EPC Bound ECC Authentication Scheme for Internet of Things Devices

आधुनिक दुनिया में, अनगिनत छोटे उपकरण एक डिजिटल जीवन की ओर जाग रहे हैं। एक मरीज की हृदय गति की निगरानी करने वाले सेंसर से लेकर घर के तापमान को नियंत्रित करने वाले थर्मोस्टेट तक, ये गैजेट्स एक विशाल, अदृश्य नेटवर्क बनाते हैं जिसे 'इंटरनेट ऑफ थिंग्स' (IoT) कहा जाता है। इन्हें सरल, सस्ता और कुशल बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो अक्सर बहुत कम मेमोरी वाली छोटी बैटरियों पर चलते हैं। हालाँकि, यह कुशलता एक कमजोरी भी पैदा करती है। क्योंकि ये उपकरण इतने सीमित हैं, वे उन भारी और जटिल सुरक्षा तालों को नहीं संभाल सकते जो हमारे कंप्यूटरों और बैंकों की रक्षा करते हैं। यदि कोई हैकर किसी उपकरण को यह विश्वास दिलाने में सफल हो जाता है कि वह उसका मित्र है, तो वह डेटा चुरा सकता है या पूरे नेटवर्क का नियंत्रण ले सकता है। वैज्ञानिकों के लिए मुख्य चुनौती एक ऐसा सुरक्षा तंत्र बनाना है जो घुसपैठियों को रोकने के लिए पर्याप्त मजबूत हो, लेकिन इतना हल्का भी हो कि एक ऐसे उपकरण पर चल सके जो शायद एक सिक्के से भी बड़ा न हो।

इसे हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने 'एलिप्टिक कर्व क्रिप्टोग्राफी' (Elliptic Curve Cryptography) नामक एक विधि की ओर रुख किया है। कल्पना कीजिए कि आप एक दरवाजे को खोलने के लिए एक चाबी का उपयोग कर रहे हैं। एक पारंपरिक चाबी एक लंबी, भारी लोहे की छड़ की तरह हो सकती है जिसे ले जाना कठिन है लेकिन वह बहुत सुरक्षित है। एलिप्टिक कर्व क्रिप्टोग्राफी एक छोटी, जटिल चाबी की तरह है जो जेब में समा सकती है लेकिन उसी दरवाजे को उतनी ही सुरक्षा के साथ खोलती है। यह एक अंडाकार वक्र (oval curve) के आकार पर आधारित जटिल गणित का उपयोग करके एक गुप्त कोड बनाता है जिसे तोड़ना अविश्वसनीय रूप से कठिन है, भले ही चाबी छोटी हो। इस नए अध्ययन में, डॉ. अनिमेष श्रीवास्तव के नेतृत्व वाली एक टीम ने इस कुशल गणित को एक अद्वितीय हार्डवेयर विशेषता के साथ जोड़ा जो लगभग हर निर्मित उत्पाद में पाई जाती है: 'इलेक्ट्रॉनिक प्रोडक्ट कोड' (EPC)। इस कोड को निर्माता द्वारा उपकरण पर एक अद्वितीय आईडी के रूप में अंकित किया जाता है, जो एक उंगलियों के निशान (fingerprint) की तरह है जिसे कॉपी नहीं किया जा सकता। इस स्थायी आईडी को सुरक्षा जांच का आधार बनाकर, शोधकर्ताओं का लक्ष्य एक ऐसा सिस्टम बनाना था जो सुरक्षित भी हो और छोटे उपकरणों के लिए चलाने में आसान भी।

शोधकर्ताओं ने एक नया तरीका प्रस्तावित किया जिससे ये उपकरण नेटवर्क से बात करने की अनुमति मिलने से पहले अपनी पहचान साबित कर सकें। उनके सिस्टम में, प्रत्येक उपकरण एक केंद्रीय गेटवे के साथ अपनी अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक प्रोडक्ट कोड साझा करके शुरुआत करता है, जो नेटवर्क के द्वारपाल (gatekeeper) के रूप में कार्य करता है। इसके बाद गेटवे कुशल एलिप्टिक कर्व गणित का उपयोग करके एक गुप्त 'सेशन की' (session key) उत्पन्न करता है, जो एक अस्थायी पासवर्ड है जिसे केवल दोनों पक्ष जानते हैं। यह प्रक्रिया दो मुख्य चरणों में होती है: पहले, उपकरण अपनी पहचान दर्ज करता है, और दूसरा, वह स्वयं को प्रमाणित (authenticate) करता है ताकि यह सिद्ध हो सके कि वह असली है। यदि गणित सही बैठता है और पहचान मेल खाती है, तो उपकरण को प्रवेश दिया जाता है। यदि नहीं, तो सिस्टम उसे ब्लॉक कर देता है। टीम ने इस प्रक्रिया को और बेहतर बनाने के लिए एक विधि भी पेश की, जिसमें एक ऐसी तकनीक का उपयोग किया गया जो कनेक्शन को तेज़ करने और कम बिजली खर्च करने के लिए गलतियों से सीखती है। यह सुनिश्चित करता है कि सुरक्षा जांच बैटरी को खत्म न करे या उपकरण को धीमा न करे।

यह देखने के लिए कि क्या यह विचार वास्तविक दुनिया में काम करता है, टीम ने केवल सिद्धांत नहीं लिखे; उन्होंने 'मैटलैब' (MATLAB) नामक एक कंप्यूटर प्रोग्राम के भीतर एक वर्चुअल नेटवर्क बनाया। उन्होंने एक बड़े क्षेत्र में फैले तीस अलग-अलग उपकरणों वाले एक वायरलेस वातावरण का अनुकरण (simulate) किया, जो एक स्मार्ट होम या छोटे कारखाने के फर्श जैसा है। उन्होंने देखा कि नया सिस्टम कितनी ऊर्जा का उपयोग करता है और किसी उपकरण को मंजूरी मिलने में कितना समय लगता है। परिणाम आश्चर्यजनक थे। नए तरीके ने पूरी सुरक्षा जांच को पूरा करने में केवल 2.1 मिलीजूल ऊर्जा का उपयोग किया। इसकी तुलना में, उनके द्वारा परीक्षण किए गए अन्य तरीकों ने काफी अधिक शक्ति का उपयोग किया, जिनमें से कुछ को 6 मिलीजूल तक की आवश्यकता थी। इसके अलावा, पूरी प्रक्रिया शुरू से अंत तक केवल 0.279 सेकंड की थी। यह उन अन्य सिस्टमों की तुलना में तेज़ था जिनके विरुद्ध उन्होंने तुलना की थी, जिन्हें समान कार्य पूरा करने में 0.378 सेकंड से लेकर छह सेकंड से भी अधिक का समय लगा था।

यह अध्ययन सुझाव देता है कि यह दृष्टिकोण इंटरनेट ऑफ थिंग्स को सुरक्षित करने के लिए एक व्यावहारिक मार्ग प्रदान करता है। सुरक्षा को एक ऐसे हार्डवेयर कोड से जोड़कर जिसे आसानी से फर्जी नहीं बनाया जा सकता, और एक ऐसे गणितीय तंत्र का उपयोग करके जो संसाधनों पर हल्का है, शोधकर्ताओं ने एक प्रोटोकॉल बनाया जो सुरक्षित और कुशल दोनों है। सिमुलेशन ने दिखाया कि सिस्टम बिना धीमा हुए या बिजली खत्म हुए, एक व्यस्त नेटवर्क की मांगों को संभाल सकता है। हालांकि यह कार्य तीस उपकरणों के सिम्युलेटेड वातावरण में किया गया था, लेकिन निष्कर्ष एक ऐसे समाधान की ओर इशारा करते हैं जिसका उपयोग स्मार्ट होम, स्वास्थ्य देखभाल निगरानी और औद्योगिक स्वचालन जैसे वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। शोधकर्ता बताते हैं कि भविष्य के कार्य को बड़े नेटवर्क तक विस्तारित किया जा सकता है और असामान्य व्यवहार को पहचानने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) जोड़ी जा सकती है, लेकिन फिलहाल, मूल विचार स्पष्ट है: उपकरणों को यह बताने का एक हल्का, तेज़ और अधिक सुरक्षित तरीका कि कौन मित्र है और कौन शत्रु।