Stateless hash-based digital signature standard, SoftHSMv2 implementation

Abstract

Os algoritmos quânticos de Grover e Shor representam uma ameaça direta aos servi ços criptográficos tradicionais, pois permitem reduzir significativamente a complexidade de problemas fundamentais à confidencialidade, integridade, autenticidade e não repú dio. Diante desse cenário, o NIST conduziu um processo de padronização de algoritmos resistentes à computação pós-quântica, culminando nas FIPS 203, 204 e 205, sendo o objetivo desta monografia integrar a FIPS 205 ao SoftHSM, viabilizando uma implemen tação segura de assinaturas digitais baseadas em funções hash. De forma complementar, os resultados obtidos demonstram que a implementação da FIPS 205 no SoftHSMv2 foi realizada com sucesso, abrangendo desde a preparação de um ambiente reprodutível com Docker até a integração completa do mecanismo de assinatura SLH-DSA no backend PKCS#11. O trabalho envolveu a análise do código-fonte do SoftHSMv2, adaptação da arquitetura existente baseada em EDDSA e a criação de novos mecanismos, atributos e fluxos de armazenamento de chaves. A validação funcional foi alcançada por meio de um cliente PKCS#11 alternativo ao pkcs11-tool e testes de geração, assinatura e verificação de mensagens. A análise dos resultados evidencia que as decisões arquiteturais adotadas foram adequadas, que os objetivos propostos pela monografia foram atingidos e que, ape sar dos desafios impostos por um código legado extenso e por limitações de ferramentas de desenvolvimento, a abordagem incremental permitiu integrar de forma robusta um al goritmo de assinatura pós-quântico ao ecossistema SoftHSMv2, fortalecendo seu suporte à criptografia resistente à computação quântica.