← नवीनतम पेपर
💻 computer science

Post-Quantum Security of Block Cipher Constructions

यह शोध पत्र की-लेंथ एक्सटेंशन स्कीम्स, ट्वीकेबल ब्लॉक साइफर्स, और प्लेन एवं क्वांटम आइडियल साइफर मॉडल्स दोनों पर लागू होने वाली नई तकनीकों का उपयोग करके विभिन्न एन्क्रिप्शन और ऑथेंटिकेशन मोड्स के लिए पहले कठोर सुरक्षा प्रमाण प्रदान करके सिमेट्रिक-की क्रिप्टोग्राफी में पोस्ट-क्वांटम सुरक्षा के लिए सैद्धांतिक आधार स्थापित करता है।

मूल लेखक: Gorjan Alagic, Chen Bai, Christian Majenz, Kaiyan Shi

प्रकाशित 2026-04-16
📖 7 मिनट में पढ़ें🧠 गहराई से पढ़ें

मूल लेखक: Gorjan Alagic, Chen Bai, Christian Majenz, Kaiyan Shi

मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

कल्पना कीजिए कि आपके पास एक बहुत ही सुरक्षित, हाई-टेक तिजोरी (एक ब्लॉक साइफर) है जिसका उपयोग आप अपने सबसे मूल्यवान रहस्यों को लॉक करने के लिए करते हैं। दशकों से, हम आश्वस्त रहे हैं कि ये तिजोरियाँ तोड़ने के लिए सुपर-स्मार्ट कंप्यूटर भी उन्हें नहीं तोड़ सकते।

लेकिन अब, एक नया प्रकार का कंप्यूटर आ रहा है: क्वांटम कंप्यूटर। इसे केवल एक तेज़ कंप्यूटर के रूप में न सोचें, बल्कि एक ऐसे कंप्यूटर के रूप में सोचें जो एक तिजोरी को एक ही समय में हर संभव कोण से देख सकता है। यह एक ऐसे भूत की तरह है जो दीवारों के आर-पार जा सकता है और एक साथ हर संभावित चाबी को आज़मा सकता है।

बड़ा सवाल यह है: क्या हमारी वर्तमान डिजिटल तिजोरियाँ अभी भी सुरक्षित हैं जब एक क्वांटम भूत दस्तक दे रहा हो?

यह शोध पत्र सुरक्षा विशेषज्ञों की एक टीम (अलागिक, बाई, मेन्ज़ और शी) का काम है जिन्होंने इन तिजोरियों का परीक्षण करने के लिए नए ब्लूप्रिंट बनाने का निर्णय लिया। उन्होंने केवल एक तिजोरी को नहीं देखा; उन्होंने पूरी "तिजोरी बनाने वाली इंडस्ट्री" को देखा, जिसमें यह भी शामिल है कि हम कुंजियों (keys) को कैसे बढ़ाते हैं, तालों को कैसे बदलते हैं, और इन तालों का उपयोग करके गुप्त संदेश कैसे भेजते हैं।

यहाँ उनके काम का सरल उपमाओं (analogies) का उपयोग करके विवरण दिया गया है:

1. समस्या: मशीन में "भूत" (The "Ghost" in the Machine)

पुराने दिनों में, एक तिजोरी को तोड़ने के लिए आपको एक-एक करके चाबियाँ आज़मानी पड़ती थीं। यदि तिजोरी की कुंजी 128-बिट की थी, तो एक सामान्य कंप्यूटर को इसे पहचानने में अरबों साल लग जाते।

  • क्वांटम खतरा: एक क्वांटम कंप्यूटर ग्रोवर के एल्गोरिदम (Grover's Algorithm) नामक एक चाल का उपयोग कर सकता है। एक-एक करके चाबियाँ आज़माने के बजाय, यह उन सभी को एक साथ आज़माता है। यह एक मास्टर की (master key) होने जैसा है जो तुरंत एक तिजोरी को तोड़ने में लगने वाले समय को अरबों वर्षों से घटाकर कुछ ही दिनों में कर सकती है।
  • अंतराल (The Gap): हम जानते थे कि क्वांटम कंप्यूटरों से पब्लिक-की क्रिप्टोग्राफी (जैसे आपकी बैंक वेबसाइट पर लॉक) को कैसे सुरक्षित रखा जाए। लेकिन हमारे पास इस बात का कठोर गणितीय प्रमाण नहीं था कि सिमेट्रिक लॉक (जो तिजोरी के अंदर होते हैं) सुरक्षित थे। यह हमारी सुरक्षा में एक "अंधा धब्बा" (blind spot) था।

2. नया टूल: "रीसैंपलिंग" (Resampling) का कमाल

इन तिजोरियों को सुरक्षित साबित करने के लिए, लेखकों ने एक नया गणितीय उपकरण बनाया जिसे आइडियल साइफर रीसैंपलिंग (Ideal Cipher Resampling) कहा जाता है।

  • उपमा: कल्पना कीजिए कि आप एक जादूगर हैं जो यह साबित करने की कोशिश कर रहे हैं कि ताश की एक गड्डी वास्तव में रैंडम (random) है। आप किसी के देखते समय चुपके से गड्डी में कुछ कार्ड बदल देते हैं।
  • पुराना तरीका: क्लासिकल सुरक्षा प्रमाणों में, आप इन बदलावों को आसानी से ट्रैक कर सकते थे।
  • क्वांटम तरीका: एक क्वांटम पर्यवेक्षक (observer) ताश की गड्डी को देखने वाले भूत की तरह है। यदि आप एक कार्ड बदलते हैं, तो भूत पूरी गड्डी को एक साथ देख रहा होने के कारण बदलाव को तुरंत महसूस कर सकता है।
  • समाधान: लेखकों ने एक "रीसैंपलिंग लेम्मा" (Resampling Lemma) विकसित किया। यह एक गणितीय गारंटी है जो कहती है: "भले ही एक क्वांटम भूत देख रहा हो, यदि आप केवल एक बहुत छोटी संख्या में कार्ड बदलते हैं, तो भूत को इसका पता नहीं चलेगा जब तक कि उसने गड्डी के लगभग हर कार्ड को देख न लिया हो।"
  • यह क्यों मायने रखता है: यह उन्हें अपने प्रमाणों में "असली" लॉक को एक "पूरी तरह से रैंडम" लॉक से बदलने की अनुमति देता है, जिससे यह सिद्ध होता है कि असली लॉक भी उतने ही अच्छे है जितना कि वह परफेक्ट वाला।

3. तीन बड़ी जीत (The Three Big Wins)

इस नए टूल का उपयोग करके, उन्होंने तीन प्रमुख प्रकार के क्रिप्टोग्राफिक कंस्ट्रक्शन का परीक्षण किया:

A. "चाबी लंबा करने वाला" (FX Construction)

  • यह क्या है: कभी-कभी एक लॉक बहुत छोटा होता है। इसलिए, हम इसे अतिरिक्त परतों (पैडिंग) में लपेट देते हैं (जैसे एक छोटे सेफ को बड़े सेफ के अंदर रखना) ताकि इसकी कुंजी लंबी हो सके। इसे FX कहा जाता है।
  • निर्णय: उन्होंने सिद्ध किया कि क्वांटम कंप्यूटरों के साथ भी, यह "डबल-रैपिंग" तकनीक काम करती है।
  • वास्तविक दुनिया: यह सीधे तौर पर PRINCE और PRIDE जैसे लाइटवेट सिफर्स को सुरक्षित करता है, जिनका उपयोग स्मार्ट कार्ड और IoT डिवाइस में किया जाता है। उन्होंने दिखाया कि कुंजी के आकार को दोगुना करना (जो कि एक सामान्य नियम है) वास्तव में सही कदम है।

B. "ट्वीकेबल" लॉक (LRW और XEX2)

  • यह क्या है: कल्पना कीजिए कि आपके पास एक मास्टर की है जो एक विशिष्ट दरवाजा खोल सकती है, लेकिन आप हर बार दरवाजा खोलने पर लॉक को थोड़ा बदल देना चाहते हैं ताकि यदि कोई चाबी चुरा ले, तो वह अगले दरवाजे पर उसका उपयोग न कर सके। इसे ट्वीकेबल ब्लॉक साइफर (Tweakable Block Cipher) कहा जाता है।
  • निर्णय: उन्होंने सिद्ध किया कि ये भी सुरक्षित हैं।
  • वास्तविक दुनिया: यह बहुत बड़ा है क्योंकि XEX2, XTS-AES का इंजन है, जो आपके हार्ड ड्राइव (जैसे आपके लैपटॉप या फोन स्टोरेज) को एन्क्रिप्ट करने के लिए मानक के रूप में उपयोग किया जाता है। लेखकों ने पुष्टि की है कि आपकी हार्ड ड्राइव एन्क्रिप्शन क्वांटम हमलों के खिलाफ मजबूत है, बशर्ते आप सही कुंजी आकार का उपयोग करें।

C. "मोड्स ऑफ ऑपरेशन" (हम तालों का उपयोग कैसे करते हैं)

  • यह क्या है: एक ब्लॉक साइफर केवल एक एकल लॉक है। एक पूरी फिल्म या लंबा ईमेल एन्क्रिप्ट करने के लिए, आपको उस लॉक का बार-बार उपयोग करने का एक "मोड" (नुस्खा/रेसिपी) चाहिए। उदाहरणों में CBC, GCM, और CMAC शामिल हैं।
  • निर्णय: उन्होंने एक "यूनिवर्सल ट्रांसलेटर" पाया। उन्होंने दिखाया कि यदि अंतर्निहित लॉक सुरक्षित है, तो रेसिपी (मोड) भी क्वांटम कंप्यूटरों के खिलाफ सुरक्षित है।
  • वास्तविक दुनिया: इसका मतलब है कि आपके इंटरनेट ट्रैफिक (HTTPS), आपके ईमेल, और आपके क्लाउड स्टोरेज की रक्षा करने वाले प्रोटोकॉल संभवतः सुरक्षित हैं, जब तक कि अंतर्निहित लॉक (जैसे AES) का सही ढंग से उपयोग किया जा रहा है।

4. "टाइटनेस" चेक: क्या हम बहुत अधिक तैयारी कर रहे हैं?

एक आम डर यह है कि क्वांटम कंप्यूटरों से सुरक्षित रहने के लिए, हमें अपनी कुंजियों को बहुत विशाल (जैसे दोगुना या तिगुना) बनाने की आवश्यकता होगी, जिससे सब कुछ धीमा हो जाएगा।

  • निष्कर्ष: लेखकों ने सटीक "ब्रेकिंग पॉइंट" की गणना की। उन्होंने पाया कि कई प्रणालियों के लिए, आपको बहुत अधिक जाने की आवश्यकता नहीं है। आपको बस अपनी कुंजी का आकार थोड़ा बढ़ाना होगा (जैसे 128 बिट से 256 बिट)।
  • उपमा: यह यह समझने जैसा है कि क्वांटम भूत को रोकने के लिए आपको 100 फीट ऊंची किले की दीवार बनाने की आवश्यकता नहीं है; यदि सही ईंटों से बनाई जाए, तो 20 फीट ऊंची दीवार भी पर्याप्त है। यह हमारी तकनीक में अनावश्यक धीमी गति को बचाने में मदद करता है।

सारांश

यह शोध पत्र एक आधारभूत कदम है। यह हमें "हमें उम्मीद है कि ये लॉक सुरक्षित हैं" से "हमारे पास गणितीय प्रमाण है कि ये लॉक सुरक्षित हैं" की ओर ले जाता है।

  • औसत उपयोगकर्ता के लिए: इसका मतलब है कि आपकी वर्तमान डिजिटल सुरक्षा (हार्ड ड्राइव, इंटरनेट, ऐप्स) क्वांटम भविष्य के लिए तैयार है, बशर्ते हम अपनी कुंजियों को थोड़ा लंबा करें।
  • इंडस्ट्री के लिए: यह इंजीनियरों को नए सिस्टम डिजाइन करने के लिए आत्मविश्वास देता है ताकि उन्हें पहिए का पुनरुद्धार (reinvent the wheel) न करना पड़े। वे मौजूदा, प्रमाणित डिजाइनों को ले सकते हैं और बस नया "क्वांटम-सेफ" गणित उन पर लागू कर सकते हैं।

संक्षेप में: क्वांटम भूत आ रहा है, लेकिन इस शोध पत्र की मदद से, अब हम जानते हैं कि अपने तालों को कैसे मजबूत करना है ताकि भूत अंदर न आ सके।

अपने क्षेत्र के पेपरों की भीड़ में उलझे हुए हैं?

आपके रिसर्च कीवर्ड से मेल खाने वाले सबसे नए और अलग सोच वाले पेपरों का रोज़ाना Digest पाएँ—तकनीकी सारांश के साथ, आपकी भाषा में।

Digest आज़माएँ →