NCC Group: Padrão de Mecanismo de Encapsulamento de Chave Baseado em Reticulados Modulares FIPS 203

FIPS 203 (Rascunho Público Inicial) Padrão de Mecanismo de Encapsulamento de Chave Baseado em Reticulados Modulares escrito em Rust puro para aplicações de servidor, desktop, navegador e embarcadas. O repositório de origem inclui exemplos demonstrando benchmarks, um alvo embarcado, medições estatísticas de tempo constante, fuzzing, execução WASM, FFI em C e bindings Python.

Este crate implementa o padrão rascunho do FIPS 203 em Rust puro com dependências mínimas e convencionais, e sem nenhum código inseguro. Todos os três conjuntos de parâmetros de segurança são totalmente suportados e testados. A implementação opera em tempo constante (exceto rho, que faz parte da chave de encapsulamento enviada através da fronteira de confiança em claro), não requer a biblioteca padrão, por exemplo #[no_std], não possui alocações no heap, por exemplo, não precisa de alloc, e opcionalmente expõe a RNG, tornando-a adequada para toda a gama de aplicações até bare-metal. A API está estabilizada e o código é fortemente voltado para segurança e correção; otimizações de desempenho adicionais serão implementadas à medida que o padrão amadurecer. Este crate seguirá rapidamente quaisquer mudanças no FIPS 203 assim que estiverem disponíveis.

Consulte https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/FIPS/NIST.FIPS.203.ipd.pdf para uma descrição completa da funcionalidade alvo.

A funcionalidade é extremamente simples de usar, como demonstrado pelo exemplo a seguir.

// Use the desired target parameter set.
use fips203::ml_kem_512; // Could also be ml_kem_768 or ml_kem_1024. 
use fips203::traits::{Decaps, Encaps, KeyGen, SerDes};

// Alice runs `try_keygen()` and then serializes the encaps key `ek` for Bob (to bytes).
let (alice_ek, alice_dk) = ml_kem_512::KG::try_keygen().unwrap();
let alice_ek_bytes = alice_ek.into_bytes();

// Alice sends the encaps key `ek_bytes` to Bob.
let bob_ek_bytes = alice_ek_bytes;

// Bob deserializes the encaps `ek_bytes` and then runs `encaps() to get the shared 
// secret `ssk` and ciphertext `ct`. He serializes the ciphertext `ct` for Alice (to bytes).
let bob_ek = ml_kem_512::EncapsKey::try_from_bytes(bob_ek_bytes).unwrap();
let (bob_ssk_bytes, bob_ct) = bob_ek.try_encaps().unwrap();
let bob_ct_bytes = bob_ct.into_bytes();

// Bob sends the ciphertext `ct_bytes` to Alice
let alice_ct_bytes = bob_ct_bytes;

// Alice deserializes the ciphertext `ct` and runs `decaps()` with her decaps key
let alice_ct = ml_kem_512::CipherText::try_from_bytes(alice_ct_bytes).unwrap();
let alice_ssk_bytes = alice_dk.try_decaps(&alice_ct).unwrap();

// Alice and Bob will now have the same secret key
assert_eq!(bob_ssk_bytes, alice_ssk_bytes);

A Documentação em Rust está disponível em cada Módulo correspondente ao parâmetro de segurança desejado abaixo.

Notas

• Este crate é totalmente funcional e corresponde ao primeiro rascunho público inicial do FIPS 203.
• A operação em tempo constante visa apenas o nível de código-fonte no MSRV, com confirmação por meio de revisão/inspeção manual, do alvo embarcado e dos testes dinâmicos dudect.
• Observe que o FIPS 203 impõe requisitos específicos sobre aleatoriedade conforme a seção 3.3, daí a RNG exposta.
• Requer Rust 1.70 ou superior. A versão mínima suportada do Rust (MSRV) pode ser alterada no futuro, mas isso será feito com um aumento de versão menor (quando a versão principal for maior que 0).
• Todos os recursos ativados por padrão desta biblioteca são cobertos pelo SemVer.
• O padrão de rascunho FIPS 203 e este software são experimentais -- USE POR SUA CONTA E RISCO!

Licença

O conteúdo é licenciado sob a Licença Apache Versão 2.0 ou a licença MIT à sua escolha.

Contribuição

Salvo indicação explícita em contrário, qualquer contribuição intencionalmente submetida para inclusão no trabalho por você, conforme definido na licença Apache-2.0, será licenciada duplamente como acima, sem quaisquer termos ou condições adicionais.