【Go】簡単なRSAによるデジタル署名のサンプルコードを書いてみた

概要

• 暗号技術入門 第3版に出てきたRSAによるデジタル署名のサンプルコードを書いてみた
• それぞれの数値はなるべく最小にして計算の流れの理解を重視

RSAデジタル署名の流れ

1. 公開鍵と秘密鍵を作る
   • 2つの素数 p, q を決める
   • n = p × q
   • φ(n) = (p-1)(q-1)
   • 公開鍵 e を選ぶ（1 < e < φ(n), かつ互いに素）
   • 秘密鍵 d を計算する（e×d ≡ 1 mod φ(n)）
2. 署名する
   • メッセージ m を用意
   • 署名 s = m^d mod n を計算
3. 検証する
   • 検証値 v = s^e mod n を計算
   • v と元のメッセージ m が一致すれば正しい

サンプルコード

package main

import (
	"fmt"
)

const (
	p, q = 3, 5
)

// n = p * q 	
func generateN() int {
	n := p * q
	return n // 15 = 3 * 5
}

// φ(n) = (p-1)*(q-1) 
func generateL() int {
	l := (p - 1) * (q - 1)
	return l // 8 = (3-1)*(5-1)
}

// 1 < E < L
// gcd(E, L)
func generateE(l int) int {
	e := 2
	for e < l {
		if gcd(e, l) == 1 {
			break
		}
		e++
	}
	return e // 3
}

// gcd(E, L) = 1を満たしているかをチェック
func gcd(e, l int) int {
	for l != 0 {
		e, l = l, e % l
	}
	return e
}

// 1 < D < L
// E * D mod L = 1
func generateD(e, l int) int {
	d := 1
	for {
		if (e * d) % l == 1 {
			break
		}
		d++
	}
	return d // 3
}

// m^e mod n
func modExp(m, e, n int) int {
	result := 1
	for e > 0 {
		if e % 2 == 1 {
			result = (result * m) % n
		}
		m = (m * m) % n
		e /= 2
	}
	return result
}

func rsaSignature() {
	n := generateN()
	fmt.Println("N:", n)

	l := generateL()
	fmt.Println("L:", l)

	e := generateE(l)
	fmt.Println("E:", e)

	d := generateD(e, l)
	fmt.Println("D:", d)

	// N未満の数値を指定
	message := 8

	// 署名生成: s = m^d mod n
	signature := modExp(message, d, n) // 2 = 8^3 mod 15
	fmt.Println("メッセージ:", message)
	fmt.Println("署名:", signature)

	// 検証: v = s^e mod n
	verified := modExp(signature, e, n) // 8 = 2^3 mod 15
	fmt.Println("検証結果:", verified)

	if verified == message {
		fmt.Println("検証成功: メッセージが正しいです。")
	} else {
		fmt.Println("検証失敗: メッセージが改ざんされています。")
	}
}