पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी क्या होगी?

डेटा और संचार को भारी शुल्क वाले क्वांटम कंप्यूटरों के खतरों से बचाने के लिए नए तरीके बनाने की दौड़ है

हम में से कुछ ने छोटे ताला प्रतीक पर ध्यान दिया जो हमारे वेब ब्राउज़र में हर बार दिखाई देता है जब हम ऑनलाइन स्टोर की वेबसाइट पर जाते हैं, ईमेल भेजते हैं और प्राप्त करते हैं, हमारे बैंक खाते या क्रेडिट कार्ड की जांच करते हैं। हालांकि, यह संकेत देता है कि ऑनलाइन सेवाएं HTTPS का उपयोग करती हैं, एक वेब प्रोटोकॉल जो हम इंटरनेट पर भेजे जाने वाले डेटा और हमें प्राप्त होने वाली प्रतिक्रियाओं को एन्क्रिप्ट करता है। यह और एन्क्रिप्शन के अन्य रूप विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक संचार, साथ ही साथ पासवर्ड, डिजिटल हस्ताक्षर और मेडिकल रिकॉर्ड जैसी चीजों की रक्षा करते हैं।

क्वांटम कंप्यूटर इस क्रिप्टोग्राफिक सुरक्षा को कमजोर कर सकते हैं। आज, ये मशीनें अभी तक पर्याप्त शक्तिशाली नहीं हैं, लेकिन वे तेजी से विकसित हो रहे हैं। यह संभव है कि कोई भी दस साल बाद नहीं - और शायद इससे भी पहले - ये मशीनें व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली क्रिप्टोग्राफी विधियों के लिए खतरा बन सकती हैं। यही कारण है कि सुरक्षा शोधकर्ता और कंपनियां क्रिप्टोग्राफी के लिए नए दृष्टिकोण विकसित कर रहे हैं जो हैकर्स द्वारा भविष्य के क्वांटम हमलों का सामना कर सकते हैं।

डिजिटल एन्क्रिप्शन कैसे काम करता है?

एन्क्रिप्शन के दो मुख्य प्रकार हैं। सममित एन्क्रिप्शन को प्रेषक और प्राप्तकर्ता को डेटा को एन्क्रिप्ट और डिक्रिप्ट करने के लिए समान डिजिटल कुंजी रखने की आवश्यकता होती है, जबकि असममित एन्क्रिप्शन - या एक सार्वजनिक कुंजी के साथ एन्क्रिप्शन - एक सार्वजनिक कुंजी का उपयोग करता है जो लोगों को एक निजी कुंजी के लिए संदेशों को एन्क्रिप्ट करने की अनुमति देता है जो अकेले एक निजी कुंजी है जो उन्हें डिक्रिप्ट करने की अनुमति देता है ।

कभी-कभी इन दो दृष्टिकोणों का एक साथ उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, HTTPS के मामले में, वेब ब्राउज़र साइटों की प्रामाणिकता को सत्यापित करने और संचार के सममित एन्क्रिप्शन के लिए एक कुंजी प्राप्त करने के लिए सार्वजनिक कुंजी का उपयोग करते हैं।

लक्ष्य हैकरों को महत्वपूर्ण कंप्यूटिंग शक्ति का उपयोग करने से रोकने के लिए उपयोग की गई चाबियों का अनुमान लगाने का प्रयास करना। इसके लिए, लोकप्रिय क्रिप्टोग्राफ़िक विधियाँ, जिनमें आरएसए और एन्क्रिप्शन शामिल हैं, अण्डाकार वक्रों का उपयोग करते हुए, आमतौर पर तथाकथित का उपयोग करते हैं। एक गुप्त इनपुट के साथ एक तरफ़ा कार्य गणितीय निर्माण हैं जो चाबियाँ प्राप्त करने के लिए एक दिशा में गणना करना अपेक्षाकृत आसान हैं, लेकिन एक हमलावर के लिए रिवर्स इंजीनियर के लिए बहुत मुश्किल है।

हैकर्स सभी संभावित प्रमुख विकल्पों को चुनकर कोड को क्रैक करने का प्रयास कर सकते हैं। लेकिन बचाव पक्ष बहुत मुश्किलों का उपयोग करते हुए, उनके लिए बहुत मुश्किल बनाते हैं - जैसे कि 2048-बिट आरएसए में, 617 दशमलव संख्या की लंबाई के साथ कुंजियों का उपयोग करना। निजी कुंजी के लिए सभी संभावित विकल्पों की गणना करने में हजारों - साधारण कंप्यूटर पर लाखों नहीं - साल लगेंगे।

क्वांटम कंप्यूटर्स एंडेंजेर एनक्रिप्शन क्यों करते हैं?

चूंकि वे एल्गोरिदमिक गुप्त चालों के माध्यम से हैकर्स को अपना रास्ता बनाने में मदद कर सकते हैं। शास्त्रीय कंप्यूटरों के विपरीत, जो बिट्स का उपयोग करते हैं जो केवल 1 या 0 मान ले सकते हैं, क्वांटम मशीनें उन क्वैब का उपयोग करती हैं जो एक साथ विभिन्न संभावित राज्यों का प्रतिनिधित्व कर सकती हैं, 0 और 1 के बीच मध्यवर्ती - इस घटना को सुपरपोज़िशन कहा जाता है। उलझने जैसी घटना के कारण वे एक दूसरे को दूर से भी प्रभावित कर सकते हैं।

इस घटना के कारण, कई अतिरिक्त क्वैबिट के अलावा कंप्यूटिंग शक्ति में घातीय कूदता हो सकता है। एक 300-qubit क्वांटम मशीन अवलोकनीय ब्रह्मांड में परमाणुओं की संख्या से अधिक मूल्यों का प्रतिनिधित्व करने में सक्षम है। यह मानते हुए कि क्वांटम कंप्यूटर प्रदर्शन के संबंध में अपनी कुछ अंतर्निहित सीमाओं को पार करने में सक्षम होंगे, किसी दिन वे अपेक्षाकृत कम समय में सभी संभावित क्रिप्टोग्राफिक कुंजी विकल्पों की जांच करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

कुछ कार्यों को अनुकूलित करने के लिए हैकर्स एल्गोरिदम का उपयोग करने की कोशिश करने की अधिक संभावना है। इस तरह के एक एल्गोरिथ्म , जिसे एटी एंड टी बेल लैब्स के लव ग्रो द्वारा प्रकाशित किया गया है, क्वांटम कंप्यूटरों को विकल्पों की खोज में बहुत तेज़ी से मदद करता है। पीटर शोर द्वारा 1994 में प्रकाशित एक अन्य एल्गोरिदम , फिर बेल लैब्स में भी कार्यरत थे, और अब एमआईटी में एक प्रोफेसर, क्वांटम कंप्यूटर को अविश्वसनीय रूप से तेजी से पूर्णांक गुणक खोजने में मदद करता है।

शोर का एल्गोरिथ्म RSA जैसे सार्वजनिक कुंजी सिस्टम को धमकी देता है, जिसका विशेष रूप से गणितीय बचाव इस बात पर निर्भर करता है कि इंजीनियर को बहुत बड़े अपराधों (गुणनखंडन) को गुणा करने का परिणाम कितना मुश्किल होता है। यू.एस. नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज, इंजीनियरिंग और मेडिसिन द्वारा पिछले साल प्रकाशित क्वांटम कंप्यूटिंग पर एक रिपोर्ट में भविष्यवाणी की गई है कि शोर एल्गोरिथ्म चलाने वाला एक शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटर एक दिन से भी कम समय में 1024-बिट आरएसए वेरिएंट को क्रैक करने में सक्षम होगा।

क्या क्वांटम कंप्यूटर निकट भविष्य में क्रिप्टोग्राफिक सुरक्षा को क्रैक करने में सक्षम होंगे?

संभावना नहीं है। राष्ट्रीय अकादमियों द्वारा किए गए एक अध्ययन में दावा किया गया है कि वास्तविक खतरा पैदा करने के लिए, क्वांटम कंप्यूटरों को आज की तुलना में सबसे अधिक कंप्यूटिंग शक्ति की आवश्यकता होगी।

हालाँकि, जिस वर्ष क्वांटम कोड हैकिंग एक गंभीर सिरदर्द बन जाएगा - जिसे कुछ सुरक्षा शोधकर्ताओं ने Y2Q करार दिया है - अप्रत्याशित रूप से जल्दी उठ सकता है। 2015 में, शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि एक क्वांटम कंप्यूटर को 2048-बिट आरएसए एन्क्रिप्शन को जल्दी से क्रैक करने के लिए एक अरब की मात्रा की आवश्यकता होगी। अधिक आधुनिक काम में , यह संकेत दिया जाता है कि 20 मिलियन क्विट वाला कंप्यूटर केवल 8 घंटों में इस कार्य का सामना करने में सक्षम होगा।

यह आज के सबसे शक्तिशाली कंप्यूटरों की क्षमताओं से बहुत परे है, केवल १२ beyond खदानों के साथ । लेकिन क्वांटम कंप्यूटिंग की प्रगति अप्रत्याशित है। क्रिप्टोग्राफ़िक सुरक्षा के बिना, जो क्वांटम कंप्यूटिंग को ध्यान में रखता है, सभी प्रकार की सेवाएं - रोबोमोबाइल्स से सैन्य उपकरण, वित्तीय लेनदेन और संचार तक - हैकर्स से हमले का खतरा होता है जो क्वांटम कंप्यूटर तक पहुंच प्राप्त करते हैं।

कोई भी उद्यम या सरकार जो कई दशकों तक डेटा स्टोर करने की योजना बनाती है, उन्हें पहले से ही इस बारे में सोचना चाहिए कि नई तकनीक क्या जोखिम उठाती है, क्योंकि आज वे जिस एन्क्रिप्शन का उपयोग करते हैं, उसे भविष्य में क्रैक किया जा सकता है। ऐतिहासिक डेटा के विशाल मात्रा को अधिक विश्वसनीय रूप में ट्रांसकोड करने में वर्षों लग सकते हैं, इसलिए आज विश्वसनीय कोडिंग का उपयोग करना बेहतर होगा। यहां से पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के लिए अनुरोध आता है।

पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी क्या होगी?

यह नए प्रकार के क्रिप्टोग्राफिक तरीकों का विकास है जो कि आज के क्लासिक कंप्यूटरों का उपयोग करके लागू किया जा सकता है, लेकिन जो कल के क्वांटम लोगों के लिए अपरिहार्य होगा।

रक्षा की लाइनों में से एक डिजिटल कुंजी के आकार में वृद्धि है विकल्पों की संख्या में उल्लेखनीय रूप से वृद्धि करना जिसमें खोज द्वारा खोज करना आवश्यक होगा। उदाहरण के लिए, 128 से 256 बिट्स की कुंजी का एक सरल दोहरीकरण संभावित विकल्पों की संख्या को चौगुना करता है जो एक क्वांटम मशीन जो ग्रोवर एल्गोरिथ्म का उपयोग करती है, उसे सुलझाना होगा।

एक अन्य दृष्टिकोण में एक गुप्त इनपुट के साथ अधिक जटिल कार्यों का उपयोग शामिल है, जैसे कि एक शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटर के साथ भी संभालना मुश्किल होगा जो शोर एल्गोरिथ्म को निष्पादित करता है। शोधकर्ता कई प्रकार के दृष्टिकोणों पर काम कर रहे हैं, जिसमें जाली क्रिप्टोग्राफी जैसे विदेशी और सुपरसिंगुलर आइसोजनी का उपयोग करके एक प्रमुख विनिमय प्रोटोकॉल शामिल है।

अनुसंधान का उद्देश्य एक या एक से अधिक तरीकों को चुनना है जो तब व्यापक रूप से लागू किए जा सकते हैं। यू.एस. नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड एंड टेक्नोलॉजी ने 2016 में सरकारी उपयोग के लिए पोस्ट-क्वांटम एन्क्रिप्शन मानकों का विकास शुरू किया। उन्होंने पहले ही आवेदनों के शुरुआती सेट को 69 से घटाकर 26 कर दिया है, लेकिन उनका कहना है कि पहले ड्राफ्ट मानकों के 2022 से पहले नहीं दिखाई देने की संभावना है।

इस कार्य का महत्वपूर्ण महत्व इस तथ्य के कारण है कि एन्क्रिप्शन प्रौद्योगिकियां कई अलग-अलग प्रणालियों में गहराई से अंतर्निहित हैं, इसलिए नए एल्गोरिदम को रीमेक करने और पेश करने में बहुत समय लगेगा। पिछले साल के राष्ट्रीय अकादमियों के एक अध्ययन में कहा गया है कि एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले क्रिप्टोग्राफिक एल्गोरिदम से पूरी तरह से छुटकारा पाने में 10 साल से अधिक समय लग गया जो कमजोर हो गया। क्वांटम कंप्यूटर विकास की गति को देखते हुए, शायद दुनिया के पास इस नई सुरक्षा समस्या से निपटने के लिए ज्यादा समय नहीं है।