libsodium: गलत उपयोग से सुरक्षित क्रिप्टो लाइब्रेरी

libsodium को Frank Denis ने Daniel Bernstein, Tanja Lange और Peter Schwabe द्वारा विकसित NaCl (नेटवर्किंग और क्रिप्टोग्राफ़ी लाइब्रेरी) लाइब्रेरी के पोर्टेबल, विभिन्न प्लेटफ़ॉर्म पर चलने वाले संस्करण के रूप में बनाया था। इसका मूल दर्शन सही क्रिप्टोग्राफ़िक उपयोग को जितना संभव हो उतना आसान और गलत उपयोग को जितना संभव हो उतना कठिन बनाना है। सुरक्षित डिफ़ॉल्ट, सरल API और सोच-समझकर चुने गए एल्गोरिद्म विकल्प उन सामान्य गलतियों को रोकते हैं, जो निम्न-स्तरीय लाइब्रेरी में अक्सर होती हैं।

crypto_secretbox, XSalsa20-Poly1305 का उपयोग करके गुप्त-कुंजी प्रमाणित एन्क्रिप्शन प्रदान करता है। इंटरफ़ेस में एक संदेश, 24-बाइट का नॉन्स (यादृच्छिक रूप से बनाया गया) और 32-बाइट की कुंजी दी जाती है। परिणाम एक ऐसा सिफरटेक्स्ट होता है जो एन्क्रिप्टेड और प्रमाणित, दोनों होता है। crypto_secretbox_open एक ही परमाण्विक कार्रवाई में डिक्रिप्ट करके प्रमाणीकरण टैग की पुष्टि करता है और छेड़छाड़ का पता चलने पर त्रुटि लौटाता है। इससे दूषित या दुर्भावनापूर्ण ढंग से बदले गए सिफरटेक्स्ट का डिक्रिप्शन रुक जाता है।

crypto_box, X25519-XSalsa20-Poly1305 का उपयोग करके दो पक्षों के बीच सार्वजनिक-कुंजी प्रमाणित एन्क्रिप्शन प्रदान करता है। प्रेषक की निजी कुंजी और प्राप्तकर्ता की सार्वजनिक कुंजी देने पर यह संदेश को एन्क्रिप्ट और प्रमाणित करता है, ताकि केवल इच्छित प्राप्तकर्ता ही उसे डिक्रिप्ट कर सके और प्राप्तकर्ता प्रेषक की पहचान की पुष्टि कर सके। crypto_box_seal इसका अनाम रूप है: इसमें प्रेषक की पहचान छिपी रहती है और केवल एन्क्रिप्शन, प्रेषक का प्रमाणीकरण नहीं, प्रदान किया जाता है।

crypto_sign, Ed25519 का उपयोग करके डिजिटल हस्ताक्षर लागू करता है। कुंजी निर्माण से 64-बाइट की निजी कुंजी (वास्तव में एक बीज और सार्वजनिक कुंजी को जोड़कर बनाई गई) तथा 32-बाइट की सार्वजनिक कुंजी प्राप्त होती है। हस्ताक्षर करने पर 64-बाइट का हस्ताक्षर बनता है। इसकी पुष्टि तेज़ और नियत-समय वाली होती है। Ed25519 हस्ताक्षर नियतात्मक होते हैं (एक ही संदेश और कुंजी से हमेशा वही हस्ताक्षर बनता है), इसलिए उन यादृच्छिकता-विफलता संबंधी कमजोरियों से बचा जा सकता है जिनसे कुछ कार्यान्वयनों में ECDSA प्रभावित हुआ था।

crypto_generichash, BLAKE2b का उपयोग करके सामान्य-उद्देश्य वाला हैश निर्माण प्रदान करता है। SHA-256 के विपरीत, कुंजी-आधारित हैश निर्माण के लिए BLAKE2b को अलग HMAC संरचना की आवश्यकता नहीं होती; इसमें वैकल्पिक कुंजी सीधे दी जा सकती है। परिणाम की लंबाई 16 से 64 बाइट तक निर्धारित की जा सकती है। आधुनिक 64-बिट प्रोसेसरों पर BLAKE2b, SHA-256 और SHA-512 से तेज़ है तथा समान या बेहतर सुरक्षा गुण प्रदान करता है।

crypto_kdf, BLAKE2b का उपयोग करके मास्टर कुंजी से कुंजी व्युत्पन्न करता है। 32-बाइट की मास्टर कुंजी, एक संदर्भ स्ट्रिंग (उद्देश्य की पहचान करने वाली 8-बाइट की स्ट्रिंग) और सबकुंजी ID (64-बिट संख्या) देने पर यह निर्धारित की जा सकने वाली लंबाई की क्रिप्टोग्राफ़िक रूप से स्वतंत्र सबकुंजी बनाता है। इससे अलग-अलग उद्देश्यों के लिए एक ही मास्टर कुंजी से कई स्वतंत्र कुंजियाँ बनाई जा सकती हैं और व्युत्पन्न कुंजियों के बीच कोई संबंध नहीं रहता।

crypto_pwhash, पासवर्ड हैश निर्माण प्रतियोगिता के विजेता Argon2id का उपयोग करता है। Argon2id, अधिक मेमोरी की आवश्यकता वाली गणना (GPU हमलों का प्रतिरोध) और अधिक समय लेने वाली गणना (ASIC हमलों का प्रतिरोध) को मिलाता है। इसके मापदंडों में संचालन सीमा (समय लागत) और मेमोरी सीमा शामिल हैं, जिन्हें सुरक्षा आवश्यकताओं के अनुसार समायोजित किया जा सकता है। crypto_pwhash_str संग्रहण के लिए उपयुक्त एक मानक स्ट्रिंग बनाता है, जिसमें एल्गोरिदम और उसके मापदंड शामिल होते हैं।

crypto_box_seal, प्रेषक की पहचान बताए बिना प्राप्तकर्ता के लिए किसी संदेश को एन्क्रिप्ट करता है। यह एक अस्थायी क्षणिक कुंजी-युग्म बनाता है, प्राप्तकर्ता की सार्वजनिक कुंजी के साथ कुंजी-विनिमय करता है और फिर अस्थायी निजी कुंजी को हटा देता है। प्राप्तकर्ता अपनी निजी कुंजी से संदेश को डिक्रिप्ट कर सकता है, लेकिन प्रेषक की पहचान नहीं कर सकता। यह अनाम सबमिशन प्रणालियों और एकदिश एन्क्रिप्टेड चैनलों के लिए उपयुक्त है।

libsodium की बाइंडिंग लगभग हर प्रमुख प्रोग्रामिंग भाषा में उपलब्ध हैं। PyNaCl, Python की शैली के अनुरूप बाइंडिंग प्रदान करता है, जिनमें Python की विशिष्ट अपवाद-व्यवस्था और बाइट ऑब्जेक्ट शामिल हैं। libsodium-wrappers, JavaScript/Node.js की बाइंडिंग प्रदान करता है (ब्राउज़र के लिए WASM सहित)। libsodium.js, JavaScript में किया गया शुद्ध पोर्ट है। बाइंडिंग की गुणवत्ता अलग-अलग होती है; ऐसी आधिकारिक या व्यापक रूप से अनुरक्षित बाइंडिंग को प्राथमिकता दें जो C लाइब्रेरी को लपेटती हों, न कि एल्गोरिदम को फिर से लागू करती हों।

OpenSSL के निम्न-स्तरीय इंटरफ़ेस में एल्गोरिदम, कुंजी आकार, मोड, पैडिंग और IV प्रबंधन के बारे में स्पष्ट निर्णय लेने पड़ते हैं। गलत संयोजनों को भी बिना किसी सूचना के स्वीकार कर लिया जाता है। libsodium, हर उपयोग-स्थिति के लिए बिना किसी कॉन्फ़िगरेशन के एक सही कार्यान्वयन प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, OpenSSL से एन्क्रिप्शन करते समय सिफर, मोड, कुंजी व्युत्पत्ति, IV निर्माण और पैडिंग चुननी पड़ती है; जबकि libsodium के crypto_secretbox में आप कुंजी, नॉन्स और संदेश देते हैं और बाकी काम सही ढंग से अपने-आप हो जाता है।

समर्थित भाषाओं में क्रिप्टोग्राफ़िक संचालन की आवश्यकता वाली किसी भी परियोजना के लिए libsodium अनुशंसित प्रारंभिक विकल्प है। इसका छोटा इंटरफ़ेस गलत उपयोग की संभावना घटाता है, इसके एल्गोरिदम आधुनिक और अच्छी तरह विश्लेषित हैं, तथा इसका बहु-प्लैटफ़ॉर्म C कार्यान्वयन व्यापक रूप से परीक्षणित है। OpenSSL जैसी निम्न-स्तरीय लाइब्रेरी पर जाना केवल तब आवश्यक होना चाहिए जब आपको ऐसे विशिष्ट एल्गोरिदम चाहिए जो libsodium में उपलब्ध नहीं हैं या FIPS 140-2 सत्यापन आवश्यक है।

libsodium का पुनरावलोकन: सुरक्षित डिफ़ॉल्ट और ऐसा इंटरफ़ेस जिसका गलत उपयोग करना कठिन है; Bernstein और उनके सहयोगियों के NaCl प्रिमिटिव पर आधारित; गुप्त-कुंजी एन्क्रिप्शन (XSalsa20-Poly1305) के लिए crypto_secretbox; सार्वजनिक-कुंजी एन्क्रिप्शन (X25519) के लिए crypto_box; Ed25519 हस्ताक्षरों के लिए crypto_sign; BLAKE2b हैश निर्माण के लिए crypto_generichash; Argon2id पासवर्ड हैश निर्माण के लिए crypto_pwhash; अनाम एन्क्रिप्शन के लिए सीलबंद बॉक्स; और अधिकांश प्रमुख प्लैटफ़ॉर्म के लिए भाषा बाइंडिंग।