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Expose XOFs like SHAKE128 and SHAKE256

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Valutazione

Difficoltà
4/5
Tempo stimato
3-5 giorni
Idoneità per principianti
48/100
Tipo di issue
Funzionalità
Chiarezza
Abbastanza chiara
Stato di attività
Tranquilla
Stack tecnologico
c, ruby
Ambito
cryptography

Direzione di ricerca

Inizia tracciando la gestione di OpenSSL::Digest intorno a EVP_MD_CTX_size e al metodo digest, quindi verifica come EVP_DigestSqueeze potrebbe inserirsi nell’API proposta. Conferma il comportamento desiderato per SHAKE128 e SHAKE256, incluso digest(length); il lavoro è completato quando l’output a lunghezza variabile funziona senza rompere i digest a lunghezza fissa ed è coperto da test.

Scritto dal modello di indicizzazione a partire dal testo della issue.

Descrizione

SHAKE is a XOF from the Keccak family of algorithms. Loosely, you can consider them a digest. The thing that sets them apart though is that they have no fixed output size, instead callers indicate "How much data do you want from it?" The 128 and 256 are secure strengths, not output sizes like SHA-2-256.

Even though SHAKE is an EVP-MD, the ruby/openssl project assumes that all digests have a fixed length output.

digest = OpenSSL::Digest.new("SHAKE256") # Works
digest << "hello world" # Works
digest.digest # Fail: ArgumentError: negative string size (or size too big)

Largely because the gem is attempting to ask the EVP_MD how big the digest is using EVP_MD_CTX_size, which returns -1, which is where the ArgumentError comes from.

A small suggestion would be to recognize that when EVP_MD_CTX_size return -1, a length must be supplied to digest

digest = OpenSSL::Digest.new("SHAKE256")
digest << "hello world"
digest.digest(64)

This will allow using the SHAKE XOF.

As a further property of XOFs is "squeeze", exposed by OpenSSL's EVP_DigestSqueeze.

One could imagine doing something like

digest = OpenSSL::Digest.new("SHAKE256")
digest << "hello world"
digest.squeeze(32) + digest.squeeze(32) # Equivalent to digest(64)

Squeeze allows someone to "read" from the XOF in pieces, instead of reading it all out at at once with digest.

Why is this useful?

SHAKE-256 is used to compute the message representative, or mu, when using ML-DSA in external mu. Ruby's ML-DSA does support signing mu instead of the message, but the lack of SHAKE makes it difficult to compute mu. For example, using a made-up mu:

key = OpenSSL::PKey.generate_key("ML-DSA-65")
mu = "\x00" * 64 # This should actually be computed with SHAKE-256
signature = key.sign(nil, mu, "mu" => "1")

Because SHAKE-256 can absorb very large amounts of data, it works like signing a hash with combined with external mu. This is how you can sign very large amounts of data, like a file, without putting the whole file in memory.

This is distinct, and different than HashML-DSA which has largely failed to gain traction in many other standards, and instead recommend using external-mu.

For the purposes of external mu, the digest.squeeze functionality is not needed with EVP_DigestSqueeze, but having some means digest(64) is needed.

I will offer my time to contribute the work, however I would like to better understand what the maintainers would want this to look like before getting started.

Lingua principale
C
Stelle
276
Fork
200
Merge medio
15h 27m
PR unite (30g)
7

Preparare l'ambiente

Come iniziare

  1. Leggi tutta la issue e poi la guida ai contributi del progetto.
  2. Commenta sulla issue per dire che te ne occupi tu — evita che due persone facciano lo stesso lavoro.
  3. Fai un fork del repository e lavora su un branch.
  4. Apri una pull request che faccia riferimento al numero della issue.

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