एलियंस को उतारने के बाद क्रिप्टोग्राफी

लेख लेखक: ब्रूस श्नेयर एक अमेरिकी क्रिप्टोग्राफर, लेखक और कंप्यूटर सुरक्षा विशेषज्ञ हैं। सुरक्षा, क्रिप्टोग्राफी और सूचना सुरक्षा पर कई पुस्तकों के लेखक। क्रिप्टोग्राफिक कंपनी काउंटरपाने ​​इंटरनेट सिक्योरिटी के संस्थापक, इंटरनेशनल एसोसिएशन ऑफ क्रिप्टोलॉजिकल रिसर्च के निदेशक मंडल के सदस्य और इलेक्ट्रॉनिक गोपनीयता सूचना केंद्र के सलाहकार बोर्ड के सदस्य हैं।

क्वांटम कंप्यूटिंग गणना करने का एक नया तरीका है जो मानवता को उन गणनाओं को करने की अनुमति देगा जो आधुनिक कंप्यूटरों का उपयोग करना असंभव है। जल्दी से खोज करने की क्षमता आधुनिक एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम में से कुछ को तोड़ देगी। और बड़ी संख्या का आसान कारक किसी भी महत्वपूर्ण लंबाई के साथ आरएसए क्रिप्टोकरेंसी को तोड़ देगा।

यही कारण है कि क्रिप्टोग्राफ़र अब "क्वांटम-स्थिर" सार्वजनिक कुंजी एल्गोरिदम का गहन विकास और विश्लेषण कर रहे हैं। वर्तमान में, क्वांटम कंप्यूटिंग अभी एक सामान्य मूल्यांकन के लिए तैयार नहीं है: क्या सुरक्षित है और क्या नहीं। लेकिन अगर हम यह मान लें कि एलियंस ने तकनीक को पूर्ण रूप से विकसित कर लिया है, तो क्वांटम कंप्यूटिंग क्रिप्टोग्राफी के लिए दुनिया का अंत नहीं है। सममित क्रिप्टोग्राफी के लिए, क्वांटम स्थिरता प्राथमिक है, और अब हम क्वांटम प्रतिरोधी सार्वजनिक कुंजी एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम की तलाश कर रहे हैं। यदि सार्वजनिक-कुंजी क्रिप्टोग्राफी एक अस्थायी विसंगति है जो हमारे गणितीय ज्ञान और कम्प्यूटेशनल क्षमताओं में अंतराल के कारण मौजूद है, तो हम अभी भी जीवित रहेंगे। और अगर कुछ असाध्य विदेशी तकनीक सभी क्रिप्टोग्राफी को तोड़ देती है, तो हम सूचना के सिद्धांत के आधार पर गुप्त रहेंगे, यद्यपि क्षमताओं का महत्वपूर्ण नुकसान होता है।

वास्तव में, क्रिप्टोग्राफी एक गणितीय मोड़ पर निर्भर करती है जो कुछ चीजों को रद्द करने की तुलना में आसान है। एक प्लेट को तोड़ना कितना आसान है, इसे वापस गोंद देना, परिणाम को वापस करने की तुलना में दो गुना गुणा करना भी बहुत आसान है। इस तरह के असममितता - एक तरह से कार्य करता है और एक तरह से गुप्त इनपुट के साथ कार्य करता है - सभी क्रिप्टोग्राफी को रेखांकित करता है।

किसी संदेश को एन्क्रिप्ट करने के लिए, हम उसे सिफरटेक्स्ट बनाने के लिए एक कुंजी के साथ जोड़ते हैं। एक कुंजी के बिना, प्रक्रिया को उल्टा करना अधिक कठिन है। न सिर्फ थोड़ा कठिन है, बल्कि खगोलीय रूप से कठिन है। आधुनिक एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम इतनी तेज़ हैं कि वे बिना किसी मंदी के आपकी पूरी हार्ड डिस्क को एन्क्रिप्ट कर देंगे, और साइपर को तोड़ना यूनिवर्स की थर्मल मौत तक जारी रहेगा।

संदेशों, फ़ाइलों और डिस्क को एन्क्रिप्ट करने के लिए उपयोग की जाने वाली सममित क्रिप्टोग्राफी के साथ, यह असंतुलन घातीय है और कुंजी बढ़ने पर बढ़ता है। एक कुंजी बिट जोड़ने से एन्क्रिप्शन जटिलता एक प्रतिशत से भी कम (लगभग बोलने) में वृद्धि होती है, लेकिन हैकिंग जटिलता दोगुनी हो जाती है। इस प्रकार, 256-बिट कुंजी 128-बिट वाले के रूप में केवल दो बार जटिल लगती है, लेकिन (गणित के हमारे मौजूदा ज्ञान के साथ) यह 340,282,366,920,438,463,463,374,607,431,768,211,456,400 गुना कठिन है।

सार्वजनिक कुंजी एन्क्रिप्शन (मुख्य रूप से कुंजी विनिमय के लिए उपयोग किया जाता है) और डिजिटल हस्ताक्षर अधिक जटिल हैं। चूंकि वे जटिल गणितीय समस्याओं पर भरोसा करते हैं, जैसे कि कारककरण, उन्हें उलटने के लिए अधिक भिन्न चालें हैं। इस प्रकार, यहां आपको आरएसए के लिए 2048 बिट्स की लंबाई और एल्गोरिदम के लिए 384 बिट्स की अण्डाकार कर्व्स के आधार पर चाबियाँ दिखाई देंगी। लेकिन फिर, इन कुंजियों के साथ साइफर को हैक करना मानवता की वर्तमान क्षमताओं से परे है।

एक तरफ़ा कार्यों का व्यवहार हमारे गणितीय ज्ञान पर आधारित है। जब आप एक क्रिप्टोग्राफ के बारे में सुनते हैं जो एक एल्गोरिथ्म को तोड़ता है, तो इसका मतलब है कि इसमें एक नई चाल मिली है जो उलटफेर को सरल बनाती है। क्रिप्टोग्राफ़र हमेशा नई चालें खोजते हैं, इसलिए हम कड़ाई से आवश्यक से अधिक लंबे समय तक कुंजियों का उपयोग करते हैं। यह सममित एल्गोरिदम और सार्वजनिक कुंजी एल्गोरिदम दोनों के लिए सच है: हम भविष्य में उनकी विश्वसनीयता की गारंटी देने की कोशिश कर रहे हैं।

क्वांटम कंप्यूटर इसे बहुत बदलने का वादा करते हैं। उनके स्वभाव से, वे उन संगणनाओं के अनुकूल हैं जो इन एकतरफा कार्यों को उलटने के लिए आवश्यक हैं। सममित क्रिप्टोग्राफी के लिए, यह इतना बुरा नहीं है। ग्रोवर के एल्गोरिदम से पता चलता है कि एक क्वांटम कंप्यूटर हमलों को इतना तेज कर देता है कि प्रभावी कुंजी की लंबाई आधी हो जाती है। अर्थात्, 256-बिट कुंजी क्वांटम कंप्यूटर के लिए एक नियमित कंप्यूटर के लिए 128-बिट कुंजी के रूप में जटिल है: दोनों भविष्य के भविष्य के लिए सुरक्षित हैं।

सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टोग्राफी के लिए, परिणाम बदतर हैं। शोर का एल्गोरिथ्म सभी लोकप्रिय सार्वजनिक कुंजी एल्गोरिदम को फैक्टराइज़ेशन और असतत लघुगणक के आधार पर आसानी से तोड़ देता है। कुंजी की लंबाई दोगुनी होने से ब्रेकिंग की जटिलता आठ गुना बढ़ जाती है। यह सतत विकास के लिए पर्याप्त नहीं है।

पिछले दो पैराग्राफ के बारे में कई आरक्षण हैं, मुख्य यह है कि क्वांटम कंप्यूटर कुछ ऐसा करने में सक्षम हैं जो वर्तमान में मौजूद नहीं हैं, और कोई नहीं जानता कि हम कब एक का निर्माण कर सकते हैं - और यदि हम कर सकते हैं। हम यह भी नहीं जानते हैं कि जब हम खिलौने के आकार की चाबियों के अलावा किसी अन्य चीज पर ग्रोवर या शोर एल्गोरिदम को लागू करने की कोशिश करते हैं तो क्या व्यावहारिक कठिनाइयाँ आएंगी (क्वांटम कंप्यूटर पर त्रुटि सुधार तंत्र आसानी से एक समस्या बन सकता है)। दूसरी ओर, हम नहीं जानते कि जैसे ही लोग वास्तविक क्वांटम कंप्यूटर के साथ काम करना शुरू करेंगे, वैसे ही अन्य तरीकों की खोज क्या होगी। मैं शर्त लगाता हूं कि हम इंजीनियरिंग की समस्याओं को दूर करेंगे, और यह कि कई उपलब्धियां और नए तरीके होंगे, लेकिन उन्हें आविष्कार करने में समय लगेगा। जिस तरह से हमें हैंडहेल्ड सुपर कंप्यूटर को डिजाइन करने में दशकों लग गए, उसी तरह शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए जरूरी सभी इंजीनियरिंग समस्याओं को हल करने में दशकों लग गए।

छोटी अवधि में, क्रिप्टोग्राफर क्वांटम-मजबूत एल्गोरिदम को विकसित करने और विश्लेषण करने के लिए महत्वपूर्ण प्रयास करते हैं। वे शायद दशकों तक सुरक्षित रहेंगे। प्रक्रिया शायद धीरे-धीरे चलेगी, क्योंकि अच्छा क्रिप्टोनालिसिस समय लेता है। सौभाग्य से, हमारे पास समय है। व्यवहार में वास्तविक क्वांटम कंप्यूटिंग हमेशा "भविष्य में दस साल" लगती है। दूसरे शब्दों में, किसी को भी मामूली विचार नहीं है।

लेकिन हमेशा यह संभावना है कि एल्गोरिदम एलियंस को सबसे अच्छी क्वांटम प्रौद्योगिकियों के साथ क्रैक करेगा। मैं सममित क्रिप्टोग्राफी के बारे में कम चिंतित हूं, जहां ग्रोवर का एल्गोरिथ्म अनिवार्य रूप से क्वांटम कंप्यूटिंग की अधिकतम सीमा है। लेकिन संख्या सिद्धांत पर आधारित सार्वजनिक कुंजी एल्गोरिदम अधिक नाजुक लगते हैं। यह संभव है कि क्वांटम कंप्यूटर एक दिन उन सभी को तोड़ देगा - यहां तक ​​कि जो अब क्वांटम-स्थिर माना जाता है।

यदि ऐसा होता है, तो हम सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टोग्राफी के बिना दुनिया में बने रहेंगे। यह एक बड़ा सुरक्षा झटका होगा और कई प्रणालियों को तोड़ देगा, लेकिन हम अनुकूलन कर पाएंगे। 1980 के दशक में, केर्बोस एक पूरी तरह से सममित प्रमाणीकरण और एन्क्रिप्शन प्रणाली थी। और अब, जीएसएम सेलुलर मानक बड़े पैमाने पर - केवल सममित क्रिप्टोग्राफी के साथ - प्रमाणीकरण और कुंजी वितरण दोनों करता है। हां, इन प्रणालियों में विश्वास और विफलता के केंद्रीकृत बिंदु हैं, लेकिन अन्य प्रणालियों को विकसित किया जा सकता है जो इस जोखिम को कम करने के लिए गुप्त पृथक्करण और गुप्त साझाकरण दोनों का उपयोग करते हैं। (कल्पना करें कि संचार प्रतिभागियों की एक जोड़ी पांच अलग-अलग प्रमुख सर्वरों में से एक सत्र कुंजी का एक हिस्सा प्राप्त करती है)। संचार की सर्वव्यापकता स्थिति को आसान बनाती है। हम आउट-ऑफ-बैंड प्रोटोकॉल का उपयोग कर सकते हैं: उदाहरण के लिए, आपका फोन कंप्यूटर के लिए एक कुंजी उत्पन्न करने में मदद करेगा। अतिरिक्त सुरक्षा के लिए, आप व्यक्तिगत पंजीकरण का उपयोग कर सकते हैं: यह उस स्टोर में संभव है जहां आप स्मार्टफोन खरीदते हैं या इंटरनेट सेवा पंजीकृत करते हैं। हार्डवेयर का विकास इस दुनिया में चाबियों को सुरक्षित रखने में भी मदद करेगा। मैं कुछ भी आविष्कार करने की कोशिश नहीं कर रहा हूं, मैं सिर्फ यह कहता हूं कि बहुत संभावनाएं हैं। हम जानते हैं कि क्रिप्टोग्राफी विश्वास पर आधारित है, और हमारे पास इंटरनेट के शुरुआती वर्षों की तुलना में बहुत अधिक प्रबंधन के तरीके हैं। कुछ महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियां, जैसे कि प्रत्यक्ष गोपनीयता, अधिक जटिल हो जाएगी, लेकिन जब सममित क्रिप्टोग्राफी काम करती है, तो हम सुरक्षा बनाए रखेंगे।

यह एक विचित्र भविष्य है। शायद नंबर थ्योरी पर क्रिप्टोग्राफी का पूरा विचार, आधुनिक सार्वजनिक-कुंजी प्रणालियों की तरह, एक अस्थायी घटना है जो कम्प्यूटेशनल मॉडल में अंतराल के कारण मौजूद है। अब जब क्वांटम कंप्यूटिंग को शामिल करने के लिए मॉडल का विस्तार हुआ है, तो हम 1970 के दशक के अंत में और 1980 के दशक की शुरुआत में हो सकते हैं: कोड के आधार पर सममित क्रिप्टोग्राफी, क्रिप्टोग्राफी, मर्कल के हस्ताक्षर। यह मजाकिया और विडंबनापूर्ण होगा।

हां, मुझे पता है कि क्वांटम कुंजी वितरण सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टोग्राफी के लिए एक संभावित प्रतिस्थापन है। लेकिन चलो ईमानदार रहें: क्या कोई वास्तव में मानता है कि एक प्रणाली जिसे विशेष संचार उपकरण और केबलों की आवश्यकता होती है उसका उपयोग आला अनुप्रयोगों के अलावा किसी और चीज के लिए किया जाएगा? भविष्य मोबाइल में निहित है, हमेशा कंप्यूटिंग उपकरणों पर। उनके लिए सभी सुरक्षा प्रणालियां केवल सॉफ्टवेयर होंगी।

भविष्य के लिए एक और परिदृश्य है, क्वांटम कंप्यूटरों का उल्लेख नहीं करना। एक-तरफ़ा कार्य कई गणितीय सिद्धांतों पर आधारित होते हैं जो अभी तक सिद्ध नहीं हुए हैं। यह कंप्यूटर विज्ञान में खुली समस्याओं में से एक है। जिस तरह एक स्मार्ट क्रिप्टोग्राफर एक नई चाल पा सकता है जो एक निश्चित एल्गोरिदम को हैक करने की सुविधा देता है, हम सभी एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम को तोड़ने के लिए पर्याप्त गणितीय सिद्धांत के साथ एलियंस की कल्पना कर सकते हैं। हमारे लिए आज यह सिर्फ हास्यास्पद है। सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टोग्राफी एक संख्या सिद्धांत है जो गणितीय रूप से अधिक साक्षर एलियंस के लिए संभावित रूप से असुरक्षित है। सिमिट्रिक क्रिप्टोग्राफी बहुत गैर-जटिल है, और कुंजी की लंबाई इतनी आसानी से बढ़ जाती है कि भविष्य की कल्पना करना मुश्किल है। 512-बिट ब्लॉक और कुंजी आकार और 128 राउंड के एन्क्रिप्शन के साथ एईएस संस्करण की कल्पना करें। जब तक आप एक मौलिक रूप से नए गणित के साथ नहीं आते हैं, तब तक ऐसा एन्क्रिप्शन सुरक्षित रहेगा जब तक कि कंप्यूटर किसी अन्य आयाम में कुछ भी नहीं बनाते हैं।

लेकिन अगर अकल्पनीय होता है, तो क्रिप्टोग्राफी रहेगी, पूरी तरह से सूचना के सिद्धांत पर आधारित है: डिस्पोजेबल नोटबुक और उनके वेरिएंट। यह सुरक्षा के लिए बहुत बड़ा आघात होगा। डिस्पोजेबल नोटबुक सैद्धांतिक रूप से सुरक्षित हो सकते हैं, लेकिन व्यावहारिक रूप से वे विशेष आला अनुप्रयोगों के अलावा किसी अन्य चीज के लिए अनुपयुक्त हैं। आज, केवल साइकोस एक बार के नोटपैड्स के आधार पर आम-उपयोग प्रणालियों का निर्माण करने की कोशिश कर रहे हैं - और क्रिप्टोग्राफर्स उन पर हंसते हैं क्योंकि वे विकासशील एल्गोरिदम (आसान) की समस्याओं को प्रबंधित करने की कुंजी और भौतिक सुरक्षा की समस्याओं (जो कि बहुत अधिक जटिल हैं) की समस्याओं के साथ प्रतिस्थापित करते हैं। शायद हमारे शानदार भविष्य में, एलियंस द्वारा कवर किया गया है, हम केवल इस तरह से बाहर निकलेंगे।

इन भगवान-जैसे एलियंस के खिलाफ, क्रिप्टोग्राफी एकमात्र तकनीक रहेगी जिसमें हम सुनिश्चित हो सकते हैं। परमाणु बम विस्फोट नहीं कर सकते हैं, और लड़ाकू आकाश से गिर सकते हैं, लेकिन हम अभी भी डिस्पोजेबल नोटबुक का उपयोग करके सुरक्षित रूप से संवाद कर सकते हैं। इसमें एक निश्चित आशावाद है।