पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी में माइग्रेट हो रहे हैं? आपको अब भी सच्ची यादृच्छिकता चाहिए।

1. क्वांटम कंप्यूटर असल में क्या तोड़ते हैं, और क्या नहीं

शोर का एल्गोरिद्म उस गणित को तोड़ता है जिस पर RSA और इलिप्टिक-कर्व क्रिप्टोग्राफी निर्भर करती है: बड़ी संख्याओं का गुणनखंडन और डिस्क्रीट लॉगरिद्म हल करना। यही पोस्ट-क्वांटम माइग्रेशन के अस्तित्व की पूरी वजह है: एक बार जब पर्याप्त बड़ा क्वांटम कंप्यूटर इन समस्याओं के खिलाफ शोर का एल्गोरिद्म चलाता है, तो ये मुश्किल नहीं रह जातीं। ग्रोवर का एल्गोरिद्म सिमेट्रिक क्रिप्टो और हैशिंग को प्रभावित करता है, उनकी प्रभावी सुरक्षा को लगभग आधा कर देता है, इसीलिए पोस्ट-क्वांटम मार्गदर्शन बड़ी कुंजियों की मांग करता है (AES-128 की जगह AES-256, SHA-256 की जगह SHA-384/512)।

इन दोनों में से किसी एल्गोरिद्म का इससे कोई लेना-देना नहीं कि रैंडम नंबर जनरेटर शुरुआत में अप्रत्याशितता कैसे पैदा करता है। कमज़ोर RNG कमज़ोर ही रहता है, चाहे हमलावर के पास क्वांटम कंप्यूटर हो या न हो। एक मज़बूत भौतिक एन्ट्रॉपी स्रोत तब भी मज़बूत रहता है, चाहे आखिरकार कोई भी कंप्यूटर उस पर बनी क्रिप्टोग्राफी तोड़ने की कोशिश करे।

2. पोस्ट-क्वांटम एल्गोरिद्म को कम नहीं, ज़्यादा यादृच्छिकता चाहिए

लैटिस-आधारित स्कीम, यानी की-एक्सचेंज के लिए ML-KEM (Kyber) और साइनेचर के लिए ML-DSA (Dilithium), रिजेक्शन सैंपलिंग और डिस्क्रीट गॉसियन सैंपलिंग का उपयोग करके बड़े पॉलिनॉमियल रिंग्स पर प्रोबेबिलिटी डिस्ट्रिब्यूशन से सैंपल लेती हैं, जिससे प्रति कुंजी या साइनेचर उतने ही रैंडम बाइट्स खर्च होते हैं जितने RSA या ECDSA ने कभी नहीं चाहे। SLH-DSA (SPHINCS+) जैसे हैश-आधारित साइनेचर बड़ी संख्या में वन-टाइम की-पेयर जेनरेट करते हैं, जो पूरी तरह से एक सच में ताज़ा, अप्रत्याशित बाइट स्ट्रीम पर निर्भर हैं। इन स्कीमों के तहत एक पक्षपाती या अनुमानित RNG कोई सैद्धांतिक चिंता नहीं है: यह उसी वर्ग की गलती है जिसने ECDSA में nonce के दोबारा इस्तेमाल को विनाशकारी बनाया था, अब ऐसे एल्गोरिद्म के खिलाफ जिनके पास बिगाड़ने के लिए और ज़्यादा यादृच्छिकता है।

3. रुकिए, क्या RF और कॉस्मिक शोर भी क्वांटम नहीं है?

सबसे गहरे स्तर पर, हाँ। रेडियो तरंगें फोटॉन हैं, और थर्मल (जॉनसन-नाइक्विस्ट) शोर आखिरकार इलेक्ट्रॉनों की क्वांटम-यांत्रिक गति से आता है। लगभग हर भौतिक चीज़ "क्वांटम" है, अगर आप काफी गहराई तक जाएँ। लेकिन असल में यही वह भेद नहीं है जो यहाँ मायने रखता है।

समर्पित क्वांटम RNG हार्डवेयर एक अकेले क्वांटम मापन को अलग करता है: एक फोटॉन जो बीम स्प्लिटर के एक या दूसरे तरफ टकराता है, या वैक्यूम-फ्लक्चुएशन रीडिंग, जिसका परिणाम खुद बॉर्न नियम से यादृच्छिक होता है, क्वांटम मैकेनिक्स से मिली एक औपचारिक गारंटी, जो आसपास के सिस्टम की जटिलता से स्वतंत्र है। Galactropy इसके बजाय एक मैक्रोस्कोपिक, बहु-आयामी थर्मल और RF वातावरण से अप्रत्याशितता प्राप्त करता है: अरबों इलेक्ट्रॉनों की संयुक्त अस्तव्यस्त गति और सामान्य SDR हार्डवेयर से सैंपल किया गया परिवेशी रेडियो स्पेक्ट्रम। दोनों भौतिक रूप से वास्तविक हैं और व्यवहार में दोनों अप्रत्याशित हैं; बस पहले वाले के साथ एक खास, प्रमाणित क्वांटम-यादृच्छिकता गारंटी आती है। आपके एन्ट्रॉपी स्रोत के बारे में जानने लायक असली भेद यही है, यह नहीं कि भौतिकी में कहीं क्वांटम मैकेनिक्स "शामिल" है या नहीं, क्योंकि वह हमेशा होती है।

4. आज सत्यापन योग्य, Q-डे के बाद भी सत्यापन योग्य

Galactropy का ऑडिट ट्रेल फिलहाल Ed25519 से साइन किया जाता है, जो खुद पोस्ट-क्वांटम सुरक्षित नहीं है, ठीक वैसे ही जैसे आज इंटरनेट को सुरक्षित रखने वाले ज़्यादातर साइनेचर। जब पोस्ट-क्वांटम साइनेचर माइग्रेशन ऐसे इन्फ्रास्ट्रक्चर तक पहुँचेगा, तो ऑडिट चेन भी उसके साथ माइग्रेट होगी। जो नहीं बदलता वह है स्रोत: क्वांटम कंप्यूटिंग चाहे कितनी भी आगे बढ़े, भौतिक रेडियो शोर अप्रत्याशित बना रहता है। यह "इस खास रिकॉर्ड पर साइनेचर आज संयोग से क्लासिकल है" से अलग गुण है, और यही वह गुण है जो एन्ट्रॉपी के लिए असल में मायने रखता है।

5. यह असल में कहाँ मदद करता है

कुछ ठोस स्थितियाँ, जहाँ पोस्ट-क्वांटम बदलाव के दौरान एक स्वतंत्र, सत्यापन योग्य एन्ट्रॉपी स्रोत मिलाना फायदेमंद होता है:

एक न्यूनतम उदाहरण: कुंजियाँ जेनरेट करने से पहले एन्ट्रॉपी लें और उसे पूल में मिलाएँ:

curl -s "https://galactropy.com/raw?bytes=4096" >> /dev/urandom

फिर अपना पोस्ट-क्वांटम की-जेनरेशन हमेशा की तरह चलाएँ। liboqs, OpenSSL का oqs-provider, या जो भी लाइब्रेरी आप इस्तेमाल करें, वह अपने-आप अब समृद्ध हो चुके पूल से लेगी।