क्रिप्टोग्राफ़िक कुंजी एक्सचेंज

हमने पहले सममित और असममित एन्क्रिप्शन के बीच अंतर पर चर्चा की थी, और आज हम बात करेंगे कि कुंजियों का वास्तव में आदान-प्रदान कैसे किया जाता है।

सामान्य तौर पर, क्रिप्टोग्राफिक कुंजी एक्सचेंज या एन्क्रिप्टेड कुंजी एक्सचेंज (ईकेई) प्रोटोकॉल दोनों पक्षों को किसी तीसरे पक्ष को रहस्य प्रकट किए बिना एक साझा रहस्य उत्पन्न करने की अनुमति देकर काम करते हैं। यह आमतौर पर सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टोग्राफी और गणितीय एल्गोरिदम के संयोजन का उपयोग करके किया जाता है। साझा रहस्य को तब एक सममित सिफर के लिए एक कुंजी के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जो दोनों पक्षों को सुरक्षित रूप से संवाद करने की अनुमति देता है।

प्रयोग

जैसा कि विधि सार्वजनिक कुंजी का उपयोग करती है, यह स्वाभाविक रूप से केवल असममित एन्क्रिप्शन पर लागू होती है, क्योंकि सममित एन्क्रिप्शन में कुंजियाँ साझा नहीं की जाती हैं - पहले से ज्ञात और सहमत हैं।

क्रिप्टोग्राफ़िक की एक्सचेंज एक नेटवर्क पर क्रिप्टोग्राफ़िक कीज़ को सुरक्षित रूप से एक्सचेंज करने का एक तरीका है। यह कई क्रिप्टोग्राफिक प्रोटोकॉल का एक मूलभूत पहलू है, क्योंकि यह दो पक्षों को एक साझा रहस्य स्थापित करने की अनुमति देता है जिसका उपयोग एक दूसरे के साथ सुरक्षित रूप से संवाद करने के लिए किया जा सकता है।

एक्सचेंज का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें सुरक्षित संचार, सुरक्षित ऑनलाइन लेनदेन और अभिगम नियंत्रण शामिल हैं। इसका उपयोग अक्सर दो पक्षों, जैसे क्लाइंट और सर्वर, या दो उपकरणों के बीच एक सुरक्षित कनेक्शन स्थापित करने के लिए किया जाता है। इसलिए किसी भी फाइल को एफटीपीएस, एचटीटीपीएस और एसएफटीपी जैसे प्रोटोकॉल पर सुरक्षित रूप से भेजे जाने से पहले, संचार करने वाले दो पक्षों को पहले एक महत्वपूर्ण आदान-प्रदान में संलग्न होना चाहिए।

अवलोकन

EKE के सबसे सामान्य रूप में, कम से कम एक पार्टी एक पासवर्ड का उपयोग करके एक अल्पकालिक (एक बार) सार्वजनिक कुंजी को एन्क्रिप्ट करती है, और इसे दूसरी पार्टी को भेजती है, जो इसे डिक्रिप्ट करती है और पहली पार्टी के साथ साझा कुंजी पर बातचीत करने के लिए इसका उपयोग करती है।

इस योजना की एक और भिन्नता मौजूद है, जिसे ऑगमेंटेड-ईकेई कहा जाता है। संवर्धित विधियों में यह सुनिश्चित करने का अतिरिक्त लक्ष्य है कि किसी सर्वर से चुराए गए पासवर्ड सत्यापन डेटा का उपयोग किसी हमलावर द्वारा क्लाइंट के रूप में करने के लिए नहीं किया जा सकता है, जब तक कि हमलावर पहले पासवर्ड निर्धारित नहीं करता है (उदाहरण के लिए चोरी किए गए डेटा पर क्रूर बल का हमला करके)।

दो सबसे लोकप्रिय प्रमुख एक्सचेंज एल्गोरिदम आरएसए और डिफी-हेलमैन (अब डिफी-हेल्ममैन-मर्कले के रूप में जाना जाता है) हैं। यह कहना शायद बहुत अधिक नहीं होगा कि इन दो प्रमुख एक्सचेंज प्रोटोकॉल के आगमन ने इंटरनेट के विकास को गति दी, विशेष रूप से व्यवसाय-वार। ऐसा इसलिए है क्योंकि इन दो प्रोटोकॉल ने ग्राहकों और सर्वरों के साथ-साथ सर्वरों और सर्वरों को एक असुरक्षित माध्यम (इंटरनेट) पर क्रिप्टोग्राफ़िक कुंजियों का आदान-प्रदान करने की अनुमति दी और बदले में उन्हें सुरक्षित तरीके से इलेक्ट्रॉनिक रूप से लेन-देन करने में सक्षम बनाया।

हाल ही में, एलिप्टिक कर्व क्रिप्टोग्राफी के उद्भव ने ईसीडीएच (एलिप्टिक कर्व डिफी-हेलमैन) और ईसीडीएचई (एलिप्टिक कर्व डिफी-हेलमैन एपेमेरल) जैसे नए एक्सचेंज प्रोटोकॉल पेश किए हैं।

हम डिफी-हेलमैन परिवार पर ध्यान केंद्रित करेंगे, जिसे डीएच-ईकेई के रूप में जाना जाता है, जो वर्षों से कई हमलों से बच गया है और बेहतर विविधताओं का कारण बना है।

Diffie-Hellman

1976 में, व्हिटफील्ड डिफी और मार्टिन हेलमैन ने हेलमैन के पीएचडी छात्र राल्फ मेर्कले द्वारा विकसित अवधारणाओं के आधार पर डिफी-हेलमैन कुंजी एक्सचेंज (डी-एच) नामक एक क्रिप्टोग्राफ़िक प्रोटोकॉल प्रकाशित किया। प्रोटोकॉल उपयोगकर्ताओं को गुप्त कुंजियों का सुरक्षित रूप से आदान-प्रदान करने में सक्षम बनाता है, भले ही कोई प्रतिद्वंद्वी उस संचार चैनल की निगरानी कर रहा हो। यह एक साझा रहस्य उत्पन्न करने के लिए एक परिमित क्षेत्र में घातांक का उपयोग करने के विचार पर आधारित है जिसका उपयोग संदेशों को एन्क्रिप्ट और डिक्रिप्ट करने के लिए किया जा सकता है।

यहाँ डिफी-हेलमैन कुंजी विनिमय प्रक्रिया का एक उदाहरण दिया गया है और जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

ऐलिस और बॉब एक ​​परिमित क्षेत्र और उस क्षेत्र के भीतर एक अभाज्य संख्या पर सहमत हैं (इसे "मापांक" के रूप में जाना जाता है)। मान लीजिए कि वे परिमित क्षेत्र GF(23), p , और अभाज्य संख्या 5, g चुनते हैं ।

1. ऐलिस एक गुप्त पूर्णांक, "ए" का चयन करता है, और बॉब एक ​​​​गुप्त पूर्णांक, "बी" का चयन करता है। साझा रहस्य उत्पन्न करने के लिए इन पूर्णांकों का उपयोग किया जाएगा।
2. ऐलिस A = 5^a mod 23 की गणना करता है और A को बॉब भेजता है। बॉब B = 5^b mod 23 की गणना करता है और B को ऐलिस को भेजता है।
3. ऐलिस निम्नलिखित गणना करके साझा रहस्य की गणना करता है: साझा रहस्य = बी ^ एक मॉड 23। बॉब समान गणना का उपयोग करके साझा रहस्य की गणना करता है: साझा रहस्य = ए ^ बी मोड 23।
4. ऐलिस और बॉब दोनों के पास अब साझा रहस्य है, जिसका उपयोग वे संदेशों को एन्क्रिप्ट और डिक्रिप्ट करने के लिए एक कुंजी के रूप में कर सकते हैं।

# Alice's side of thNote that in this example, the shared secret is the same for both Alice and Bob, even though they used different secret integers to generate it. This is because the shared secret is generated using a mathematical function that is commutative, meaning that the order of the operands does not affect the result. This property is what allows Alice and Bob to establish a shared secret without revealing their secret integers to each other.e key exchange

# Choose finite field and prime number
field = GF(23)
prime = 5

# Choose secret integer
secretA = 6

# Compute A and send to Bob
A = (prime ^ secretA) mod field
send A to Bob

# Receive B from Bob
B = receive from Bob

# Compute shared secret
sharedSecret = (B ^ secretA) mod field

# Bob's side of the key exchange

# Choose secret integer
secretB = 15

# Compute B and send to Alice
B = (prime ^ secretB) mod field
send B to Alice

# Receive A from Alice
A = receive from Alice

# Compute shared secret
sharedSecret = (A ^ secretB) mod field

यह संपत्ति वह है जो ऐलिस और बॉब को एक दूसरे को अपने गुप्त पूर्णांक प्रकट किए बिना एक साझा रहस्य स्थापित करने की अनुमति देती है।

डीएच एक्सचेंज कार्य का कारण असतत लघुगणक क्रिप्टोग्राफी है, जो असतत लघुगणक समस्या को हल करने की कठिनाई पर आधारित है।

संक्षेप में, यह एक गणितीय समस्या है जिसमें "g^x = y mod p" समीकरण में पूर्णांक "x" खोजना शामिल है, जहाँ "g" और "y" ज्ञात हैं, और "p" एक अभाज्य संख्या है। इस समस्या को हल करना कठिन माना जाता है क्योंकि "g", "y", और "p" के मनमाने मूल्यों के लिए "x" का मान ज्ञात करने के लिए कोई ज्ञात कुशल एल्गोरिथम नहीं है।

कुल मिलाकर, जबकि डिफी-हेलमैन एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला और प्रभावी कुंजी विनिमय प्रोटोकॉल है, हालांकि कई व्यावहारिक सीमाएं हैं, जो एलिप्टिक कर्व डिफी-हेलमैन (ईसीडीएच) को एक बेहतर विकल्प बनाती हैं, यदि संभव हो तो।

अण्डाकार वक्र डिफी-हेलमैन (ईसीडीएच)

एलिप्टिक कर्व डिफी-हेलमैन (ईसीडीएच) डिफी-हेलमैन कुंजी एक्सचेंज प्रोटोकॉल का एक प्रकार है जो परिमित क्षेत्र में पारंपरिक एक्सपोनेंटिएशन के बजाय एलिप्टिक कर्व क्रिप्टोग्राफी का उपयोग करता है। साधारण डिफी-हेलमैन की तुलना में ईसीडीएच के कई फायदे हैं:

1. ईसीडीएच अधिक कुशल है: अण्डाकार वक्र संचालन आम तौर पर तेज़ होते हैं और परिमित क्षेत्र संचालन की तुलना में कम कम्प्यूटेशनल शक्ति की आवश्यकता होती है, जिससे ईसीडीएच सामान्य डिफी-हेलमैन की तुलना में अधिक कुशल हो जाता है। यह कैसे काम करता है और इसके फायदे पिछले लेख में पढ़ें।
2. ईसीडीएच अधिक सुरक्षित है: अण्डाकार वक्र क्रिप्टोग्राफी को आमतौर पर परिमित क्षेत्र क्रिप्टोग्राफी की तुलना में अधिक सुरक्षित माना जाता है, क्योंकि यह कुछ प्रकार के हमलों के प्रति अधिक प्रतिरोधी है।
3. ECDH कुंजियाँ छोटी होती हैं: क्योंकि अण्डाकार वक्र संचालन छोटी संख्या का उपयोग करते हैं, ECDH कुंजियाँ आम तौर पर साधारण डिफी-हेलमैन कुंजियों की तुलना में छोटी होती हैं, जिससे उन्हें संचारित करना और स्टोर करना आसान हो जाता है।
4. ईसीडीएच का एक छोटा कुंजी आकार है: क्योंकि अण्डाकार वक्र संचालन अधिक कुशल और सुरक्षित हैं, ईसीडीएच छोटे कुंजी आकार के साथ साधारण डिफी-हेलमैन के समान सुरक्षा प्राप्त कर सकता है। यह उन अनुप्रयोगों में विशेष रूप से उपयोगी हो सकता है जहां कुंजी का आकार एक सीमित कारक है, जैसे कुछ प्रकार के हार्डवेयर उपकरणों में।

अण्डाकार वक्र डिफी-हेलमैन एपेमेरल (ECDHE)

एलिप्टिक कर्व डिफी-हेलमैन एपेमेरल (ईसीडीएचई) एलिप्टिक कर्व डिफी-हेलमैन (ईसीडीएच) का एक प्रकार है, जो अल्पकालिक कुंजियों का उपयोग करता है।

ईसीडीएचई में, ईसीडीएच की तरह लंबे समय तक रहने वाली स्थिर कुंजी जोड़ी का उपयोग करने के बजाय, प्रत्येक पार्टी प्रत्येक सत्र के लिए एक नई, अल्पकालिक कुंजी जोड़ी उत्पन्न करती है। इसके कई फायदे हैं:

1. बेहतर सुरक्षा: क्योंकि ईसीडीएचई अल्पकालिक कुंजियों का उपयोग करता है जो केवल एक सत्र के लिए उपयोग की जाती हैं, यह कुछ प्रकार के हमलों के लिए अधिक प्रतिरोधी है, जैसे कि रीप्ले हमले, जिसमें एक हमलावर पिछले सत्र से एक कुंजी को पकड़ लेता है और उसका पुन: उपयोग करता है।
2. आगे की गोपनीयता: ECDHE में, साझा रहस्य अल्पकालिक कुंजियों से प्राप्त होता है, जिन्हें सत्र के बाद छोड़ दिया जाता है। इसका मतलब यह है कि भले ही एक हमलावर अल्पकालिक कुंजियों की एक प्रति प्राप्त कर ले, वे पिछले संचार को डिक्रिप्ट नहीं कर पाएंगे, क्योंकि साझा रहस्य अब ज्ञात नहीं है।
3. सरलीकृत कुंजी प्रबंधन: ईसीडीएचई में, प्रत्येक पार्टी लंबे समय तक चलने वाली स्थिर कुंजी जोड़ी के प्रबंधन के बजाय प्रत्येक सत्र के लिए एक नई कुंजी जोड़ी उत्पन्न करती है। यह प्रमुख प्रबंधन को आसान बना सकता है और प्रमुख समझौते के जोखिम को कम कर सकता है।