ক্রিপ্টোগ্রাফাররা মোট অনুসন্ধান গোপনীয়তার জন্য একটি পদ্ধতি তৈরি করে | কোয়ান্টা ম্যাগাজিন

আমরা সবাই অনলাইনে শেয়ার করা বিশদ বিবরণ সম্পর্কে সতর্ক থাকতে জানি, কিন্তু আমরা যে তথ্য চাই তাও প্রকাশ হতে পারে। ড্রাইভিং দিকনির্দেশের জন্য অনুসন্ধান করুন, এবং আমাদের অবস্থান অনুমান করা অনেক সহজ হয়ে ওঠে। আপোষকৃত ডেটার একটি ভাণ্ডারে একটি পাসওয়ার্ড পরীক্ষা করুন এবং আমরা নিজেরাই এটি ফাঁস হওয়ার ঝুঁকি নিয়ে থাকি।

এই পরিস্থিতিগুলি ক্রিপ্টোগ্রাফিতে একটি মূল প্রশ্ন জাগিয়ে তোলে: আপনি যা অ্যাক্সেস করেছেন সে সম্পর্কে কিছু প্রকাশ না করে আপনি কীভাবে একটি পাবলিক ডাটাবেস থেকে তথ্য টানতে পারেন? এটি কোনটি গ্রন্থাগারিক না জেনে লাইব্রেরি থেকে একটি বই পরীক্ষা করার সমতুল্য।

একটি কৌশল তৈরি করা যা এই সমস্যার সমাধান করে - যা ব্যক্তিগত তথ্য পুনরুদ্ধার নামে পরিচিত - "অনেকটি গোপনীয়তা-সংরক্ষণকারী অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে একটি খুব দরকারী বিল্ডিং ব্লক," বলেছেন ডেভিড উ, অস্টিনের টেক্সাস বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন ক্রিপ্টোগ্রাফার। 1990 এর দশক থেকে, গবেষকরা ব্যক্তিগতভাবে ডেটাবেস অ্যাক্সেস করার কৌশলগুলিকে উন্নত করে এই প্রশ্নটি থেকে সরে এসেছেন। একটি বড় লক্ষ্য, বৃহৎ ডেটাবেসগুলির সাথে এখনও অসম্ভব, একটি ব্যক্তিগত Google অনুসন্ধানের সমতুল্য, যেখানে আপনি কোনও ভারী গণনামূলক উত্তোলন না করেই বেনামে ডেটার স্তূপের মধ্যে দিয়ে যেতে পারেন৷

এখন, তিন গবেষক আছে পেরেছিলেন ব্যক্তিগত তথ্য পুনরুদ্ধারের একটি দীর্ঘ-চাওয়া সংস্করণ এবং আরও সাধারণ গোপনীয়তা কৌশল তৈরি করতে এটিকে প্রসারিত করেছে। কাজ, যা একটি প্রাপ্ত শ্রেষ্ঠ কাগজ পুরস্কার বার্ষিক জুন মাসে কম্পিউটিং তত্ত্বের উপর সিম্পোজিয়াম, সত্যিকারের ব্যক্তিগত অনুসন্ধানের পথে একটি প্রধান তাত্ত্বিক বাধাকে টপকে যায়৷

"[এটি] ক্রিপ্টোগ্রাফিতে এমন কিছু যা আমি অনুমান করি যে আমরা সবাই চেয়েছিলাম কিন্তু পুরোপুরি বিশ্বাস করিনি যে এটি বিদ্যমান," বলেন বিনোদ বৈকুন্তনাথন, ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির একজন ক্রিপ্টোগ্রাফার যিনি কাগজে জড়িত ছিলেন না। "এটি একটি যুগান্তকারী ফলাফল।"

ব্যক্তিগত ডাটাবেস অ্যাক্সেসের সমস্যাটি 1990 এর দশকে রূপ নেয়। প্রথমে, গবেষকরা ধরে নিয়েছিলেন যে একমাত্র সমাধান হল প্রতিটি অনুসন্ধানের সময় সমগ্র ডাটাবেস স্ক্যান করা, যা আপনার বই নিয়ে ফিরে আসার আগে প্রতিটি শেল্ফে লাইব্রেরিয়ানকে স্ক্যান করার মতো হবে। সর্বোপরি, যদি অনুসন্ধানটি কোনও বিভাগ বাদ দেয় তবে গ্রন্থাগারিক জানতে পারবেন যে আপনার বইটি গ্রন্থাগারের সেই অংশে নেই।

এই পদ্ধতিটি ছোট স্কেলে যথেষ্ট ভাল কাজ করে, কিন্তু ডাটাবেস বাড়ার সাথে সাথে এটি স্ক্যান করার জন্য প্রয়োজনীয় সময় অন্তত আনুপাতিকভাবে বৃদ্ধি পায়। আপনি যেমন বড় ডাটাবেস থেকে পড়েন — এবং ইন্টারনেট একটি বেশ বড় — প্রক্রিয়াটি নিষেধমূলকভাবে অকার্যকর হয়ে ওঠে।

2000 এর দশকের গোড়ার দিকে, গবেষকরা সন্দেহ করতে শুরু করেছিলেন যে তারা ডাটাবেসটিকে "প্রি-প্রসেসিং" করে সম্পূর্ণ-স্ক্যান বাধা এড়াতে পারে। মোটামুটিভাবে, এর অর্থ পুরো ডাটাবেসটিকে একটি বিশেষ কাঠামো হিসাবে এনকোড করা, তাই সার্ভার সেই কাঠামোর একটি ছোট অংশ পড়ে একটি প্রশ্নের উত্তর দিতে পারে। যথেষ্ট যত্নবান প্রিপ্রসেসিং, তাত্ত্বিকভাবে, এর অর্থ হতে পারে যে একটি একক সার্ভার হোস্টিং তথ্য শুধুমাত্র একবার প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়, নিজের দ্বারা, ভবিষ্যতের সমস্ত ব্যবহারকারীদের আর কোনো প্রচেষ্টা ছাড়াই ব্যক্তিগতভাবে তথ্য দখল করার অনুমতি দেয়।

জন্য ড্যানিয়েল উইচস, নর্থইস্টার্ন ইউনিভার্সিটির একজন ক্রিপ্টোগ্রাফার এবং নতুন কাগজের একজন সহ-লেখক, এটি সত্য হতে খুব ভালো বলে মনে হয়েছিল। 2011 সালের দিকে, তিনি প্রমাণ করার চেষ্টা শুরু করেন যে এই ধরনের পরিকল্পনা অসম্ভব ছিল। "আমি নিশ্চিত ছিলাম যে এটি করা যেতে পারে এমন কোন উপায় নেই," তিনি বলেছিলেন।

কিন্তু 2017 সালে, গবেষকদের দুটি গ্রুপ প্রকাশিত ফলাফল যে তার মন পরিবর্তন. তারা প্রথম প্রোগ্রাম তৈরি করেছিল যা এই ধরনের ব্যক্তিগত তথ্য পুনরুদ্ধার করতে পারে, কিন্তু তারা দেখাতে সক্ষম হয়নি যে প্রোগ্রামগুলি নিরাপদ ছিল। (ক্রিপ্টোগ্রাফাররা একটি সিস্টেমের নিরাপত্তা প্রদর্শন করে দেখিয়েছেন যে এটি ভাঙা কিছু কঠিন সমস্যা সমাধানের মতোই কঠিন। গবেষকরা এটিকে একটি ক্যানোনিকাল কঠিন সমস্যার সাথে তুলনা করতে সক্ষম হননি।)

তাই এমনকি তার আশা পুনর্নবীকরণের সাথেও, উইচস ধরে নিয়েছিলেন যে এই প্রোগ্রামগুলির যে কোনও সংস্করণ নিরাপদ ছিল তা এখনও অনেক দূরে। পরিবর্তে, তিনি এবং তার সহ-লেখক- ওয়েই-কাই লিন, এখন ভার্জিনিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ে, এবং ইথান মুক, এছাড়াও উত্তর-পূর্বে — সমস্যাগুলি নিয়ে কাজ করেছে যা তারা ভেবেছিল সহজ হবে, যেগুলি এমন ক্ষেত্রে জড়িত যেখানে একাধিক সার্ভার ডাটাবেস হোস্ট করে।

তারা যে পদ্ধতিগুলি অধ্যয়ন করেছে তাতে, ডাটাবেসের তথ্যগুলি একটি গাণিতিক অভিব্যক্তিতে রূপান্তরিত হতে পারে, যা সার্ভারগুলি তথ্য বের করার জন্য মূল্যায়ন করতে পারে। লেখকরা মনে করেন যে মূল্যায়ন প্রক্রিয়াটিকে আরও কার্যকর করা সম্ভব হতে পারে। তারা 2011 থেকে একটি ধারণা নিয়ে খেলতে শুরু করেছিল, যখন অন্যান্য গবেষকরা এই ধরনের একটি অভিব্যক্তিকে দ্রুত মূল্যায়ন করার একটি উপায় খুঁজে পেয়েছিলেন এটিকে প্রিপ্রসেস করে, মানগুলির বিশেষ, কমপ্যাক্ট টেবিল তৈরি করে যা আপনাকে সাধারণ মূল্যায়নের ধাপগুলি এড়িয়ে যেতে দেয়৷

এই পদ্ধতিটি কোন উন্নতি করেনি, এবং গ্রুপটি ছেড়ে দেওয়ার কাছাকাছি এসেছিল - যতক্ষণ না তারা ভাবছিল যে এই সরঞ্জামটি কাঙ্ক্ষিত একক-সার্ভার ক্ষেত্রে কাজ করতে পারে কিনা। একটি বহুপদকে যথেষ্ট যত্ন সহকারে বেছে নিন, তারা দেখেছে, এবং একটি একক সার্ভার 2011 সালের ফলাফলের উপর ভিত্তি করে এটিকে প্রিপ্রোসেস করতে পারে — যা নিরাপদ, দক্ষ লুকআপ স্কিমটি প্রদান করে Wichs বছরের পর বছর ধরে চিন্তা করেছিল। হঠাৎ, তারা সব পরে কঠিন সমস্যা সমাধান চাই.

প্রথমে লেখকরা বিশ্বাস করেননি। "আসুন এর মধ্যে কি ভুল খুঁজে বের করা যাক," উইচস চিন্তার কথা মনে রেখেছে। "আমরা এটি কোথায় ভেঙেছে তা বের করার চেষ্টা চালিয়ে যাচ্ছি।"

কিন্তু সমাধানটি অনুষ্ঠিত হয়েছে: তারা সত্যই একটি একক-সার্ভার ডাটাবেস প্রিপ্রসেস করার একটি নিরাপদ উপায় আবিষ্কার করেছে যাতে কেউ গোপনে তথ্য টেনে নিতে পারে। "এটি সত্যিই সবকিছুর বাইরে যা আমরা আশা করেছিলাম," বলেছেন যুবাল ইশাই, ইস্রায়েলের টেকনিওনের একজন ক্রিপ্টোগ্রাফার যিনি এই কাজের সাথে জড়িত ছিলেন না। এটির ফলস্বরূপ "আমরা চাওয়ার মতো সাহসীও ছিলাম না," তিনি বলেছিলেন।

তাদের গোপন লুকআপ স্কিম তৈরি করার পরে, লেখকরা একটি ব্যক্তিগত ইন্টারনেট অনুসন্ধানের বাস্তব-বিশ্বের লক্ষ্যে পরিণত হয়েছেন, যা একটি ডাটাবেস থেকে তথ্যের বিটগুলি টেনে আনার চেয়ে আরও জটিল, উইচস বলেছেন। ব্যক্তিগত লুকআপ স্কিমটি নিজস্ব Google-এর মতো অনুসন্ধানের সংস্করণের জন্য অনুমতি দেয়, তবে এটি অত্যন্ত শ্রম-নিবিড়: আপনি নিজেই Google এর অ্যালগরিদম চালান এবং প্রয়োজনে গোপনে ইন্টারনেট থেকে ডেটা টেনে আনেন। উইচস বলেছেন যে একটি সত্য অনুসন্ধান, যেখানে আপনি একটি অনুরোধ পাঠান এবং সার্ভার ফলাফল সংগ্রহ করার সময় ফিরে বসে থাকেন, এটি আসলেই একটি বৃহত্তর পদ্ধতির লক্ষ্য যা হোমোমরফিক এনক্রিপশন নামে পরিচিত, যা ডেটা ছদ্মবেশ ধারণ করে যাতে অন্য কেউ এটি সম্পর্কে কিছু না জেনেই এটিকে ম্যানিপুলেট করতে পারে। .

সাধারণ হোমোমরফিক এনক্রিপশন কৌশলগুলি ব্যক্তিগত তথ্য পুনরুদ্ধারের মতো একই সমস্যাকে আঘাত করবে, প্রতিটি অনুসন্ধানের জন্য ইন্টারনেটের সমস্ত বিষয়বস্তুর মাধ্যমে প্রসারিত হবে। কিন্তু স্ক্যাফোল্ডিং হিসাবে তাদের ব্যক্তিগত লুকআপ পদ্ধতি ব্যবহার করে, লেখকরা একটি নতুন স্কিম তৈরি করেছেন যা কম্পিউটেশন চালায় যা আমরা প্রতিদিন যে প্রোগ্রামগুলি ব্যবহার করি তার মতো, পুরো ইন্টারনেটকে ঝাড়ু না দিয়ে গোপনে তথ্য টেনে নেয়। এটি ইন্টারনেট অনুসন্ধান এবং ডেটাতে দ্রুত অ্যাক্সেসের প্রয়োজন এমন কোনও প্রোগ্রামের জন্য দক্ষতা বৃদ্ধি করবে।

যদিও হোমোমরফিক এনক্রিপশন প্রাইভেট লুকআপ স্কিমের একটি কার্যকর এক্সটেনশন, ইশাই বলেন, তিনি ব্যক্তিগত তথ্য পুনরুদ্ধারকে আরও মৌলিক সমস্যা হিসেবে দেখেন। লেখকদের সমাধান হল "জাদুকরী বিল্ডিং ব্লক" এবং তাদের হোমোমর্ফিক এনক্রিপশন কৌশল একটি স্বাভাবিক ফলো-আপ।

আপাতত, কোনো স্কিমই কার্যত উপযোগী নয়: প্রিপ্রসেসিং বর্তমানে চরম পর্যায়ে সাহায্য করে, যখন ডাটাবেসের আকার বেলুন অসীমের দিকে চলে যায়। কিন্তু প্রকৃতপক্ষে এটি স্থাপনের অর্থ হল সেই সঞ্চয়গুলি বাস্তবায়িত হতে পারে না এবং প্রক্রিয়াটি খুব বেশি সময় এবং স্টোরেজ স্পেস খেয়ে ফেলবে।

সৌভাগ্যবশত, বৈকুন্তনাথন বলেন, ক্রিপ্টোগ্রাফারদের ফলাফল অপ্টিমাইজ করার দীর্ঘ ইতিহাস রয়েছে যা প্রাথমিকভাবে অব্যবহারিক ছিল। ভবিষ্যৎ কাজ যদি পদ্ধতিকে সুগম করতে পারে, তবে তিনি বিশ্বাস করেন যে বিশাল ডাটাবেস থেকে ব্যক্তিগত অনুসন্ধানগুলি নাগালের মধ্যে থাকতে পারে। "আমরা সবাই ভেবেছিলাম যে আমরা সেখানে আটকে আছি," তিনি বলেছিলেন। "ড্যানিয়েলের ফলাফল যা দেয় তা হল আশা।"

কোয়ান্টা আমাদের শ্রোতাদের আরও ভালভাবে পরিবেশন করার জন্য সমীক্ষার একটি সিরিজ পরিচালনা করছে। আমাদের নিন কম্পিউটার বিজ্ঞান পাঠক জরিপ এবং আপনি বিনামূল্যে জিততে প্রবেশ করা হবে কোয়ান্টা পণ্যদ্রব্য.