एन्क्रिप्शन कैसे काम करती है: डिजिटल गोपनीयता सुरक्षा के लिए एक गाइड

एन्क्रिप्शन पठनीय जानकारी को, जिसे plaintext कहा जाता है, एक अपठनीय रूप में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है जिसे ciphertext कहा जाता है, एक गणितीय एल्गोरिदम और एक गुप्त मान जिसे कुंजी कहा जाता है, का उपयोग करके। केवल वह व्यक्ति जिसके पास मेल खाने वाली कुंजी है वह प्रक्रिया को उलट सकता है और मूल डेटा को पुनः प्राप्त कर सकता है। यह एकल तंत्र आज लोगों द्वारा कहे जाने वाले अधिकांश "डिजिटल गोपनीयता" का आधार है, सुरक्षित मैसेजिंग से लेकर ऑनलाइन बैंकिंग तक।

दो बुनियादी प्रकार: सममितीय और असममितीय

क्रिप्टोग्राफिक सिस्टम आम तौर पर दो श्रेणियों में आते हैं। सममितीय एन्क्रिप्शन डेटा को लॉक और अनलॉक दोनों करने के लिए एक एकल गुप्त कुंजी का उपयोग करती है: भेजने वाले और प्राप्तकर्ता दोनों के पास पहले से वही कुंजी होनी चाहिए, गोपनीयता कंपनी Proton के अनुसार। यह सममितीय एन्क्रिप्शन को तेज़ बनाता है, लेकिन यह एक व्यावहारिक समस्या पैदा करता है — कुंजी को कुछ तरीके से साझा करना पड़ता है बिना इसे बाधित किए।

असममितीय एन्क्रिप्शन इस समस्या को दो गणितीय रूप से जुड़ी कुंजियों का उपयोग करके हल करती है: एक सार्वजनिक कुंजी जिसे खुले में साझा किया जा सकता है, और एक निजी कुंजी जो गुप्त रहती है। एक कुंजी के साथ एन्क्रिप्ट किए गए डेटा को केवल दूसरी कुंजी से डिक्रिप्ट किया जा सकता है, इसलिए पहले से कोई गुप्त साझा करने की आवश्यकता नहीं है। समझौता गति है: Proton नोट करते हैं कि असममितीय एन्क्रिप्शन सममितीय एन्क्रिप्शन की तुलना में लगभग 1,000 गुना धीमा है क्योंकि इसकी अंतर्निहित गणित बहुत अधिक जटिल है।

इस समझौते के कारण, अधिकांश वास्तविक दुनिया के सिस्टम एक हाइब्रिड दृष्टिकोण का उपयोग करते हैं: असममितीय एन्क्रिप्शन संक्षेप में एक खुले नेटवर्क पर एक बार-बार की गई सममितीय कुंजी को विनिमय करने के लिए उपयोग की जाती है, और फिर तेज़ सममितीय एल्गोरिदम वास्तविक थोक डेटा को संभालता है। यह संयोजन HTTPS वेबसाइट कनेक्शन, वर्चुअल प्राइवेट नेटवर्क (VPNs) और एन्क्रिप्टेड ईमेल को शक्ति देता है, Proton समझाते हैं।

AES: अधिकांश रोज़मर्रा एन्क्रिप्शन के पीछे का मानक

सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सममितीय एल्गोरिदम Advanced Encryption Standard (AES) हैं, जिसे अमेरिकी National Institute of Standards and Technology (NIST) ने 26 नवंबर 2001 को Federal Information Processing Standard (FIPS) 197 के रूप में प्रकाशित किया। AES 128, 192 या 256 बिट्स की कुंजी लंबाई का समर्थन करता है और डेटा को 128-बिट ब्लॉक में प्रक्रिया करता है। NIST इसे FIPS-अनुमोदित एल्गोरिदम के रूप में वर्णित करता है जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक डेटा की सुरक्षा के लिए किया जा सकता है, और इसका उपयोग दुनिया भर में सरकार और वाणिज्यिक प्रणालियों में किया जाता है।

क्या एन्क्रिप्शन को "end-to-end" बनाता है

सभी एन्क्रिप्शन सुरक्षा का एक ही स्तर प्रदान नहीं करते। मानक एन्क्रिप्शन "in transit," जैसे HTTPS में उपयोग किए जाने वाले TLS प्रोटोकॉल, डेटा की सुरक्षा केवल तब करती है जब वह डिवाइस और सर्वर के बीच चलता है — लेकिन डेटा सर्वर तक पहुंचने के बाद भी पठनीय हो सकता है। End-to-end encryption (E2EE) आगे जाता है: IBM के अनुसार, डेटा transit में एन्क्रिप्ट रहता है और केवल प्राप्तकर्ता के डिवाइस पर डिक्रिप्ट होता है, जिसका अर्थ है कि सेवा प्रदाता भी संदेश को नहीं पढ़ सकता।

IBM E2EE को चार चरणों में काम करते हुए वर्णित करता है: एक एल्गोरिदम संदेश को ciphertext में बदलता है; ciphertext नेटवर्क के पार यात्रा करता है जो किसी अवरोधक के लिए यादृच्छिक वर्णों की तरह दिखता है; प्राप्तकर्ता का डिवाइस मूल संदेश को बहाल करने के लिए निजी या साझा कुंजी का उपयोग करता है; और डेटा को फिर integrity के लिए जांचा जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि इसे transit में छेड़ा नहीं गया। IBM WhatsApp, Signal और Apple के iMessage जैसे मैसेजिंग प्लेटफॉर्म्स, साथ ही 1Password और Bitwarden जैसे पासवर्ड मैनेजर को उन सेवाओं के उदाहरण के रूप में सूचीबद्ध करता है जो end-to-end encryption लागू करते हैं।

क्वांटम कंप्यूटर एन्क्रिप्शन मानकों को क्यों बदल रहे हैं

नियामक पहले से ही एक भविष्य के खतरे के लिए तैयारी कर रहे हैं: पर्याप्त रूप से शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटर सिद्धांत में गणितीय समस्याओं को तोड़ सकते हैं जिन पर आज की असममितीय एन्क्रिप्शन निर्भर करती है। 13 अगस्त 2024 को, NIST ने तीन नए Federal Information Processing Standards को मंजूरी दी जो विशेष रूप से शास्त्रीय और क्वांटम कंप्यूटरों दोनों से हमलों का सामना करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, NIST के Computer Security Resource Center (CSRC) के अनुसार।

तीन मानक FIPS 203, Module-Lattice-Based Key-Encapsulation Mechanism Standard हैं (CRYSTALS-Kyber सबमिशन से प्राप्त); FIPS 204, Module-Lattice-Based Digital Signature Standard (CRYSTALS-Dilithium से प्राप्त); और FIPS 205, Stateless Hash-Based Digital Signature Standard (SPHINCS+ से प्राप्त)। NIST के CSRC का कहना है कि मानक "भविष्य में क्वांटम कंप्यूटरों के हमलों का सामना करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जो वर्तमान मानकों की सुरक्षा को खतरे में डालते हैं," कुंजी विनिमय और डिजिटल हस्ताक्षर दोनों को कवर करते हैं जिनका उपयोग यह सत्यापित करने के लिए किया जाता है कि डेटा में परिवर्तन नहीं हुआ।

रोज़मर्रा की गोपनीयता के लिए इसका अर्थ क्या है

अधिकांश लोगों के लिए, व्यावहारिक निष्कर्ष यह है कि एन्क्रिप्शन पहले से ही दैनिक डिजिटल जीवन के अधिकांश हिस्सों की सुरक्षा करती है — HTTPS वेब ब्राउज़िंग को सुरक्षित करती है, AES फ़ाइलों और Wi-Fi ट्रैफ़िक को सुरक्षित करती है, और E2EE कई लोकप्रिय मैसेजिंग ऐप्स की सुरक्षा करती है। post-quantum मानकों की ओर चल रहा बदलाव मुख्य रूप से एक पृष्ठभूमि बुनियादी ढांचे का परिवर्तन है, जिसे मानक निकायों, डिवाइस निर्माताओं और सेवा प्रदाताओं द्वारा प्रबंधित किया जाता है, बजाय इसके कि व्यक्तिगत उपयोगकर्ताओं को स्वयं को कॉन्फ़िगर करना पड़े।