A Design Science Research Approach to Developing an Offline-Capable Secure Digital Wallet for Low-Connectivity Environments

दुनिया भर के अरबों लोगों के लिए, डिजिटल अर्थव्यवस्था का वादा पहुंच से बाहर बना हुआ है, इसलिए नहीं कि उनमें धन या महत्वाकांक्षा की कमी है, बल्कि इसलिए क्योंकि उनके पास सिग्नल की कमी है। दूरदराज के गांवों और ग्रामीण बाजारों में, विशेष रूप से घाना जैसे विकासशील देशों में, इंटरनेट कनेक्शन अक्सर रुक-रुक कर आता है या पूरी तरह से अनुपस्थित होता है। यह अंतर एक गहरा विभाजन पैदा करता है: जबकि शहर त्वरित डिजिटल लेनदेन के साथ गुलजार रहते हैं, ये समुदाय भौतिक नकदी पर निर्भर रहने को मजबूर हैं, जो भारी होती है, जिसे ट्रैक करना कठिन है और चोरी के प्रति संवेदनशील है। समस्या यह नहीं है कि डिजिटल वॉलेट मौजूद नहीं हैं; समस्या यह है कि लगभग हर मौजूदा प्रणाली इस धारणा पर बनी है कि एक स्थिर इंटरनेट कनेक्शन हमेशा उपलब्ध रहता है। जब सिग्नल टूट जाता है, तो वॉलेट लॉक हो जाता है, और अर्थव्यवस्था थम जाती है। शोधकर्ता लंबे समय से इस अंतर को पाटने का तरीका खोजने की कोशिश कर रहे हैं, यह तलाश रहे हैं कि कैसे दो उपकरणों के बीच वास्तविक समय में सत्यापन के लिए केंद्रीय सर्वर के बिना मूल्य को सुरक्षित रूप से स्थानांतरित किया जाए। चुनौती धोखाधड़ी को रोकने में निहित है, जैसे कि एक ही डिजिटल सिक्के को दो बार खर्च करना, जबकि लेनदेन को निजी रखना और यह सुनिश्चित करना कि यह वित्तीय कानूनों का अनुपालन करता है, वह भी बिना उस भारी कंप्यूटिंग शक्ति या महंगे हार्डवेयर के जो आमतौर पर ऐसी सुरक्षा को संभव बनाता है।

घाना के कोफोरइडुआ तकनीकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन कम-कनेक्टिविटी वाले वातावरणों के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन और निर्मित एक नए प्रकार के डिजिटल वॉलेट का निर्माण करके इस समस्या का समाधान किया है। उन्होंने केवल एक सिद्धांत प्रस्तावित नहीं किया; उन्होंने एक भौतिक प्रोटोटाइप बनाने, उसका परीक्षण करने और उसे परिष्कृत करने की एक कठोर प्रक्रिया का पालन किया ताकि यह देखा जा सके कि क्या यह वास्तव में काम करता है। उनकी रचना, जिसे 'ऑफलाइन-केपेबल डिजिटल वॉलेट' कहा जाता है, एक सॉफ्टवेयर सिस्टम है जो दो लोगों को लघु-दूरी के वायरलेस संकेतों का उपयोग करके अपने फोन के माध्यम से सीधे पैसे का आदान-प्रदान करने की अनुमति देता है, भले ही उनमें से कोई भी इंटरनेट से जुड़ा न हो। यह प्रणाली इतने हल्के स्तर पर डिज़ाइन की गई है कि यह ग्रामीण क्षेत्रों में प्रचलित सस्ते, पुराने स्मार्टफोन पर चल सके, फिर भी धोखाधड़ी को रोकने और उपयोगकर्ता की गोपनीयता की रक्षा करने के लिए पर्याप्त सुरक्षित हो। कई चतुर तकनीकी रणनीतियों को जोड़कर, शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया है कि लाइव इंटरनेट कनेक्शन के बिना सुरक्षित, निजी और तेज़ डिजिटल भुगतान करना संभव है, जो दुनिया के सबसे असंबद्ध क्षेत्रों में वित्तीय समावेशन के लिए एक संभावित जीवन रेखा प्रदान करता है।

इस नए वॉलेट का मूल एक पांच-स्तरीय आर्किटेक्चर है जो भुगतान करने के कार्य को वैश्विक लेजर पर रिकॉर्ड करने के कार्य से अलग करता है। एक पारंपरिक प्रणाली में, हर बार जब आप कुछ खरीदते हैं, तो आपके फोन को यह पुष्टि करने के लिए एक केंद्रीय सर्वर से संपर्क करना पड़ता है कि आपके पास पैसा है और विक्रेता वास्तविक है। इस नई डिजाइन में, लेनदेन पहले दोनों उपकरणों के बीच स्थानीय रूप से होता है। यह प्रणाली डिजिटल रिकॉर्ड-कीपिंग का एक विशेष प्रकार उपयोग करती है, जिसे 'डायरेक्टेड एसिक्लिक ग्राफ' (directed acyclic graph) के रूप में जाना जाता है, जो कई लेनदेन को एक एकल पंक्ति के बजाय एक ही समय में संसाधित करने की अनुमति देता है। यह संरचना अधिकांश वर्तमान क्रिप्टोकरेंसी को चलाने वाली प्रणालियों की तुलना में बहुत तेज़ है और बहुत कम ऊर्जा का उपयोग करती है। जब दो उपयोगकर्ता मिलते हैं, तो उनके फोन मूल्य का प्रतिनिधित्व करने वाले डिजिटल टोकन का आदान-प्रदान करते हैं। ये टोकन क्रिप्टोग्राफिक रूप से हस्ताक्षरित होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे गणितीय रूप से सील किए गए हैं ताकि यह साबित हो सके कि वे असली हैं और भेजने वाले के हैं। प्राप्त करने वाला फोन तुरंत इन हस्ताक्षरों की जांच करता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि टोकन वैध हैं और उन्हें पहले खर्च नहीं किया गया है, और यह सब वह किसी केंद्रीय प्राधिकरण से अनुमति मांगे बिना करता है।

गोपनीयता और विनियमन की कठिन समस्या को हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने रहस्यों को प्रकट किए बिना तथ्यों को सिद्ध करने की एक हल्के वजन वाली विधि को एकीकृत किया। इस तकनीक को 'जीरो-नॉलेज प्रूफ' (zero-knowledge proof) के रूप में जाना जाता है, जो एक उपयोगकर्ता को अपना वास्तविक बैलेंस या पहचान दिखाए बिना यह साबित करने की अनुमति देता है कि उसके पास पर्याप्त पैसा है और लेनदेन नियमों का पालन करता है। कल्पना कीजिए कि एक व्यक्ति क्लब में प्रवेश करने के लिए पर्याप्त उम्र का होने का प्रमाण देने के लिए एक कार्ड दिखाता है जो कहता है "18 से ऊपर" बिना उसकी सटीक आयु या जन्म तिथि बताए। इस प्रणाली में, फोन एक गणितीय प्रमाण उत्पन्न करता है जो पुष्टि करता है कि लेनदेन वैध है और मनी लॉन्ड्रिंग विरोधी कानूनों का अनुपालन करता है, लेकिन यह विशिष्ट विवरणों को पैसा प्राप्त करने वाले व्यक्ति से छिपा रखता है। यह प्रमाण इतनी तेज़ी से उत्पन्न होता है—एक मानक फोन पर एक सेकंड से भी कम समय में—कि यह भुगतान प्रक्रिया को धीमा नहीं करता है। प्रणाली उपयोग किए जा रहे उपकरण के आधार पर अपनी सुरक्षा स्तर को भी अनुकूलित करती है; यदि फोन में उन्नत सुरक्षा चिप्स हैं, तो इसे उच्च सुरक्षा मिलती है, लेकिन यदि यह एक बुनियादी मॉडल है, तो प्रणाली बिना किसी महंगे हार्डवेयर की आवश्यकता के सुरक्षा का एक सुरक्षित स्तर प्रदान करती है।

शोधकर्ताओं ने अपनी रचना का व्यापक परीक्षण किया कि यह वास्तविक दुनिया में कैसा प्रदर्शन करती है। उन्होंने एक वर्किंग प्रोटोटाइप बनाया और इसे उन उपकरणों पर चलाया जो विकासशील देशों में पाए जाने वाले कम लागत वाले स्मार्टफोन की नकल करते हैं। परिणामों ने दिखाया कि सिस्टम केवल 45 मिलीसेकंड में एक लेनदेन को संभाल सकता है, जो एक मानव उपयोगकर्ता के लिए लगभग तात्कालिक है। यह प्रति सेकंड 850 लेनदेन को संसाधित करने में सक्षम था, जो कई मौजूदा डिजिटल भुगतान प्रणालियों की गति से कहीं अधिक है। शायद सबसे महत्वपूर्ण बात, बिजली से चलने वाले उपकरणों के लिए जो अविश्वसनीय बिजली वाले क्षेत्रों में हैं, सिस्टम प्रति लेनदेन केवल 12 मिलीजूल ऊर्जा की खपत करता है। यह अन्य प्रणालियों की तुलना में काफी कम है, जो समान कार्य के लिए 78 प्रतिशत तक अधिक शक्ति का उपयोग कर सकती हैं। टीम ने यह भी सत्यापित किया कि सिस्टम स्थानीय जांच और इंटरनेट से पुन: जुड़ने पर अंतिम समीक्षा के संयोजन का उपयोग करके, एक ही डिजिटल टोकन को दो बार खर्च करने के प्रयासों (धोखाधड़ी का एक सामान्य रूप) का पता लगाने और उन्हें रोकने में सक्षम है।

इस वॉलेट की एक महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि यह उस क्षण को संभाल सकता है जब उपयोगकर्ता को अंततः इंटरनेट कनेक्शन मिलता है। सिस्टम को आवश्यकतानुसार ऑफलाइन काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन इसमें कनेक्टिविटी बहाल होने पर केंद्रीय लेजर के साथ सिंक करने के लिए एक तंत्र शामिल है। जब कोई उपयोगकर्ता ऑनलाइन जाता है, तो उसका फोन किए गए सभी ऑफलाइन लेनदेन के एक बैच को केंद्रीय नेटवर्क पर भेजता है। नेटवर्क फिर यह सुनिश्चित करने के लिए इन लेनदेन की वैश्विक रिकॉर्ड के विरुद्ध जांच करता है कि किसी ने भी सिस्टम का उल्लंघन करने का प्रयास नहीं किया है। यदि सब कुछ ठीक रहता है, तो लेनदेन को स्थायी रूप से रिकॉर्ड किया जाता है, और डिजिटल टोकन को वापस मानक खाता शेष में बदल दिया जाता है। 'डिफर्ड सिंक्रोनाइज़ेशन' (deferred synchronization) नामक यह प्रक्रिया सुनिश्चित करती है कि सिस्टम सुरक्षित और वित्तीय नियमों के अनुरूप बना रहे, भले ही मूल्य का वास्तविक आदान-प्रदान अंधेरे में हुआ हो। शोधकर्ताओं ने उपकरणों के आपस में बात करने के कई तरीके भी बनाए हैं, जिसमें ब्लूटूथ, नियर-फील्ड कम्युनिकेशन और यहाँ तक कि टेक्स्ट मैसेज भी शामिल हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि उपलब्ध तकनीक चाहे जो भी हो, भुगतान सफल हो सके।

इस कार्य के निहितार्थ एक एकल सॉफ्टवेयर एप्लिकेशन से कहीं आगे तक जाते हैं। यह सिद्ध करके कि सुरक्षित डिजिटल भुगतान महंगे हार्डवेयर या निरंतर इंटरनेट एक्सेस के बिना कार्य कर सकते हैं, शोधकर्ताओं ने दुनिया के कुछ सबसे कम सेवा वाले क्षेत्रों में वित्तीय समावेशन के लिए एक व्यवहार्य मार्ग प्रदान किया है। उनका कार्य सुझाव देता है कि केंद्रीय बैंक और वित्तीय संस्थान ऐसे डिजिटल मुद्राएं डिजाइन कर सकते हैं जो सभी के लिए काम करें, न कि केवल अच्छी तरह से जुड़े शहरों के लिए। सिस्टम उपयोगकर्ता की गोपनीयता का सम्मान करता है और साथ ही अधिकारियों को अवैध गतिविधियों की निगरानी करने की अनुमति भी देता है, जो एक ऐसा संतुलन है जिसे ऑफलाइन सेटिंग्स में प्राप्त करना कठिन रहा है। हालांकि अध्ययन एक नियंत्रित वातावरण में किया गया था और इसके लिए जीवंत समुदायों में और अधिक परीक्षण की आवश्यकता है, परिणाम इस बात के पुख्ता सबूत देते हैं कि कम-कनेक्टिविटी वाले क्षेत्रों में डिजिटल वित्त की बाधाओं को दूर किया जा सकता है। यह शोध केवल उस भविष्य की कल्पना नहीं करता है जहाँ सभी की डिजिटल धन तक पहुँच हो; यह उन उपकरणों का निर्माण करता है जो उस भविष्य को वास्तविकता बनाने के लिए आवश्यक हैं, एक समय में एक ऑफलाइन लेनदेन के साथ।