భారతీయ గూఢ లిపి శాస్త్ర పరిశోధన క్వాంటం సవాలును ఎదుర్కొనేందుకు సిద్ధమైంది

ఇంటర్నెట్ బ్యాంకింగ్, ఇ-కామర్స్ సేవలు మరియు సురక్షిత సందేశ వ్యవస్థలను సులభతరం చేయడానికి ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉపయోగించే క్రిప్టోగ్రఫీలో ప్రాథమిక పరిశోధన ఇప్పుడు భారతదేశంలో కూడా వేళ్లూనుకుంది.

క్రిప్టోగ్రాఫిక్ సిస్టమ్‌లను అభివృద్ధి చేసే లేదా ఉపయోగిస్తున్న వారి ప్రధాన లక్ష్యం సిస్టమ్ భద్రతను మెరుగుపరచడం. క్రిప్టోగ్రఫీ — “హిడెన్ రైటింగ్ — యొక్క ఆంగ్ల మూలాల నుండి సాదా వచనాన్ని సాంకేతికపాఠంగా మార్చడం ద్వారా సమాచారాన్ని సురక్షితం చేసే సాంకేతికతలకు పేరు. ఇది ఎన్‌క్రిప్టెడ్ సందేశాల సృష్టి మరియు వినియోగానికి సంబంధించినది, ఇది పంపినవారు మరియు స్వీకరించేవారు మాత్రమే అర్థం చేసుకోగలరు మరియు కమ్యూనికేషన్‌లో జోక్యం చేసుకునే హానికరమైన నటులు ఏది అర్థం చేసుకోలేరు.

రహస్య సందేశాలు పంపడం కొత్త కాదు. పురావస్తు శాస్త్రవేత్తలు పురాతన మెసొపొటేమియన్లు తయారు చేసిన మట్టి పలకలను కనుగొన్నారు, అందులో వారు సిరామిక్ గ్లేజ్‌లను తయారు చేయడానికి రహస్య సూత్రాలను వ్రాసారు. క్రీస్తుపూర్వం మొదటి శతాబ్దంలో, రోమన్ నియంత జూలియస్ సీజర్ తన సైన్యాధికారులకు వ్యూహాత్మక విలువ కలిగిన సందేశాలను ప్రసారం చేయడానికి పేరున్న సీజర్ సాంకేతికలిపిని ఉపయోగించాడు.

ఇటీవల, జర్మనీ యొక్క ప్రఖ్యాత ఎనిగ్మా క్రిప్టోసిస్టమ్‌ను ఛేదించడానికి ఆధునిక కంప్యూటింగ్ పితామహుడు అలాన్ ట్యూరింగ్‌తో సహా ప్రసిద్ధ బ్రిటిష్ గణిత శాస్త్రజ్ఞులతో కలిసి పని చేయడానికి అడాల్ఫ్ హిట్లర్ 1939లో దాడి చేసిన తర్వాత చాలా మంది పోలిష్ కోడ్ బ్రేకర్లు తమ దేశం నుండి పారిపోయారు. ముఖ్యంగా ట్యూరింగ్ యొక్క పని ఆధునిక అల్గారిథమిక్ కంప్యూటింగ్ కోసం చాలా పునాది సిద్ధాంతాన్ని స్థాపించింది.

రహస్య సంకేతాలను ఛేదించకుండా మరియు సున్నితమైన సమాచారాన్ని అనధికారికంగా పొందకుండా శత్రువులను నిరోధించడానికి శాస్త్రవేత్తలు అనేక అధునాతన పద్ధతులను రూపొందించారు. ఈ పద్ధతులు కొంత డేటా యొక్క గోప్యత, సమగ్రత, ప్రామాణీకరణ మరియు తిరస్కరణను రక్షించడానికి అల్గారిథమ్‌లు మరియు ప్రోటోకాల్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా వారి లక్ష్యాలను సాధిస్తాయి.

‘కఠినమైన’ సమస్యలు

క్రిప్టోగ్రాఫిక్ అల్గారిథమ్‌లు సందేశాలను డీకోడ్ చేయడం చాలా కష్టం, చాలా ఖరీదైనవి లేదా రెండింటినీ చేసే మార్గాల్లో మారుస్తాయి. దీన్ని సాధించడానికి ఒక సాధారణ మార్గం చాలా క్లిష్టమైన సమస్యకు సమాధానం వెనుక కొంత సున్నితమైన సమాచారాన్ని ఉంచడం. ఒక ఏజెంట్ సమస్యను పరిష్కరించడం ద్వారా సమాచారాన్ని యాక్సెస్ చేయగలడు, కాబట్టి సమస్య కష్టతరమైనది, సమాచారాన్ని మరింత ప్రాప్యత చేయలేము.

“అందువల్ల కష్టతరమైన మరియు కష్టతరమైన సమస్యల కోసం అన్వేషణ – ఉదాహరణకు, క్వాంటం కంప్యూటర్లు పరిష్కరించడం కష్టతరమైన వాటిని కూడా” అని ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ మ్యాథమెటికల్ సైన్సెస్, చెన్నైకి చెందిన ఆర్. రామానుజం చెప్పారు.

గణన పద్ధతులు అభివృద్ధి చెందుతున్నప్పుడు, ముఖ్యంగా క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌లో పురోగతితో, సంక్లిష్టత మరియు క్రిప్టోగ్రఫీ మధ్య పరస్పర చర్య పరిశోధన మరియు అభివృద్ధిలో కీలకమైన ప్రాంతంగా కొనసాగుతుంది.

ఆధునిక క్రిప్టోగ్రాఫిక్ సిస్టమ్‌లు చాలా ఎక్కువ వనరులను పరిష్కరించడానికి డిమాండ్ చేసే సమస్యలపై నిర్మించబడ్డాయి.

“క్రిప్టో కమ్యూనిటీలో వారు చెప్పినట్లు, మీ క్రిప్టోసిస్టమ్ విచ్ఛిన్నమైతే, ఒక గూఢచారి చనిపోయాడు లేదా మిలియన్ డాలర్లు కనిపించలేదు” అని పూణేలోని ఇండియన్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ సైన్స్ ఎడ్యుకేషన్ అండ్ రీసెర్చ్ (IISER) అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్ అయాన్ ముఖర్జీ అన్నారు. . “విరిగిన క్రిప్టోసిస్టమ్ యొక్క ప్రభావం యొక్క తీవ్రత అలాంటిది. అందువల్ల, తరచుగా, ప్రజలు తమ కమ్యూనికేషన్లను సురక్షితంగా ఉంచుకోవడానికి పాత మరియు విశ్వసనీయమైన వాటిని ఉపయోగిస్తారు.

అందుకే, “క్రిప్టోగ్రఫీ రంగం చాలా నెమ్మదిగా కదులుతోంది” అని ఆయన అన్నారు.

“సంక్లిష్టత సిద్ధాంతం మరియు క్రిప్టోగ్రఫీ మధ్య దగ్గరి సంబంధం ఉంది, అందుకే చాలా [researchers] ఈ కనెక్షన్‌లపై పని చేయండి, భావాలను స్పష్టం చేయండి మరియు చక్కటి సాంకేతికతలను రూపొందించండి” అని రామానుజం చెప్పారు.

భారతీయ పరిశోధకులు విస్తృతంగా పనిచేస్తున్న ప్రాంతాలలో కమ్యూనికేషన్ సంక్లిష్టత (గణన విధిని పూర్తి చేయడానికి అవసరమైన కమ్యూనికేషన్ మొత్తం), ప్రూఫ్ సంక్లిష్టత (ప్రకటనలను నిరూపించడానికి లేదా తిరస్కరించడానికి అవసరమైన గణన వనరులు) మరియు బీజగణిత కోడింగ్ సిద్ధాంతం (డేటాను ఎన్‌కోడ్ చేయడానికి మరియు డీకోడ్ చేయడానికి బీజగణితాన్ని ఉపయోగించడం) .

తాళాలు మరియు కీలు

ప్రత్యర్థి, ప్రత్యేకించి అపారమైన గణన వనరులను కలిగి ఉన్న వ్యక్తి కోడ్‌ను ఛేదించలేరని నిర్ధారించుకోవడం లక్ష్యం. ఏదైనా క్రిప్టోసిస్టమ్ యొక్క గుండెలో కీలకం: డేటాను గుప్తీకరించడానికి లేదా డీక్రిప్ట్ చేయడానికి అల్గారిథమ్ ఉపయోగించే రహస్య విలువ.

సీజర్ సాంకేతికలిపి ఒక సాధారణ ఉదాహరణ. ప్రారంభ అక్షరం కొన్ని అక్షరాలతో ఆఫ్‌సెట్ చేయబడిన చోట ఇప్పటికే ఉన్న వర్ణమాలని మ్యాప్ చేయడం ద్వారా ఇది పని చేస్తుంది. ఈ సంఖ్య కీలకం. ఉదాహరణకు, కీ 14 అయితే, ఎన్‌క్రిప్టెడ్ ఆల్ఫాబెట్ A అక్షరంతో కాకుండా O (14వ అక్షరం)తో ప్రారంభమవుతుంది. ఆ విధంగా FIGHT FOR ROME అనే పదాలు TWUVH TCF FCASగా మారతాయి.

పంపినవారు ఒక కీతో డేటాను ఎన్‌క్రిప్ట్ చేసినప్పుడు, ఆ కీ తెలిసిన వారు మాత్రమే సందేశాన్ని డీక్రిప్ట్ చేసి చదవగలరు. మరింత అధునాతన వ్యవస్థలు రెండు కీలను ఉపయోగిస్తాయి – పంపినవారికి మరియు స్వీకరించేవారికి ఒక్కొక్కటి – మరియు వాటిని ప్రత్యేక రహస్య మార్గంలో మ్యాప్ చేయండి.

ఒక ప్రసిద్ధ ఉదాహరణ పబ్లిక్-కీ క్రిప్టోగ్రఫీ, ఇది ఇంటర్నెట్ ద్వారా సమాచారాన్ని సురక్షితంగా ఉంచడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. రిసీవర్ పబ్లిక్ కీ మరియు ప్రైవేట్ కీ అని పిలువబడే రెండు కీలను రూపొందించడానికి ఒకే అల్గారిథమ్‌ను ఉపయోగిస్తుంది మరియు పబ్లిక్ కీని పంపిన వారితో పంచుకుంటుంది. పబ్లిక్ కీతో పంపినవారు ఎన్‌క్రిప్ట్ చేసే ఏదైనా సందేశాన్ని ప్రైవేట్ కీ ద్వారా డీక్రిప్ట్ చేయవచ్చు.

పరిశోధకులు కీలను వన్-వే ఫంక్షన్‌లుగా రూపొందించే అల్గారిథమ్‌లను ఇష్టపడతారు, ఉపయోగించడానికి సులభమైన కానీ పగులగొట్టడం కష్టతరమైన ఫంక్షన్‌లకు గణితంలో పేరు. గూఢ లిపి శాస్త్రంలో, సందేశాలను సులభంగా గుప్తీకరించడానికి వాటిని ఉపయోగించవచ్చని దీని అర్థం కానీ కీ తెలియకుండా క్రాక్ చేయబడదు. రామానుజం చెప్పినట్లుగా, సవాలు ఏమిటంటే, ఇంటి నివాసితులు శిక్షణ లేకుండా ఉపయోగించగలిగే బలమైన అలారం సిస్టమ్‌తో ఇంటిని రక్షించడం లాంటిది.

కొన్ని వన్-వే ఫంక్షన్‌లు క్రాక్ చేయడం చాలా కష్టం మరియు తద్వారా చాలా సురక్షితమైనవి – కానీ సందేశాలను డీక్రిప్ట్ చేయడానికి చాలా సమయం పడుతుంది. బిట్‌కాయిన్‌ల కోసం మైనింగ్ చాలా శక్తి-ఇంటెన్సివ్ ప్రక్రియగా మారడానికి ఇది ప్రధాన కారణాలలో ఒకటి. బిట్‌కాయిన్ సిస్టమ్ దాని బ్లాక్‌చెయిన్ పరిమాణం పెరిగినందున సందేశాలను డీక్రిప్ట్ చేయడానికి ఎక్కువ గణన వనరులు అవసరమయ్యే వన్-వే ఫంక్షన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది.

అందుకే భారతదేశం మరియు విదేశాల్లోని కొంతమంది క్రిప్టోగ్రఫీ పరిశోధకులు ప్రత్యేకంగా డిక్రిప్షన్ వైపు సరళీకృతం చేయడానికి కృషి చేస్తున్నారు. కృత్రిమ మేధస్సు మరియు పెద్ద భాషా నమూనాలలో డేటా యొక్క సమగ్రతను ధృవీకరించడానికి తక్కువ రుజువులను (కఠినమైన సమస్యలకు) ఉపయోగించవచ్చా అని కూడా పరిశోధకులు పరిశీలిస్తున్నారు.

క్రిప్టోగ్రఫీ కేవలం గణిత లేదా అకడమిక్ ఉత్సుకత మాత్రమే కాదు, ఇది చాలా ఆచరణాత్మక ఆసక్తిని కలిగి ఉంది, ప్రూఫ్స్‌పై చేసిన పని తనకు 2022 ట్యూరింగ్ అవార్డును గెలుచుకున్న యేల్ కలై, సెప్టెంబర్‌లో 11వ హైడెల్‌బర్గ్ గ్రహీత ఫోరమ్‌లో చెప్పారు (రచయిత ప్రేక్షకులలో ఉన్నారు). “నేటి ప్రపంచంలో, మనం పరిష్కరించాల్సిన అతిపెద్ద సమస్య విశ్వసనీయత,” ఆమె చెప్పింది.

కమ్యూనికేషన్‌లలో ప్రామాణీకరణ మరియు భద్రత సమస్యను పరిశోధకులు పరిష్కరించారు కాబట్టి, ప్రస్తుత సమస్య గణన అని ఆమె జోడించారు.

“ప్రజలు మన కోసం విషయాలను గణిస్తున్నారు. వారు సరిగ్గా కంప్యూటింగ్ చేస్తున్నారని మనకు ఎలా తెలుసు? ప్రజలు వస్తున్న భారీ మరియు తరచుగా వెర్రి గణనలను మేము ఎలా ధృవీకరిస్తాము? ఇది ఇప్పుడు పెద్ద కొత్త పరిశోధన సమస్య.”

అంతరాయం కలిగించే అవకాశం

ఆర్గనైజేషన్ ఆఫ్ ఎకనామిక్ డెవలప్డ్ కంట్రీస్ (OECD) యొక్క ఇటీవలి పేపర్ ప్రకారం, ముఖ్యమైన ఆర్థిక మరియు సామాజిక పరిణామాలతో ప్రస్తుత క్రిప్టోగ్రాఫిక్ సిస్టమ్‌లకు అంతరాయం కలిగించే రెండు పరిశోధనా రంగాలు హోమోమార్ఫిక్ ఎన్‌క్రిప్షన్ మరియు క్వాంటం ఇన్ఫర్మేషన్ టెక్నాలజీలు.

హోమోమోర్ఫిక్ ఎన్‌క్రిప్షన్ అనేది క్రిప్టోగ్రాఫిక్ పద్ధతి, ఇది ముందుగా డీక్రిప్ట్ చేయాల్సిన అవసరం లేకుండా మరియు రహస్య కీని యాక్సెస్ చేయకుండా గుప్తీకరించిన డేటాపై నిర్దిష్ట గణనలను నిర్వహించడానికి అనుమతిస్తుంది. అటువంటి గణనల ఫలితం ఎన్‌క్రిప్టెడ్ రూపంలోనే ఉంటుంది మరియు అవసరమైనప్పుడు తర్వాత వెల్లడించవచ్చు. పేపర్ ప్రకారం, ఈ సాంకేతికత ముందుగా డీక్రిప్ట్ చేయకుండా గుప్తీకరించిన డేటాను ప్రాసెస్ చేసే సమస్యను అధిగమించగలదు, ఇది ప్రమాదాన్ని పెంచుతుంది.

రెండవది, పరిపక్వమైన క్వాంటం కంప్యూటర్ నేడు విస్తృతంగా ఉపయోగించే కొన్ని ఎన్‌క్రిప్షన్ పద్ధతులను సులభంగా విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది. కొంతమంది పరిశోధకులు క్వాంటం కంప్యూటర్ ద్వారా ఆధారితమైన దాడులను నిరోధించగల అల్గారిథమ్‌లపై పని చేస్తున్నారు, దీనిని క్వాంటం రెసిస్టెంట్ క్రిప్టోగ్రఫీ (QRC) అని పిలుస్తారు. వాస్తవానికి క్వాంటం ఫిజిక్స్‌తో క్రిప్టోగ్రఫీని వివాహం చేసుకోవడం క్వాంటం ఫిజిక్స్ నియమాల ఆధారంగా ఎన్‌క్రిప్షన్ టెక్నాలజీలకు మార్గం సుగమం చేస్తుంది, ఇది గణిత శాస్త్ర భావనల కంటే ఎక్కువ మెలికలు తిరిగి ఉంటుంది.

ప్రపంచవ్యాప్తంగా పరిశోధకులు 2006 నుండి QRCపై పని చేస్తున్నారు, యూరోపియన్ యూనియన్ మరియు జపాన్‌లో పబ్లిక్‌గా నిధులు సమకూర్చే పరిశోధన ప్రాజెక్టులతో సహా. భారతదేశంలో, IISER పూణేలోని ముఖర్జీ బృందం మరియు బెంగళూరులోని ఇండియన్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ సైన్స్ (IISc) మరియు రామన్ రీసెర్చ్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ (RRI)లో ఉన్నవారు; సెంటర్ ఫర్ డెవలప్‌మెంట్ ఆఫ్ టెలిమాటిక్స్, న్యూఢిల్లీ; మరియు పాండిచ్చేరి విశ్వవిద్యాలయంలో కూడా దీనిపై పని చేస్తున్నారు.

‘భారీ ఒప్పందం’

భారతదేశంలోని క్రిప్టోగ్రఫీ పరిశోధన యూరోపియన్ యూనియన్, యుఎస్ మరియు చైనాలో దానితో పాటు ఇతర అంశాలలో కూడా దూసుకుపోతోంది. 2023లో క్యాబినెట్ ఆమోదించిన నేషనల్ క్వాంటం మిషన్‌లో క్వాంటం కమ్యూనికేషన్ కోసం పరిశోధనా కేంద్రం ఉంది. 2,000 కి.మీ కంటే ఎక్కువ ఉన్న గ్రౌండ్ స్టేషన్‌ల మధ్య ఉపగ్రహ ఆధారిత సురక్షిత క్వాంటం కమ్యూనికేషన్‌లు, ఇతర దేశాలతో సుదూర సురక్షిత క్వాంటం కమ్యూనికేషన్‌లు, 2,000 కి.మీల అంతర్-సిటీ క్వాంటం కీ పంపిణీ మరియు ఇతర ఫలితాలతోపాటు మల్టీ-నోడ్ క్వాంటం నెట్‌వర్క్‌లను ప్రారంభించడం లక్ష్యం.

ఇండియన్ స్పేస్ రీసెర్చ్ ఆర్గనైజేషన్ కూడా అల్ట్రా-సెక్యూర్ క్వాంటమ్ కమ్యూనికేషన్ సామర్థ్యాలతో కూడిన ఉపగ్రహాన్ని ప్రయోగించాలని యోచిస్తోంది.

జూలైలో, RRI, IISc, IISER తిరువనంతపురం మరియు కోల్‌కతాలోని బోస్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ నుండి భారతీయ శాస్త్రవేత్తల బృందం ఒక పత్రాన్ని ప్రచురించింది సురక్షితమైన ప్రైవేట్ కీలు మరియు దాదాపు అన్‌హ్యాక్ చేయలేని పాస్‌వర్డ్‌లను రూపొందించడంలో కీలకమైన నిజమైన యాదృచ్ఛిక సంఖ్యలను రూపొందించే మార్గాన్ని వివరిస్తుంది.

“ఈ కొత్త పద్ధతి పాస్‌వర్డ్‌లను ఎన్‌క్రిప్ట్ చేయడానికి ఉపయోగించే కీలను రూపొందించడానికి నిజంగా యాదృచ్ఛిక సంఖ్యలను ఉపయోగించడం ద్వారా మన రోజువారీ జీవితంలో మనందరికీ అవసరమైన మెరుగైన రక్షణను అందిస్తుంది” అని సైన్స్ & టెక్నాలజీ విభాగం ఒక ప్రకటనలో తెలిపింది.

సైన్స్ & టెక్నాలజీ మంత్రిత్వ శాఖతో పాటు, దేశంలోని క్రిప్టోగ్రఫీ పరిశోధన కోసం ప్రధాన ప్రభుత్వ నిధులలో ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ఇన్ఫర్మేషన్ టెక్నాలజీ మంత్రిత్వ శాఖ మరియు టెలికమ్యూనికేషన్స్ విభాగం ఉన్నాయి.

“క్వాంటం క్రిప్టోగ్రఫీ యొక్క ప్రస్తుత స్థితి క్వాంటం-సురక్షిత క్రిప్టోసిస్టమ్‌లను నిర్మించడమే” అని ముఖర్జీ చెప్పారు. “ఇది సమీప భవిష్యత్తులో, మేము క్వాంటం కంప్యూటర్లను కలిగి ఉంటాము అనే ఆలోచనపై ఆధారపడింది. అది జరిగినప్పుడు ప్రస్తుత క్రిప్టోసిస్టమ్‌లు విఫలమవుతాయి. ఇది భారీ ఒప్పందం.

ఈ పరిణామాలు భారతదేశ గూఢ లిపి విధానాన్ని కూడా ప్రభావితం చేస్తాయి. థేల్స్ గ్రూప్‌చే నియమించబడిన ఇటీవలి అధ్యయనం ప్రకారం, క్లౌడ్‌లోని సున్నితమైన డేటా పరిమాణం మొత్తం సంస్థాగత డేటాలో 51% నుండి 2027 నాటికి 68%కి పెరగవచ్చు. క్లౌడ్‌లో మరింత డేటా ప్రవేశించి జీవిస్తున్నందున, “డేటా కోసం ఎన్‌క్రిప్షన్ పద్ధతులు విశ్రాంతి, చలనంలో మరియు ఉపయోగంలో ఉన్నవి మరింత విస్తృతంగా మారుతున్నాయి, అభివృద్ధి చెందుతున్న సైబర్‌కు వ్యతిరేకంగా క్లౌడ్-రెసిడెంట్ సున్నితమైన సమాచారాన్ని రక్షించడానికి ప్రామాణిక అభ్యాసంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది బెదిరింపులు” అని నివేదిక పేర్కొంది.

విస్తృతమైన డేటా నష్టం కూడా ఉంది: గత సంవత్సరంలో అన్ని సంస్థలలో దాదాపు మూడు వంతుల మంది అనేక డేటా ఉల్లంఘనలను ఎదుర్కొన్నారని నివేదిక పేర్కొంది, అన్నింటికంటే ముఖ్యమైన ఎన్‌క్రిప్షన్ కారణంగా. 71% మంది అధికారిక క్రిప్టోగ్రాఫిక్ ప్రోగ్రామ్‌లను ప్రారంభించారు మరియు 81% మంది అంకితమైన ఎన్‌క్రిప్షన్ బృందాలను కలిగి ఉన్నారు.

టీవీ పద్మ న్యూఢిల్లీలో సైన్స్ జర్నలిస్టు.