क्वान्टम कम्प्युटर आउनुअघि नै बदलिँदै इन्टरनेटको सुरक्षा: किन विश्व ‘पोस्ट क्वान्टम’ युगतर्फ जाँदैछ?

एड्रियन मर्सर

तपाईंले मोबाइल बैंकिङबाट पैसा पठाउँदा, अनलाइन किनमेल गर्दा, सरकारी वेबसाइटमा व्यक्तिगत विवरण बुझाउँदा, इमेल पठाउँदा वा सामाजिक सञ्जालमा प्रवेश गर्दा पर्दापछाडि एउटा गणितीय सुरक्षा प्रणालीले तपाईंको सूचना जोगाइरहेको हुन्छ। आधुनिक डिजिटल संसारको ठूलो हिस्सा यही गुप्तीकरण अर्थात क्रिप्टोग्राफीमा टिकेको छ।

तर संसार अब एउटा यस्तो प्रविधिगत परिवर्तनको तयारीमा छ, जसले आज सुरक्षित मानिएका धेरै डिजिटल सुरक्षा प्रणालीलाई भविष्यमा कमजोर बनाउन सक्छ। त्यो प्रविधि हो क्वान्टम कम्प्युटिङ।

अहिले नै बैंकका खाताहरू क्वान्टम कम्प्युटरले फुटाइरहेका छैनन्। त्यस्तो क्षमता भएको ठूलो र विश्वसनीय क्वान्टम कम्प्युटर अझै निर्माण भएको छैन। तर अमेरिका, बेलायतसहित प्रमुख प्रविधि शक्ति र साइबर सुरक्षा संस्थाहरू भविष्यको जोखिमलाई ध्यानमा राखेर वर्तमान गुप्तीकरण प्रणालीबाट ‘पोस्ट क्वान्टम क्रिप्टोग्राफी’ अर्थात क्वान्टम कम्प्युटरको आक्रमणसमेत सहन सक्ने नयाँ सुरक्षा प्रणालीतर्फ सर्न शुरु गरिसकेका छन्।

यो परिवर्तन सामान्य सफ्टवेयर अद्यावधिक होइन। इन्टरनेट बनेयताकै सबैभन्दा ठूलो सुरक्षा रूपान्तरणमध्ये एक हुनसक्छ।

क्वान्टम कम्प्युटर किन फरक छ?

आजका कम्प्युटरले सूचना बिटमा प्रशोधन गर्छन्। बिटको अवस्था ० वा १ हुन्छ। क्वान्टम कम्प्युटरले भने ‘क्युबिट’ प्रयोग गर्छ, जसले क्वान्टम भौतिकीका विशेष गुणका कारण जटिल गणनाका केही प्रकार परम्परागत कम्प्युटरभन्दा बिल्कुल फरक ढङ्गले गर्न सक्छ।

यसको अर्थ क्वान्टम कम्प्युटर हरेक काममा आजका सुपरकम्प्युटरभन्दा छिटो हुन्छ भन्ने होइन। इमेल लेख्ने, चलचित्र हेर्ने वा सामान्य हिसाब गर्ने काममा क्वान्टम कम्प्युटर आवश्यक पर्दैन।

तर निश्चित प्रकारका अत्यन्त जटिल गणितीय समस्या समाधानमा ठूलो र त्रुटिरहित क्वान्टम कम्प्युटरले असाधारण क्षमता हासिल गर्न सक्छ।

यही ठाउँबाट साइबर सुरक्षाको समस्या शुरु हुन्छ।

आज इन्टरनेट, बैंकिङ, डिजिटल हस्ताक्षर, सरकारी प्रणाली र सुरक्षित सञ्चारमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने आरएसए र इलिप्टिक कर्भ क्रिप्टोग्राफी जस्ता सार्वजनिक साँचोमा आधारित सुरक्षा विधि यस्ता गणितीय समस्यामाथि आधारित छन् जुन वर्तमान कम्प्युटरलाई समाधान गर्न अत्यन्त कठिन हुन्छ।

सन् १९९४ मा गणितज्ञ पिटर शोरले विकास गरेको ‘शोर एल्गोरिदम’ले पर्याप्त क्षमताको क्वान्टम कम्प्युटर उपलब्ध भए यस्ता प्रणालीको आधारभूत गणित धेरै प्रभावकारी रूपमा समाधान गर्न सकिने देखायो।

त्यसैले समस्या क्वान्टम कम्प्युटरले वेबसाइट ‘ह्याक’ गर्ने मात्र होइन। पर्याप्त शक्तिशाली प्रणाली बनेपछि आजको डिजिटल पहिचान, सुरक्षित सञ्चार र सार्वजनिक साँचो गुप्तीकरणको आधार नै चुनौतीमा पर्न सक्छ।

के सबै गुप्तीकरण एकैपटक असुरक्षित हुन्छ?

हुँदैन।

क्वान्टम कम्प्युटरको सबैभन्दा ठूलो प्रभाव आरएसए र इलिप्टिक कर्भजस्ता सार्वजनिक साँचो प्रणालीमा पर्ने अनुमान छ। सुरक्षित सञ्चार शुरु गर्न, डिजिटल प्रमाणपत्र जारी गर्न र डिजिटल हस्ताक्षर प्रमाणित गर्न यिनको व्यापक प्रयोग हुन्छ।

एईएसजस्ता सममित गुप्तीकरण प्रणालीमाथि क्वान्टम प्रभाव फरक प्रकृतिको हुन्छ। ग्रोभर एल्गोरिदमले निश्चित खोज प्रक्रियामा गति बढाउन सक्छ, तर पर्याप्त ठूलो साँचो प्रयोग गरिएको अवस्थामा सममित गुप्तीकरणलाई तुलनात्मक रूपमा बलियो बनाउन सकिन्छ।

त्यसैले विश्वको प्राथमिक चिन्ता अहिले सार्वजनिक साँचो क्रिप्टोग्राफी बदल्नु हो।

‘आज चोरी गर, भोलि खोल’ खतरा

सबैभन्दा गम्भीर जोखिममध्ये एउटा भविष्यमा होइन, अहिलेबाटै शुरु हुन्छ।

साइबर सुरक्षा क्षेत्रमा यसलाई ‘हार्भेस्ट नाउ, डिक्रिप्ट लेटर’ भनिन्छ। यसको अर्थ कुनै गुप्तचर निकाय, अपराधी समूह वा शत्रुतापूर्ण साइबर समूहले आज गुप्तीकरण गरिएको संवेदनशील सूचना सङ्कलन गरेर सुरक्षित राख्न सक्छ।

आज उनीहरूसँग त्यो सूचना खोल्ने प्रविधि नहुन सक्छ। तर दस वर्षपछि पर्याप्त शक्तिशाली क्वान्टम कम्प्युटर उपलब्ध भए पुराना सङ्कलित सूचना खोल्ने प्रयास गर्न सकिन्छ।

सामान्य अनलाइन किनमेलको विवरण दस वर्षपछि मूल्यहीन हुन सक्छ। तर कूटनीतिक सञ्चार, सैनिक योजना, नागरिकको जैविक विवरण, राष्ट्रिय सुरक्षा अभिलेख, प्रविधिको गोप्य डिजाइन, अनुसन्धान सामग्री, दीर्घकालीन व्यापारिक गोपनीयता र गुप्तचरसम्बन्धी सूचना दशकौँसम्म संवेदनशील रहन सक्छन्।

त्यसैले क्वान्टम कम्प्युटर कहिले आउँछ भन्ने प्रश्नभन्दा अर्को प्रश्न महत्वपूर्ण बनेको छ: आज चोरी गरिएको सूचना कति वर्षसम्म गोप्य रहन आवश्यक छ?

नयाँ सुरक्षा प्रणाली के हो?

यसै जोखिमका कारण अमेरिकी राष्ट्रिय मापदण्ड तथा प्रविधि संस्थान एनआईएसटीले सन् २०१६ देखि विश्वभरका विज्ञलाई सहभागी गराएर क्वान्टम प्रतिरोधी गुप्तीकरण विधि छनोट गर्न लामो प्रक्रिया शुरु गरेको थियो।

वर्षौँको परीक्षणपछि सन् २०२४ मा एनआईएसटीले पहिलो तीन प्रमुख पोस्ट क्वान्टम मापदण्ड औपचारिक रूपमा जारी गर्‍यो।

एमएल केईएम सुरक्षित रूपमा साझा साँचो स्थापना गर्न प्रयोग हुने प्रणाली हो। यसको आधार पहिले क्रिस्टल्स काइबर नामले चिनिने विधि हो।

एमएल डीएसए डिजिटल हस्ताक्षरका लागि विकास गरिएको प्रणाली हो। यो पहिले क्रिस्टल्स डिलिथियमका रूपमा परिचित थियो।

एसएलएच डीएसए अर्को डिजिटल हस्ताक्षर प्रणाली हो, जुन ह्यासमा आधारित प्रविधिबाट निर्माण गरिएको छ।

एनआईएसटीले थप वैकल्पिक विधि पनि परीक्षण गरिरहेको छ। सन् २०२५ मा एचक्यूसी नामक अर्को साँचो स्थापना प्रविधिलाई भविष्यको मापदण्डका लागि छनोट गरिएको थियो। सन् २०२६ सम्म अतिरिक्त डिजिटल हस्ताक्षर विधिको परीक्षण पनि जारी छ।

यसको अर्थ पोस्ट क्वान्टम सुरक्षा अब प्रयोगशालाको सैद्धान्तिक विषय मात्र रहेन। यसको मापदण्ड तयार भइसकेको छ र वास्तविक प्रणालीमा रूपान्तरणको चरण शुरु भएको छ।

सन् २०३५ किन महत्वपूर्ण छ?

बेलायतको राष्ट्रिय साइबर सुरक्षा केन्द्रले ठूला संस्थालाई सन् २०२८ भित्र आफ्नो सम्पूर्ण डिजिटल संरचनामा कहाँ कहाँ पुरानो गुप्तीकरण प्रयोग भइरहेको छ भन्ने पहिचान गरी प्रारम्भिक रूपान्तरण योजना बनाउन सिफारिस गरेको छ।

सन् २०३१ सम्म अत्यन्त संवेदनशील र महत्वपूर्ण प्रणालीलाई प्राथमिकताका साथ नयाँ सुरक्षा प्रणालीमा सार्ने र सन् २०३५ सम्म अधिकांश प्रणालीको पोस्ट क्वान्टम रूपान्तरण पूरा गर्ने लक्ष्य राखिएको छ।

अमेरिकामा पनि राष्ट्रिय सुरक्षा प्रणालीलाई सन् २०३५ सम्म क्वान्टम प्रतिरोधी प्रविधितर्फ सार्ने दीर्घकालीन योजना अघि बढाइएको छ।

यसको प्रमुख कारण नयाँ एल्गोरिदम बनाउनु मात्र पर्याप्त नहुनु हो।

गुप्तीकरण वेबसाइटमा मात्र हुँदैन। यो सर्भर, मोबाइल अनुप्रयोग, राउटर, स्मार्ट कार्ड, डिजिटल प्रमाणपत्र, हार्डवेयर सुरक्षा उपकरण, सफ्टवेयर अद्यावधिक, औद्योगिक नियन्त्रण प्रणाली, दूरसञ्चार उपकरण, उपग्रह सञ्चार र लाखौँ जडित उपकरणभित्र लुकेको हुन्छ।

ठूलो संस्थालाई आफ्नै प्रणालीमा कुन प्रकारको क्रिप्टोग्राफी कहाँ प्रयोग भइरहेको छ भन्ने पूर्ण जानकारी नहुन सक्छ।

त्यसैले रूपान्तरणमा एक दशक लाग्नु अस्वाभाविक होइन।

क्वान्टम कम्प्युटर अहिले कहाँ पुगेको छ?

क्वान्टम कम्प्युटिङमा तीव्र प्रगति भइरहेको भए पनि आजसम्म वर्तमान इन्टरनेट गुप्तीकरणलाई व्यावहारिक रूपमा भत्काउन सक्ने क्षमताको क्वान्टम कम्प्युटर बनेको छैन।

क्वान्टम क्युबिट अत्यन्त संवेदनशील हुन्छन्। वातावरणीय प्रभाव, तापक्रम र अन्य अवरोधले त्रुटि उत्पन्न गर्छ। ठूलो उपयोगी क्वान्टम कम्प्युटरका लागि केवल धेरै भौतिक क्युबिट हुनु पर्याप्त हुँदैन। प्रभावकारी त्रुटि सुधार र लामो समयसम्म स्थिर गणना पनि आवश्यक हुन्छ।

आईबीएमलगायत कम्पनीले ठूलो र त्रुटि सहन सक्ने क्वान्टम प्रणाली विकासका लागि समयरेखा सार्वजनिक गरेका छन्। तर यस्तो व्यावसायिक लक्ष्यलाई निश्चित वैज्ञानिक भविष्यवाणीका रूपमा लिन मिल्दैन।

कुन वर्ष आजको प्रमुख गुप्तीकरण भत्काउन सक्ने क्वान्टम कम्प्युटर बन्नेछ भन्ने निश्चित उत्तर अहिलेसम्म कसैसँग छैन।

तर साइबर सुरक्षामा तयारी जोखिम आइपुगेपछि शुरु गरिँदैन। त्यसैले विश्व अहिलेबाटै प्रणाली बदल्दैछ।

नेपालका लागि किन महत्वपूर्ण?

नेपाल अहिले तीव्र रूपमा डिजिटल प्रणालीमा निर्भर हुँदै गएको छ। बैंक तथा वित्तीय संस्था, मोबाइल बैंकिङ, डिजिटल भुक्तानी, राहदानी, राष्ट्रिय परिचयपत्र, कर प्रणाली, सरकारी अभिलेख, दूरसञ्चार, नागरिक विवरण, स्वास्थ्य अभिलेख तथा विभिन्न सरकारी सेवाको आधार डिजिटल पूर्वाधार बनेको छ।

यस्ता प्रणालीमध्ये धेरैमा अन्तर्राष्ट्रिय सफ्टवेयर, हार्डवेयर, डिजिटल प्रमाणपत्र र गुप्तीकरण प्रणाली प्रयोग हुन्छन्।

त्यसैले नेपालले आफ्नै क्वान्टम कम्प्युटर नबनाए पनि क्वान्टम सुरक्षा परिवर्तनबाट अलग रहन सक्दैन।

विश्वका ब्राउजर, क्लाउड सेवा, अपरेटिङ प्रणाली, बैंकिङ उपकरण, सुरक्षा हार्डवेयर र नेटवर्क उपकरण पोस्ट क्वान्टम प्रविधितर्फ सर्दै गएपछि नेपालले प्रयोग गर्ने उपकरण पनि परिवर्तन हुनेछन्।

तर स्वचालित रूपमा सुरक्षित भइन्छ भन्ने होइन।

सरकार, नेपाल राष्ट्र बैंक, बैंक तथा वित्तीय संस्था, दूरसञ्चार सेवा प्रदायक, सुरक्षा निकाय र ठूला डिजिटल सेवा प्रदायकले आफ्ना प्रणालीमा प्रयोग भइरहेका गुप्तीकरण प्रविधिको सूची तयार गर्ने काम अहिलेबाट शुरु गर्न सक्छन्।

सबैभन्दा पहिले दीर्घकालसम्म गोप्य राख्नुपर्ने सूचना पहिचान गर्नुपर्छ। त्यसपछि कुन प्रणाली आरएसए वा इलिप्टिक कर्भमा निर्भर छ, डिजिटल प्रमाणपत्र कसरी व्यवस्थापन भइरहेको छ, सुरक्षा उपकरण नयाँ एल्गोरिदम स्वीकार गर्न सक्षम छन् कि छैनन् र सफ्टवेयर आपूर्तिकर्तासँग पोस्ट क्वान्टम रूपान्तरण योजना छ कि छैन भन्ने बुझ्नुपर्छ।

यो कामलाई ‘क्रिप्टोग्राफिक इन्भेन्टरी’ भनिन्छ।

अर्को महत्वपूर्ण अवधारणा हो गुप्तीकरण लचकता। कुनै एल्गोरिदम कमजोर भए पूरै प्रणाली पुनर्निर्माण नगरी नयाँ सुरक्षित एल्गोरिदममा परिवर्तन गर्न सक्ने संरचना निर्माण गर्नुपर्छ।

किन हतार नगर्ने, तर ढिलाइ पनि नगर्ने?

पोस्ट क्वान्टम क्रिप्टोग्राफी नयाँ भएकाले जोखिमविहीन छैन। नयाँ एल्गोरिदमका साँचो र हस्ताक्षर आकार पुराना प्रणालीभन्दा ठूलो हुन सक्छन्। केही उपकरणमा कार्यसम्पादनको चुनौती आउन सक्छ। गलत कार्यान्वयनले नयाँ सुरक्षा कमजोरी जन्माउन सक्छ।

त्यसैले रातारात पुरानो क्रिप्टोग्राफी हटाएर नयाँ प्रणाली राख्नु समाधान होइन।

प्रारम्भिक चरणमा परम्परागत र पोस्ट क्वान्टम दुवै प्रविधि सँगै प्रयोग गर्ने मिश्रित प्रणाली पनि अपनाउन सकिन्छ। यसले नयाँ एल्गोरिदममा अप्रत्याशित कमजोरी भेटिए पनि पुरानो सुरक्षा तह कायम राख्न सहयोग गर्छ।

तर तयारी नगरी पर्खनु अझ ठूलो जोखिम हुन सक्छ।

एनआईएसटीका अनुसार नयाँ क्रिप्टोग्राफिक मापदण्डलाई विश्वका सम्पूर्ण सूचना प्रणालीमा समावेश गर्न ऐतिहासिक रूपमा १० देखि २० वर्षसम्म लाग्न सक्छ। त्यसैले भविष्यको क्वान्टम खतरा अनिश्चित भए पनि रूपान्तरणको काम आजै शुरु गर्नु पर्ने तर्क बलियो छ।

क्वान्टम युगको वास्तविक पाठ

क्वान्टम कम्प्युटिङको चर्चा गर्दा प्रायः यसको अद्भुत गणना क्षमता, औषधि विकास, नयाँ पदार्थको खोज, जटिल वैज्ञानिक अनुकरण र कृत्रिम बुद्धिमत्तासँग सम्भावित सम्बन्धबारे चर्चा हुन्छ।

तर यसको पहिलो ठूलो विश्वव्यापी प्रभाव सम्भवतः क्वान्टम कम्प्युटर स्वयं सर्वसाधारणको हातमा पुग्नु नहुन सक्छ।

यसले अहिलेको इन्टरनेट सुरक्षा प्रणाली बदल्न बाध्य पार्नु नै पहिलो व्यापक प्रभाव बन्न सक्छ।

हामी अहिले एउटा अनौठो संक्रमणकालमा छौँ। पुरानो गुप्तीकरण आज पनि काम गरिरहेको छ। त्यसलाई भत्काउन सक्ने क्वान्टम कम्प्युटर अहिलेसम्म छैन। तर विश्वले त्यस कम्प्युटरको प्रतीक्षा नगरी सुरक्षा प्रणाली बदल्न शुरु गरिसकेको छ।

कारण सरल छ। डिजिटल सुरक्षामा सबैभन्दा महँगो गल्ती खतरा आएपछि मात्र तयारी शुरु गर्नु हो।

क्वान्टम युग अझै पूर्ण रूपमा आएको छैन। तर क्वान्टम युगका लागि इन्टरनेटको ढोका बदल्ने काम शुरु भइसकेको छ।