ভবিষ্যতের ডিক্রিপ্টিং: প্রোগ্রামেবল ক্রিপ্টোগ্রাফি এবং আধুনিক প্রযুক্তিতে এর ভূমিকা

যেহেতু ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রযুক্তিগুলি অগ্রসর হতে থাকে এবং আমাদের জীবনে নতুন এবং আরও বেশি গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহার খুঁজে পায়, এই প্রযুক্তিগুলি যে প্রক্রিয়াগুলি সম্পাদন করে তা আরও জটিল হয়ে ওঠে। যদিও সাধারণ ক্রিপ্টোগ্রাফিক আদিম দিয়ে প্রচুর পরিমাণে কাজ করা যেতে পারে, তবে একত্রিত হলে এটিই সবচেয়ে উত্তেজনাপূর্ণ।

আরও চিত্তাকর্ষক এই ধারণা যে কিছু ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রোটোকল হার্ডওয়্যার বর্ণনা ক্ষমতার সাথে ডিজাইন করা হয়েছে, যা তাদের সর্বজনীন চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করার ক্ষমতা প্রদান করে। এই ধারণাটি, যাকে উপযুক্তভাবে "প্রোগ্রামেবল ক্রিপ্টোগ্রাফি" বলা হয়, ব্রায়ান গুকে ব্যাখ্যা করার জন্য, নতুন প্রোটোকল ডিজাইন করার গাণিতিক সমস্যাটিকে বিদ্যমান প্রোটোকলগুলিকে একত্রিত করার প্রোগ্রামিং সমস্যায় পরিণত করার মাধ্যমে আরও জটিল ক্রিয়া সম্ভব করার প্রতিশ্রুতি রয়েছে।

এই প্রবন্ধে, এই ধারণাগুলি কোথা থেকে এসেছে তা বোঝার জন্য আমরা উচ্চ-স্তরের লক্ষ্য থেকে নিম্ন-স্তরের অ্যালগরিদম পর্যন্ত ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রয়োগের স্তরগুলি অন্বেষণ করব। তারপর, তারা কোথায় যাচ্ছে তা আমরা দেখব।

আমরা শুরু করার আগে, আসুন ক্রিপ্টোগ্রাফারদের তাদের নৈপুণ্যে অধ্যয়ন করার জন্য মৌলিক প্রেরণার প্রতিফলন করার জন্য একটু সময় নিই। সর্বোপরি, একটি নতুন প্রোটোকল নিরাপদ, সম্ভাব্য এবং বিদ্যমান মডেলগুলির তুলনায় একটি অর্থপূর্ণ উন্নতির গাণিতিক প্রমাণগুলিতে কাজ করার চেয়ে বাড়িতে থাকা এবং কিছু না করা অনেক সহজ।

আমরা যে ডিজিটাল ডেটা সঞ্চয় করি, ভাগ করি এবং প্রক্রিয়া করি তার ক্রমবর্ধমান গুরুত্বের কারণেই গোপনীয়তা নিশ্চিত করার এবং টেম্পারিংয়ের বিরুদ্ধে ডেটা সুরক্ষিত করার জন্য নতুন এবং উন্নত পদ্ধতির প্রয়োজন। এটি সেই চাহিদা পূরণ করার ইচ্ছা যা ক্রিপ্টোগ্রাফারদের সকালে বিছানা থেকে উঠে যায়।

আজকাল অনলাইনে কত তথ্য প্রক্রিয়া করা হয় তা ভাবতে সত্যিই বিস্ময়কর। বেশিরভাগ লোকের কাছে আরও তাৎক্ষণিক হল তারা কয়েক বছর আগের তুলনায় এখন ডেটার সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করার জন্য কত বেশি সময় ব্যয় করে। এই সমস্ত তথ্য যা তারা তৈরি করে, এর সাথে জড়িত, পর্যালোচনা করে এবং পাঠায় তা সঠিকভাবে সুরক্ষিত না হলে গুপ্তচরবৃত্তি, চুরি বা কারচুপির ঝুঁকিতে থাকে।

এই কারণেই সবসময় ক্রিপ্টোগ্রাফির প্রয়োজন হয়। এই কারণেই ডেটা গোপন রাখার নতুন এবং উন্নত পদ্ধতিগুলি বিকাশ করা অব্যাহত রয়েছে।

অন্যান্য অনেক শৃঙ্খলার মতো, ক্রিপ্টোগ্রাফি সহজ ধারণাগুলির উপর ভিত্তি করে যা কাজটি আরও আকর্ষণীয় হয়ে উঠলে স্কেল করা হয়। আধুনিক ক্রিপ্টোগ্রাফিতে "ক্রিপ্টোগ্রাফিক আদিম" হিসাবে উল্লেখ করা এই সহজ ধারণাগুলি প্রায়শই মৌলিক কিন্তু জটিল কিছু তৈরি করতে একত্রিত হতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ, প্রাচীনতম কোডগুলির একটি বিবেচনা করুন - সিজার সাইফার। এটির সবচেয়ে বিখ্যাত ব্যবহারকারীর নামানুসারে, এই কোডটি একটি সাইফার টেক্সটে শব্দ লেখার সাথে জড়িত যা মূল বার্তা থেকে তিনটি অক্ষর পিছনে স্থানান্তরিত করে। এই ক্ষেত্রে, "the" শব্দটি "qeb" লেখা হবে। প্রতিটি অক্ষর ইংরেজি বর্ণমালায় এর থেকে তিন দাগে এগিয়ে ছিল।

যদিও এই কোডটি মোটামুটি সহজ, এটি ভালভাবে পরীক্ষিত, দরকারী এবং মোটেও পরীক্ষামূলক নয়। আপনি যদি ডেটা এনক্রিপ্ট করতে চান তবে এটি এটি এনক্রিপ্ট করবে। যদিও এটি বিশ্বের সবচেয়ে নিরাপদ কোড নয়, এটিকে আরও শক্তিশালী করার জন্য অন্যান্য কৌশলগুলির সাথেও এটি একত্রিত করা যেতে পারে।

আরেকটি উদাহরণ নেওয়ার জন্য, Vigenère সাইফার হল বিভিন্ন সিজার সাইফার ব্যবহার করে একটি বার্তা এনকোড করার একটি টুল। এই সিস্টেমে, প্রতিটি বার্তা একটি কী দিয়ে মিলিত হয়; আসুন যথাক্রমে "ঈগল" এবং "লেবু" কল্পনা করি। কী আপনাকে বার্তার অক্ষরগুলিকে কত জায়গায় স্থানান্তর করতে হবে তা বলে, তবে প্রতিটি অক্ষরের শিফটের আলাদা সংখ্যা রয়েছে৷ লেবুর "L" আপনাকে বার্তার প্রথম অক্ষরটি বারোটি স্থান পরিবর্তন করতে বলে, কারণ এল ইংরেজি বর্ণমালার দ্বাদশ অক্ষর। "E" আপনাকে দ্বিতীয় অক্ষরটিকে পাঁচটি স্পেসে স্থানান্তর করতে বলে, ইত্যাদি।

সুতরাং, "আপেল" হয়ে যায় "peszr"। কী অ্যাক্সেস না করে, বার্তাটি ডিকোড করা আরও কঠিন হয়ে পড়ে। যদিও এটিতে এখনও সিজার সাইফারের দুর্বলতা রয়েছে- যথেষ্ট সময় দেওয়া হয়েছে, একটি নৃশংস বল গণনা বার্তাটি কী তা নির্ধারণ করবে- একটি নতুন উপায়ে বিদ্যমান সরঞ্জামগুলিকে একত্রিত করার মাধ্যমে, নিরাপত্তার মাত্রা নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পায়।

আপনি সম্ভবত অনুমান করতে পারেন, এটি একটি নতুন সিস্টেম উদ্ভাবনের চেয়ে নতুন, আরও জটিল উপায়ে এইগুলির মতো বিদ্যমান সাইফারগুলিকে একত্রিত করা প্রায়শই অনেক বেশি সহজ। সিজার অনেক আগে মারা গেছেন, এবং আমরা এখনও তার কোডবুক ব্যবহার করছি।

পুরানো কোডের জ্ঞান যেমন টিকে থাকে, তেমনি আধুনিক ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রযুক্তির বেশিরভাগই একই রকমের পাদদেশে দাঁড়িয়ে আছে। একটি ক্রিপ্টোগ্রাফারকে নতুন প্রমাণ লেখার জন্য পাওয়া যে একটি অভিনব সিস্টেম আপনার ডিজিটাল গোপনীয়তাগুলিকে সুরক্ষিত রাখবে তা দুর্দান্ত, তবে এটি বেশ সময়সাপেক্ষ, এবং এটি কাজ করার নিশ্চয়তা দেয় না। অন্যদিকে, ক্রিপ্টোগ্রাফিক আদিম যেমন RSA (Rivest-Shamir-Adleman), AES (অ্যাডভান্সড এনক্রিপশন স্ট্যান্ডার্ড), বা ডিজিটাল সিগনেচার সিস্টেমগুলি কাজ করার জন্য পরিচিত এবং সহজেই বিস্তৃত সমস্যার ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, নিরাপদ ডেটা ট্রান্সমিশনের জন্য RSA ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যখন AES সংবেদনশীল ডেটা এনক্রিপ্ট করার জন্য একটি মানক। যদি তারা একত্রিত হয়, তারা উদ্ভাবনী কার্যকারিতা প্রদান করতে পারে এবং তাদের মধ্যে যে কোনো একা করতে পারে তার চেয়ে আরও জটিল সমস্যা সমাধান করতে পারে।

যদিও সহজ পদ্ধতিগুলিকে একত্রিত করা আরও জটিল সিস্টেম তৈরি করার একটি দুর্দান্ত উপায়, তবে এর সীমাবদ্ধতা রয়েছে। এই আদিমদের প্রত্যেকটিকে একটি নির্দিষ্ট কাজে ভালো করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, এবং এটি অস্বাভাবিক নয় যে সেগুলিকে একত্রিত করার সময় ভুলগুলি করা হয় যা তাদের দুর্বলতাগুলিকে প্রকাশ করে।

নিম্ন-স্তরের আদিম বিষয়গুলির উপর ভিত্তি করে, মধ্য-স্তরের প্রোটোকলগুলি আরও উন্নত বৈশিষ্ট্য এবং কার্যকারিতাকে লক্ষ্য করে। নিম্নলিখিতটিতে, আমরা কিছু সর্বাধিক গৃহীত এবং আলোচিত মধ্য-স্তরের প্রোটোকলগুলি অন্বেষণ করব।

হোমোমরফিক এনক্রিপশন হল একটি প্রোটোকল যা এনক্রিপ্ট করা ডেটাকে প্রথমে ডিক্রিপ্ট না করেই প্রক্রিয়া করার অনুমতি দেয়। এটির উদাহরণ আজও বিদ্যমান, যদিও এটি এখনও তুলনামূলকভাবে প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে- এটি শুধুমাত্র 2009 সালে ব্যবহারিক বলে প্রমাণিত হয়েছিল৷ বিদ্যমান মডেলগুলি কখনও কখনও এনক্রিপ্ট করা ডেটাতে কী প্রক্রিয়াগুলি পরিচালনা করা যেতে পারে তার মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে৷

যাইহোক, ধারণাটি অত্যন্ত আকর্ষণীয় এবং অনেকগুলি সুস্পষ্ট সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে। বিবেচনা করুন কত ঘন ঘন সংবেদনশীল কিন্তু দরকারী ডেটা যেমন মেডিকেল রেকর্ড বা ক্রেডিট তথ্য চুরি করা হয় যে সংস্থাগুলি আপনাকে সাহায্য করার জন্য এটিতে অ্যাক্সেসের প্রয়োজন। আপনার এনক্রিপ্ট করা মেডিকেল তথ্যের সাথে ডিকোডিং ছাড়াই ইন্টারঅ্যাক্ট করা সম্ভব হলে কী হবে? নিরাপত্তার এই উন্নতির সুফল বলার অপেক্ষা রাখে না।

মাল্টি-পার্টি কম্পিউটেশন (এমপিসি) হল একটি সাধারণ আউটপুটে একসঙ্গে কাজ করা বিভিন্ন অভিনেতাদের দ্বারা প্রদত্ত ইনপুট লুকানোর একটি টুল। এটি প্রায়ই "মিলিয়নেয়ার সমস্যা" হিসাবে বর্ণনা করা হয়।

কল্পনা করুন যে দুই কোটিপতি আছে যারা শিখতে চায় তাদের মধ্যে কার বেশি টাকা আছে। যাইহোক, তারা কেবল বেরিয়ে আসতে চায় না এবং বলতে চায় যে তাদের মোট মূল্য কত। তারা এই সমস্যা সমাধানের জন্য MPC ব্যবহার করতে পারেন। প্রথম কোটিপতি তাদের এনক্রিপ্ট করা একটি প্রোগ্রামে যোগ করতে সক্ষম হয় যা দ্বিতীয়টিতে পাঠানোর আগে মানগুলির তুলনা করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে৷ দ্বিতীয় কোটিপতি যখন তাদের মোট মূল্য যোগ করে তখন প্রথম মানটি দেখতে অক্ষম হয়।

তারপরে তারা উভয়ই আউটপুট ডিক্রিপ্ট করতে পারে এবং তাদের মধ্যে কোনটি একটি বড় মান প্রবেশ করেছে তা খুঁজে বের করতে পারে - যদিও ইনপুটগুলির একটিও দেখতে সক্ষম হয় না।

সবশেষে, আসুন জিরো-নলেজ প্রুফ (ZKPs) দেখি। এগুলি সম্ভবত পাঠকের কাছে সুপরিচিত, কারণ এগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় এবং আমরা সেগুলিকে সংক্ষেপে বিবেচনা করব৷ ZKPs একজন পরীকারীকে অন্য কোন ব্যক্তিকে, যাকে প্রায়শই যাচাইকারী বলা হয়, অন্য কিছু না বলে কিছু সত্য তা বলার অনুমতি দেওয়ার ক্ষেত্রে খুব ভাল। সাধারণত, তারা এই পরিষেবাটি একক ব্যবহারকারীকে প্রদান করে; একজন ব্যক্তি প্রমাণের জন্য জিজ্ঞাসা করে এবং তারা তা পায়। zk-SNARK এবং zk-STARK সহ বেশ কিছু ZKP আছে। প্রতিটির নিজস্ব সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে।

এই উন্নত প্রোটোকলগুলির উপর গবেষণার অগ্রগতি হওয়ায়, সাধারণ-উদ্দেশ্য ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রোটোকলগুলির বিকাশের দিকে ফোকাস প্রসারিত হয়েছে। এই উদ্যোগগুলির লক্ষ্য প্রমাণ করা যে ক্রিপ্টোগ্রাফির পক্ষে এটি কার্যকরী যাতে সর্বজনীন গণনা নিরাপদে এবং ব্যক্তিগতভাবে করা যায়। প্রাথমিকভাবে, এই প্রচেষ্টাগুলি সম্পূর্ণরূপে তাত্ত্বিক ছিল, ব্যবহারিক বাস্তবায়ন দক্ষতার চেয়ে সম্ভাব্যতাকে অগ্রাধিকার দিয়ে। যাইহোক, গবেষণা যত গভীর হয়েছে, ক্রিপ্টোগ্রাফাররা এই ধারণাগুলিকে কার্যত প্রযোজ্য করার দিকে তাদের মনোযোগ সরিয়ে নিয়েছে। তারা নতুন প্রোটোকল এবং উপাদানগুলিকে উন্নত করে, একত্রিত করে এবং উদ্ভাবন করে। প্রায়শই, চূড়ান্ত প্রোটোকলটি একটি হাইব্রিড হয়ে শেষ হয়, একাধিক পদ্ধতির শক্তিকে কাজে লাগিয়ে। উদাহরণস্বরূপ, গণনা একটি বৈধ সীমার মধ্যে থাকে তা নিশ্চিত করতে হোমোমরফিক এনক্রিপশন পরিসীমা প্রমাণের জন্য শূন্য-জ্ঞান প্রমাণ ব্যবহার করে। ইতিমধ্যে, MPC প্রোটোকল অ-রৈখিক ক্রিয়াকলাপগুলি সম্পাদনের জন্য হোমোমর্ফিজমের উপাদানগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করতে পারে।

পরীক্ষামূলক প্রোটোকলের আধিক্যের মধ্যে, কেউ কেউ ব্যবহারিক উপযোগিতার যথেষ্ট কাছাকাছি পৌঁছেছে যে তারা বাস্তব-বিশ্বের উন্নয়নের পথ তৈরি করেছে। এই সরঞ্জামগুলি কম্পাইলারগুলির অনুরূপভাবে কাজ করে, উচ্চ-স্তরের ভাষাগুলিকে ব্যাখ্যা করে এবং তাদের সার্কিটে রূপান্তর করে যা ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রোটোকলগুলি প্রক্রিয়া করতে পারে। এই রূপান্তরটি সফ্টওয়্যারকে সিপিইউ রেজিস্টার অপারেশনে রূপান্তরিত করা বা ইভিএম স্টেট ট্রানজিশনে সলিডিটি অনুবাদ করার মতো। টুরিং-সম্পূর্ণ গণনার সমর্থন সহ সম্পূর্ণ এই কম্পাইলারের মতো ক্ষমতা অর্জন করা, যাকে আমরা প্রোগ্রামেবল ক্রিপ্টোগ্রাফি বলি। যদিও এটি অত্যধিক আশাবাদী বলে মনে হতে পারে, বাস্তবতাটি সংক্ষিপ্ত। উদাহরণস্বরূপ, বিট-ওয়াইজ হ্যাশ ফাংশনগুলি শূন্য-জ্ঞান প্রমাণ প্রোটোকলে ততটা দক্ষ নয়, যেখানে মডুলার গুণনের মাধ্যমে কার্যকর করা হ্যাশগুলি উচ্চতর দক্ষতা প্রদান করে। তাই, SHA-3 এর মতো অ্যালগরিদম থেকে দূরে থাকার পরামর্শ দেওয়া হয়। তাছাড়া, ফ্লোটিং-পয়েন্ট গণনা এড়ানো একটি সাধারণ অভ্যাস, কারণ ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রোটোকল প্রধানত সীমিত ক্ষেত্রের মধ্যে কাজ করে। প্রোগ্রামেবল ক্রিপ্টোগ্রাফিকে জীবন্ত করার সময় এই জাতীয় কৌশল সর্বত্র বিদ্যমান।

প্রোগ্রামেবল ক্রিপ্টোগ্রাফি এখনও একটি নতুন ধারণা, কিন্তু এমন একটি যা খুব জটিল সমস্যাগুলিকে আরও সহজ করার সুযোগ দেয়। এটি যে দিকগুলি নেবে তার উপর অনুমান করা সহজ। এটি সবই নিশ্চিত যে সমস্ত ধরণের ক্রিপ্টোগ্রাফিক সরঞ্জামগুলির সাথে প্রোগ্রাম করার চেষ্টা করা হবে, যদিও তাদের সাথে পাওয়া সাফল্যের স্তরগুলি নির্ধারণ করতে হবে।

যাইহোক, এই পরীক্ষা কিছু কাজ করবে. তাদের মধ্যে কিছু ভাল কাজ করবে, এবং যেগুলি ভাল কাজ করবে তারা শক্তিশালী কার্যকারিতা এবং উচ্চ স্তরের নিরাপত্তা প্রদান করবে একটি ক্রিপ্টোগ্রাফার একটি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি একেবারে নতুন সিস্টেম তৈরি করার খরচ ছাড়াই। এই সম্ভাবনা একাই সম্ভবত ক্ষেত্রের প্রতি প্রচুর আগ্রহ তৈরি করবে।

বিদ্যমান সিস্টেমের সাথে কাজ করে এমন একটি উপায়ে এটি কীভাবে করা যায় তার সমস্যাটি সমাধান করতে হবে, এবং এটি সম্ভবত যে গৃহীত হয়েছে তার একটি বড় অংশ হ'ল যে ডেটার সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করা দরকার তার সাথে দক্ষতার সাথে কাজ করে।

ডেটা নিরাপত্তা, গোপনীয়তা এবং ডিজিটাল নিরাপত্তার বৃহত্তর ক্ষেত্রের উপর এই প্রযুক্তির প্রভাব ওভারস্টেট করা কঠিন হতে পারে। জটিল ক্রিয়াগুলির একটি বড় সংখ্যা বাস্তবায়ন করা সহজ হয়ে উঠবে। যদিও খারাপ প্রোগ্রামিং সমস্যা সৃষ্টি করবে, যেমন এটি সবসময় করে, যেখানে প্রযুক্তি কাজ করে, আমরা আরও ভাল নিরাপত্তা এবং আরও শক্তিশালী গোপনীয়তা সিস্টেম দেখতে পাব।

সম্ভবত সবচেয়ে উত্সাহজনক, এই প্রযুক্তির ব্যবহারের ক্ষেত্রে এটি এখনও মোটামুটি প্রাথমিক। ZK প্রমাণগুলি 1980-এর দশকে তৈরি করা হয়েছিল কিন্তু শুধুমাত্র 2012 সালে সম্ভব হয়েছিল৷ এমন অনেকগুলি সম্ভাব্য প্রক্রিয়া এবং মেকানিজমের সংমিশ্রণ থাকতে পারে যা কেউ এখনও স্বপ্নে দেখেনি৷ পরবর্তী বিশ্ব কাঁপানো ধারণা আগামীকাল আসতে পারে। আমরা এমনকি এটা কি করবে অনুমান করতে সক্ষম হতে পারে না.