ML-DSA (Module-Lattice DSA・Dilithium・FIPS 204)（エムエルディーエスエー）
2024年8月NIST FIPS 204標準化のModule-Lattice Digital Signature Algorithm。旧名Dilithium (CRYSTALS-Dilithium)・MLWE/MSIS問題ベースのPQC署名。
概要
ML-DSA (Module-Lattice Digital Signature Algorithm) は2024年8月NIST FIPS 204 として標準化された Post-Quantum Cryptography (PQC) デジタル署名規格。旧名「Dilithium」「CRYSTALS-Dilithium」で、Module Learning With Errors (MLWE) と Module Short Integer Solution (MSIS) 数学問題の困難性に基づく。ML-KEM (FIPS 203) と同じML研究者チーム発表 (CRYSTALS = Cryptographic Suite for Algebraic Lattices) で、2017-2022年NIST PQC Round 1-3評価 → 2022年Round 3 署名部門勝者 (SLH-DSAとの並列勝者) → 2024年8月FIPS 204 公式標準化。
主な特徴・仕組み
- 数学的ベース: Module-LWE + Module-SIS
- 公開: 2024年8月13日 NIST FIPS 204
- 3パラメータレベル: ML-DSA-44 / -65 / -87
- NIST Level 2 / 3 / 5 (AES-128/192/256相当)
- 公開鍵: 1312 / 1952 / 2592 bytes
- 秘密鍵: 2528 / 4000 / 4864 bytes
- 署名: 2420 / 3293 / 4595 bytes
- 性能: 署名生成・検証ともRSA-2048の5x高速
- 用途: TLS 1.3 サーバ認証 / Code Signing / Document Signing
スペック比較表
| バリエーション | NIST Level | 公開鍵 | 署名 | 性能 |
|---|---|---|---|---|
| ML-DSA-44 | Level 2 (AES-128) | 1312 B | 2420 B | 最速 |
| ML-DSA-65 | Level 3 (AES-192) | 1952 B | 3293 B | 推奨 |
| ML-DSA-87 | Level 5 (AES-256) | 2592 B | 4595 B | 最強 |
具体例・対応製品
- Microsoft Azure Code Signing (2025年Q2予定・ML-DSA-65 Hybrid)
- NSA CNSA 2.0 (2025年・国家機密署名ML-DSA-87必須化)
- Linux Kernel Module Signing (2026年以降予想)
- TLS 1.3 Server Certificate (2025-2027年順次)
- GitHub Commit Signing (2026年予想)
自作PCでの選び方・注意点
PC直接設定不要だが、Code Signing Certificate (個人開発者向け$200-500/年) は2025-2027年順次ML-DSA-65 Hybridへ移行。Windows Driver Signing / macOS App Signing / Linux Kernel Module Signing も2026-2028年順次PQC対応。
関連用語との違い
ML-DSA (FIPS 204) はML-KEM (FIPS 203・鍵交換) と用途異なる署名規格。同じLattice問題ベースだがアルゴリズム異なる。SLH-DSA (FIPS 205) はHash衝突困難性ベースで Lattice問題発見リスクないが署名サイズ大幅大 (8-49 KB)。
よくある質問（FAQ）
Q1: ML-DSA-65がデフォルト推奨は？ A1: NIST Level 3 (AES-192相当) で 署名サイズ 3293 bytes + 性能 RSA-2048の5x速の最適バランス。
Q2: 既存RSA署名から切替時の負担は？ A2: 公開鍵 (1952 bytes) はRSA-2048 (256 bytes) の7倍 + 署名 (3293 bytes) は12倍。Certificate Chain サイズ増加でTLS Handshakeに1-2 KB追加転送負担。
Q3: Hybrid署名とは？ A3: RSA + ML-DSA同時署名で互換性 + 量子耐性両立。但しCertificate サイズ大幅増加 (3-5 KB) でTLS転送負担高。当面 (2025-2027年) はHybrid主流、2028年以降Pure PQC移行。
まとめ
- ML-DSA (FIPS 204) は2024年8月NIST標準化PQC署名
- 旧名 Dilithium / CRYSTALS-Dilithium
- ML-DSA-44/65/87 の3レベル
- Code Signing / TLS Cert / Document Signing順次移行中
- Module-LWE + MSIS問題ベース・RSA-2048の5x高速