号します。Citadelが鍵の生成、ローテーション、失効、アクセス制御、監査ログを管理します。

ステータス: 動作する実装。未監査。本番導入実績なし。以下のセキュリティを参照。

機能概要

Your Application              Citadel                         Database
       |                         |                               |
       |-- POST /encrypt ------->|                               |
       |                         |-- hybrid KEM (X25519+ML-KEM)  |
       |                         |-- derive AES-256 key (HKDF)   |
       |                         |-- encrypt with AES-256-GCM    |
       |<-- encrypted blob ------|                               |
       |                                                         |
       |-- store blob ------------------------------------------>|

アプリケーションが生の鍵マテリアルに触れることはありません。暗号化ブロブは自己完結型です。ラップされた鍵、アルゴリズム識別子、暗号文が含まれます。任意のデータベースに保存できます。同じAADとコンテキストを付けてCitadelに送り返すことで復号できます。

アーキテクチャ

citadel-envelope    Hybrid encryption core (X25519 + ML-KEM-768 + AES-256-GCM)
citadel-keystore    Key lifecycle management, 4-level hierarchy, threat-adaptive policies
citadel-api         HTTP server, scoped API key auth, rate limiting, real-time dashboard

クイックスタート

Docker（推奨）

# Clone
git clone https://github.com/mrcord77/rust_citadel.git
cd rust_citadel

# Set your admin API key
echo -n "your-secret-key" | sha256sum | cut -d' ' -f1
# Copy the hash

# Start
CITADEL_API_KEY_HASH=<paste-hash> docker compose up -d

# Verify
curl http://localhost:3000/health
# {"status":"ok","version":"0.2.0"}

ダッシュボード: http://localhost:3000

ソースからビルド

Rust 1.75+ が必要です。

cargo build --release -p citadel-api
CITADEL_API_KEY="your-secret-key" CITADEL_SEED_DEMO=true ./target/release/citadel-api

使用方法

Python

import requests

api = "http://localhost:3000"
headers = {"Authorization": "Bearer your-secret-key"}

# Encrypt
r = requests.post(f"{api}/api/keys/{dek_id}/encrypt", headers=headers, json={
    "plaintext": "sensitive data",
    "aad": "record-001",        # binds ciphertext to this record
    "context": "patient-records" # domain separation
})
blob = r.json()

# Decrypt
r = requests.post(f"{api}/api/decrypt", headers=headers, json={
    "blob": blob,
    "aad": "record-001",
    "context": "patient-records"
})
plaintext = r.json()["plaintext"]

AADバインディング、鍵ローテーション、脅威対応アプリケーション動作を含む完全な動作例については、citadel_example.pyを参照してください。

curl

# Status
curl http://localhost:3000/api/status -H "Authorization: Bearer $KEY"

# List keys
curl http://localhost:3000/api/keys -H "Authorization: Bearer $KEY"

# Encrypt
curl -X POST http://localhost:3000/api/keys/$DEK_ID/encrypt \
  -H "Authorization: Bearer $KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"plaintext":"hello","aad":"test","context":"demo"}'

APIエンドポイント

Endpoint	Method	Scope	Description
`/health`	GET	—	ヘルスチェック
`/api/status`	GET	read	脅威レベル、鍵数
`/api/metrics`	GET	read	セキュリティメトリクス
`/api/keys`	GET	read	全鍵の一覧
`/api/keys`	POST	manage	新しい鍵の生成
`/api/keys/:id`	GET	read	鍵の詳細の取得
`/api/keys/:id/activate`	POST	manage	保留中の鍵を有効化
`/api/keys/:id/rotate`	POST	manage	鍵のローテーション（新バージョン）
`/api/keys/:id/revoke`	POST	manage	鍵を完全に失効
`/api/keys/:id/destroy`	POST	manage	鍵マテリアルの破棄
`/api/keys/:id/encrypt`	POST	encrypt	データの暗号化
`/api/decrypt`	POST	encrypt	データの復号
`/api/threat`	GET	read	脅威インテリジェンスの詳細
`/api/policies`	GET	read	アクティブな鍵ポリシー
`/api/auth/whoami`	GET	read	現在のAPIキー情報
`/api/auth/keys`	GET	admin	APIキーの一覧
`/api/auth/keys`	POST	admin	APIキーの作成
`/api/auth/keys/:id`	DELETE	admin	APIキーの失効

鍵階層

Root Key
  └── Domain Key (per environment / business unit)
        └── KEK — Key Encrypting Key (wraps DEKs)
              └── DEK — Data Encrypting Key (encrypts application data)

NIST SP 800-57に準拠しています。各階層が侵害時の影響範囲を封じ込めます。KEKが分離されているため、DEKが漏洩しても他のDEKは露出しません。

APIキーのスコープ

Scope	Permissions
`read`	鍵、ステータス、メトリクス、脅威レベルの表示
`encrypt`	データの暗号化と復号
`manage`	鍵の作成、ローテーション、失効、破棄
`admin`	上記すべて + APIキーの管理

adminは他のすべてのスコープを含みます。最小権限の原則に従い、監視ダッシュボードにはread、アプリケーションサービスにはread + encrypt、管理ツールにはadminを付与してください。

適応型脅威システム

Citadelはセキュリティイベントを監視し、鍵ポリシーを自動的に調整します:

Level	Trigger	Response
LOW	通常運用	標準の暗号利用期間
GUARDED	軽微な異常	わずかに短いローテーション間隔
ELEVATED	疑わしいパターン	短縮されたローテーションスケジュール
HIGH	アクティブな脅威兆候	強制ローテーション、使用量制限の引き下げ
CRITICAL	攻撃を受けている	最大制限

脅威レベルを引き上げるイベント: 認証失敗、復号失敗、高速なアクセスパターン、手動エスカレーション。スコアは時間とともに減衰します。

暗号技術

Component	Algorithm	Standard
鍵カプセル化（古典）	X25519 ECDH	RFC 7748
鍵カプセル化（ポスト量子）	ML-KEM-768	FIPS 203
データ暗号化	AES-256-GCM	NIST SP 800-38D
鍵導出	HKDF-SHA256	NIST SP 800-56C

ハイブリッド構成: 両方の共有秘密を連結し、HKDFに入力します。X25519とML-KEM-768のいずれかが安全であり続ける限り、セキュリティは維持されます。

ワイヤーフォーマット

version[1] || suite_kem[1] || suite_aead[1] || flags[1] || kem_ct_len[2] ||
x25519_ephemeral_pk[32] || mlkem768_ct[1088] || nonce[12] || aead_ct[variable]

自己記述型、バージョン管理済み、ネゴシエーションなし（ダウングレード攻撃を防止）。完全な仕様はSPEC.mdを参照してください。

セキュリティ特性

定数時間比較 — subtleクレートによるAPIキー検証でタイミング攻撃を防止
ゼロ化 — すべての共有秘密とAES鍵をZeroizing<T>でラップし、ドロップ時にゼロ化
統一エラー — 復号失敗時に同一のエラーメッセージを返す（復号オラクルを防止）
整合性チェーン監査ログ — SHA-256ハッシュチェーンでログ改ざんを検出
レート制限 — IP単位のトークンバケット方式で、違反時には脅威レベルを引き上げ

セキュリティ

Citadelは未監査のソフトウェアです。

実装は、確立されたRustクレート（ml-kem、x25519-dalek、aes-gcm、hkdf）を通じてNIST標準化されたプリミティブを使用しています。暗号アルゴリズム自体は実装していません。価値は斬新な数学ではなく、正しい構成にあります。

実施済み:

既知解テスト（KAT）を含む包括的なテストスイート
ワイヤーフォーマットパーサーと完全な復号パスに対するファズテスト
暗号化・復号操作のタイミング解析
復号オラクルを防ぐ統一エラーハンドリング

未実施:

独立したセキュリティ監査
形式検証
FIPS認証
本番導入

独立したレビューなしに機密データには使用しないでください。 脆弱性の報告についてはSECURITY.mdを参照してください。

コンプライアンス

34のNIST SP 800-57コントロールに対してマッピング済み: 26件が満たされ、7件が部分的、1件がギャップ。完全なマッピングはCOMPLIANCE_MATRIX.mdを参照してください。

関連フレームワーク: NIST SP 800-57（鍵管理）、CNSA 2.0（PQCタイムライン）、HIPAA（保存データの暗号化）、SOC 2（アクセス制御と監査）。

rust_citadel

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