एईएस डिक्रिप्शन एल्गोरिथ्म: डेटा वैज्ञानिकों के लिए एक व्यापक गाइड

एईएस डिक्रिप्शन को लागू करने के लिए, आप मौजूदा क्रिप्टोग्राफिक लाइब्रेरी या एपीआई को प्रोग्रामिंग भाषाओं जैसे कि पायथन या जावा द्वारा प्रदान किया जा सकता है. ये पुस्तकालय अक्सर एईएस डिक्रिप्शन एल्गोरिथ्म के जटिल विवरणों को समझाते हैं, जिससे आप अपने आवेदन के उच्च-स्तरीय पहलुओं पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं.

AES एल्गोरिथ्म क्या है?

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पृष्ठभूमि

1990 के दशक में, डेस को अपेक्षाकृत छोटे 56-बिट कुंजी आकार के कारण असुरक्षित बना दिया गया था. तो, 1997 में, उच्च एन्क्रिप्शन मानक (एईएस) नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी (NIST) द्वारा प्रस्तावों के लिए एक सार्वजनिक कॉल के जवाब में प्रस्तावित किया गया था. नीचे दी गई तालिका से पता चलता है कि एईएस अपने पूर्ववर्ती की तुलना कैसे करता है.

डेस	एईएस
विकसित	1977	2000
सिफर प्रकार	सममित ब्लॉक सिफर	सममित ब्लॉक सिफर
ब्लॉक का आकार	64 बिट्स	128 बिट्स
मुख्य लंबाई	56 बिट्स	128/192/256 बिट्स
सुरक्षा	असुरक्षित असुरक्षित	सुरक्षित माना जाता है

AES एल्गोरिथ्म क्या है?

एईएस एल्गोरिथ्म (के रूप में भी जाना जाता है रिजंडेल एल्गोरिथ्म) एक सममित ब्लॉक सिफर एल्गोरिथ्म है जो 128 बिट्स के ब्लॉक में सादा पाठ लेता है और उन्हें 128, 192 और 256 बिट्स की कुंजी का उपयोग करके सिफरटेक्स्ट में परिवर्तित करता है. चूंकि एईएस एल्गोरिथ्म को सुरक्षित माना जाता है, यह दुनिया भर में मानक में है.

एईएस डिक्रिप्शन एल्गोरिथ्म: डेटा वैज्ञानिकों के लिए एक व्यापक गाइड

डेटा सुरक्षा की दुनिया में, एन्क्रिप्शन एक मौलिक तकनीक है जिसका उपयोग संवेदनशील जानकारी की सुरक्षा के लिए किया जाता है. उन्नत एन्क्रिप्शन मानक (एईएस) एक व्यापक रूप से अपनाया गया सममित एन्क्रिप्शन एल्गोरिथ्म है जो सुरक्षित संचार और डेटा भंडारण को सुनिश्चित करता है. इस लेख में, हम एईएस डिक्रिप्शन एल्गोरिथ्म में गहराई से गोता लगाएंगे, इसके आंतरिक कामकाज की व्याख्या करेंगे और डेटा वैज्ञानिकों और सॉफ्टवेयर इंजीनियरों के लिए व्यावहारिक अंतर्दृष्टि प्रदान करेंगे.

द्वारा शनि | मंगलवार, 18 जुलाई, 2023 | मिश्रित

एईएस डिक्रिप्शन एल्गोरिथ्म: डेटा वैज्ञानिकों के लिए एक व्यापक गाइड

परिचय

डेटा सुरक्षा की दुनिया में, एन्क्रिप्शन एक मौलिक तकनीक है जिसका उपयोग संवेदनशील जानकारी की सुरक्षा के लिए किया जाता है. उन्नत एन्क्रिप्शन मानक (एईएस) एक व्यापक रूप से अपनाया गया सममित एन्क्रिप्शन एल्गोरिथ्म है जो सुरक्षित संचार और डेटा भंडारण को सुनिश्चित करता है. इस लेख में, हम एईएस डिक्रिप्शन एल्गोरिथ्म में गहराई से गोता लगाएंगे, इसके आंतरिक कामकाज की व्याख्या करेंगे और डेटा वैज्ञानिकों और सॉफ्टवेयर इंजीनियरों के लिए व्यावहारिक अंतर्दृष्टि प्रदान करेंगे.

एईएस एन्क्रिप्शन को समझना

इससे पहले कि हम एईएस डिक्रिप्शन में देरी करें, आइए एईएस एन्क्रिप्शन पर संक्षेप में स्पर्श करें. एईएस एक ब्लॉक सिफर एल्गोरिथ्म है जो डेटा के निश्चित आकार के ब्लॉक पर संचालित होता है. यह तीन प्रमुख आकारों का समर्थन करता है: 128, 192 और 256 बिट्स. एईएस के साथ डेटा को एन्क्रिप्ट करने के लिए, एक गुप्त कुंजी का उपयोग प्लेनटेक्स्ट को सिफरटेक्स्ट में बदलने के लिए किया जाता है, जिससे यह संबंधित डिक्रिप्शन कुंजी के बिना अपठनीय हो जाता है.

एईएस एन्क्रिप्शन में कई राउंड होते हैं, प्रत्येक दौर में डेटा के लिए संचालन का एक सेट लागू होता है. इन कार्यों में प्रतिस्थापन, क्रमपरिवर्तन और डेटा का मिश्रण शामिल है. राउंड की संख्या प्रमुख आकार पर निर्भर करती है: 128-बिट कुंजियों के लिए 10 राउंड, 192-बिट कीज़ के लिए 12 राउंड, और 256-बिट कीज़ के लिए 14 राउंड.

एईएस डिक्रिप्शन प्रक्रिया

एईएस डिक्रिप्शन एन्क्रिप्शन की उलटा प्रक्रिया है. यह इनपुट के रूप में सिफरटेक्स्ट और डिक्रिप्शन कुंजी लेता है और मूल प्लेनटेक्स्ट का उत्पादन करता है. डिक्रिप्शन एल्गोरिथ्म एन्क्रिप्शन के दौरान किए गए संचालन को उलट देता है, जिससे मूल डेटा की वसूली की अनुमति मिलती है.

आइए एईएस डिक्रिप्शन प्रक्रिया में शामिल चरणों को रेखांकित करें:

1. प्रमुख विस्तार: एईएस डिक्रिप्शन एन्क्रिप्शन कुंजी को गोल कुंजियों के सेट में विस्तारित करने के साथ शुरू होता है. एन्क्रिप्शन की तुलना में रिवर्स ऑर्डर में उपयोग किए जाने वाले सही गोल कुंजियों को उत्पन्न करने के लिए यह कदम आवश्यक है.
2. प्रारंभिक दौर: प्रारंभिक दौर में, Ciphertext ब्लॉक को एक रिवर्स कुंजी जोड़ के अधीन किया जाता है, जहां राउंड कुंजी को Ciphertext के साथ XORED है.
3. राउंड: एईएस डिक्रिप्शन में कई राउंड होते हैं, जैसे कि एन्क्रिप्शन की तरह. प्रत्येक दौर में चार मुख्य संचालन शामिल हैं: उलटा प्रतिस्थापन, उलटा क्रमपरिवर्तन, उलटा मिश्रण, और रिवर्स कुंजी जोड़. ये ऑपरेशन एन्क्रिप्शन की तुलना में रिवर्स ऑर्डर में किए जाते हैं.
4. अंतिम दौर: अंतिम दौर में उलटा प्रतिस्थापन, उलटा क्रमपरिवर्तन और रिवर्स कुंजी जोड़ शामिल है. हालांकि, अंतिम दौर में कोई उलटा मिश्रण ऑपरेशन नहीं है.
5. उत्पादन: अंतिम दौर के बाद, डिक्रिप्टेड प्लेनटेक्स्ट प्राप्त किया जाता है, जो एन्क्रिप्शन से पहले मूल डेटा की एक सटीक प्रतिकृति है.

एईएस डिक्रिप्शन को लागू करना

एईएस डिक्रिप्शन को लागू करने के लिए, आप मौजूदा क्रिप्टोग्राफिक लाइब्रेरी या एपीआई को प्रोग्रामिंग भाषाओं जैसे कि पायथन या जावा द्वारा प्रदान किया जा सकता है. ये पुस्तकालय अक्सर एईएस डिक्रिप्शन एल्गोरिथ्म के जटिल विवरणों को समझाते हैं, जिससे आप अपने आवेदन के उच्च-स्तरीय पहलुओं पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं.

पायथन में, आप पाइक्रिप्टोडोम लाइब्रेरी का उपयोग कर सकते हैं, जो एईएस डिक्रिप्शन के लिए एक सीधा इंटरफ़ेस प्रदान करता है:

से क्रिप्टो.सिफ़र आयात एईएस डीईएफ़ aes_decrypt(सिफर, चाबी): सिफ़र = एईएस.नया(चाबी, एईएस.Mode_ecb) सादे पाठ = सिफ़र.डिक्रिप्ट(सिफर) वापस करना सादे पाठ 

उपरोक्त उदाहरण में, Ciphertext एन्क्रिप्टेड डेटा का प्रतिनिधित्व करता है, और कुंजी डिक्रिप्शन कुंजी है. द एईएस.नया () फ़ंक्शन निर्दिष्ट कुंजी और सिफर के साथ एईएस सिफर को इनिशियलाइज़ करता है.डिक्रिप्ट () प्लेनटेक्स्ट को वापस करते हुए, डिक्रिप्शन ऑपरेशन करता है.

एईएस डिक्रिप्शन के लिए सर्वोत्तम अभ्यास

एईएस डिक्रिप्शन की सुरक्षा और प्रभावशीलता सुनिश्चित करने के लिए, निम्नलिखित सर्वोत्तम प्रथाओं पर विचार करें:

1. महतवपूर्ण प्रबंधन: सुरक्षित कुंजी भंडारण तंत्र का उपयोग करके और नियमित रूप से घूर्णन कुंजियों का उपयोग करके एन्क्रिप्शन कुंजियों को ठीक से प्रबंधित करें. स्रोत कोड में हार्डकोडिंग कुंजी से बचें या उन्हें सादे पाठ फ़ाइलों में संग्रहीत करें.
2. सुरक्षित संचरण: जब एक नेटवर्क पर Ciphertext या डिक्रिप्शन कुंजियाँ प्रसारित करते हैं, तो ईव्सड्रॉपिंग या डेटा इंटरसेप्शन को रोकने के लिए HTTPS या SSH जैसे सुरक्षित संचार प्रोटोकॉल का उपयोग करें.
3. सुरक्षित पुस्तकालयों का उपयोग करें: एईएस डिक्रिप्शन को लागू करने के लिए हमेशा विश्वसनीय और अच्छी तरह से वेटेड क्रिप्टोग्राफिक लाइब्रेरी का उपयोग करें. ये पुस्तकालय कमजोरियों के जोखिम को कम करते हुए कठोर सुरक्षा परीक्षण और रखरखाव से गुजरते हैं.
4. सॉफ्टवेयर को अद्यतित रखें: सुरक्षा पैच और बग फिक्स को शामिल करने के लिए नियमित रूप से क्रिप्टोग्राफिक लाइब्रेरी सहित अपनी सॉफ़्टवेयर निर्भरता को अपडेट करें. पुराने सॉफ्टवेयर में ज्ञात कमजोरियां हो सकती हैं जो हमलावरों का शोषण कर सकते हैं.
5. पर्यावरण को सुरक्षित करें: उन प्रणालियों और वातावरणों की रक्षा करें जहां एईएस डिक्रिप्शन संचालन होता है. अनधिकृत पहुंच के जोखिम को कम करने के लिए मजबूत पहुंच नियंत्रण, नेटवर्क विभाजन और घुसपैठ का पता लगाने वाले सिस्टम को नियोजित करें.

निष्कर्ष

इस लेख में, हमने एईएस डिक्रिप्शन एल्गोरिथ्म, डेटा सुरक्षा का एक अनिवार्य घटक खोजा. हमने एईएस डिक्रिप्शन में शामिल चरणों, पायथन में एईएस डिक्रिप्शन के कार्यान्वयन और सुरक्षित एईएस डिक्रिप्शन के लिए सर्वोत्तम प्रथाओं पर चर्चा की।.

एक डेटा वैज्ञानिक या सॉफ्टवेयर इंजीनियर के रूप में, एईएस डिक्रिप्शन को समझना आपको एन्क्रिप्टेड डेटा के साथ काम करने और संवेदनशील जानकारी को सुरक्षित रखने वाले सुरक्षित अनुप्रयोगों को विकसित करने की अनुमति देता है. इस लेख में उल्लिखित सर्वोत्तम प्रथाओं का पालन करके, आप मजबूत एईएस डिक्रिप्शन तकनीकों के माध्यम से डेटा की अखंडता और गोपनीयता सुनिश्चित कर सकते हैं.

याद रखें, एईएस एन्क्रिप्शन और डिक्रिप्शन डेटा हासिल करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, और क्रिप्टोग्राफिक एल्गोरिदम के बारे में सूचित रहना आज के डिजिटल परिदृश्य में महत्वपूर्ण है.

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एईएस एन्क्रिप्शन प्रक्रिया में कदम

एन्क्रिप्शन प्रक्रिया विशेष रूप से व्युत्पन्न कुंजियों के एक सेट का उपयोग करती है जिसे गोल कुंजियाँ कहा जाता है. इन्हें लागू किया जाता है, अन्य संचालन के साथ, डेटा की एक सरणी पर जो डेटा का एक ब्लॉक रखता है?एन्क्रिप्ट किए जाने वाले डेटा. यह सरणी हम राज्य सरणी कहते हैं.

आप 128-बिट ब्लॉक के लिए एन्क्रिप्शन के निम्नलिखित एईएस चरण लेते हैं:

1. सिफर कुंजी से गोल कुंजियों के सेट को प्राप्त करें.
2. ब्लॉक डेटा (प्लेनटेक्स्ट) के साथ राज्य सरणी को इनिशियलाइज़ करें.
3. शुरुआती राज्य सरणी में प्रारंभिक गोल कुंजी जोड़ें.
4. राज्य हेरफेर के नौ दौर का प्रदर्शन करें.
5. राज्य हेरफेर के दसवें और अंतिम दौर का प्रदर्शन करें.
6. एन्क्रिप्टेड डेटा (Ciphertext) के रूप में अंतिम राज्य सरणी को कॉपी करें.

इसका कारण यह है कि राउंड को “अंतिम दसवें दौर के बाद नौ” के रूप में सूचीबद्ध किया गया है, क्योंकि दसवें दौर में दूसरों से थोड़ा अलग हेरफेर शामिल है.

एन्क्रिप्टेड होने का ब्लॉक सिर्फ 128 बिट्स का एक क्रम है. एईएस बाइट मात्रा के साथ काम करता है इसलिए हम पहले 128 बिट्स को 16 बाइट्स में बदलते हैं. हम कहते हैं कि “कन्वर्ट,” लेकिन, वास्तव में, यह लगभग निश्चित रूप से इस तरह से पहले से ही संग्रहीत है. RSN/AE में संचालन चार पंक्तियों और चार कॉलमों के दो आयामी बाइट सरणी पर किया जाता है. एन्क्रिप्शन की शुरुआत में, डेटा के 16 बाइट्स, गिने गए D0 ? D15, तालिका A में दिखाए गए अनुसार सरणी में लोड किया गया है.5.

एन्क्रिप्शन प्रक्रिया के प्रत्येक दौर में राज्य सरणी को बदलने के लिए चरणों की एक श्रृंखला की आवश्यकता होती है. इन चरणों में चार प्रकार के संचालन शामिल हैं:

इन कार्यों का विवरण शीघ्र ही वर्णित है, लेकिन पहले हमें गोल कुंजियों की पीढ़ी पर अधिक विस्तार से देखने की आवश्यकता है, इसलिए कहा जाता है क्योंकि प्रक्रिया में प्रत्येक दौर के लिए एक अलग है.

एन्क्रिप्शन के लिए उपयोग की जाने वाली सिफर कुंजी 128 बिट्स लंबी है. जहां से यह कुंजी आती है वह यहाँ महत्वपूर्ण नहीं है; कुंजी पदानुक्रम पर अध्याय 10 का संदर्भ लें और कैसे अस्थायी एन्क्रिप्शन कुंजी का उत्पादन किया जाता है. सिफर कुंजी पहले से ही कई हैशिंग और क्रिप्टोग्राफिक परिवर्तनों का परिणाम है और, जब तक यह एईएस ब्लॉक एन्क्रिप्शन में आता है, तब तक यह प्रमाणीकरण सर्वर द्वारा आयोजित गुप्त मास्टर कुंजी से दूर किया जाता है. अब, अंत में, इसका उपयोग ग्यारह 128-बिट राउंड कुंजियों के एक सेट को उत्पन्न करने के लिए किया जाता है जो एन्क्रिप्शन के दौरान डेटा के साथ जोड़ा जाएगा. हालांकि दस राउंड हैं, ग्यारह कुंजियों की आवश्यकता होती है क्योंकि एक अतिरिक्त कुंजी को प्रारंभिक राज्य सरणी में जोड़ा जाता है, जो कि राउंड शुरू होने से पहले होता है. इन कुंजियों को देखने का सबसे अच्छा तरीका ग्यारह 16-बाइट मानों की एक सरणी है, प्रत्येक चार 32-बिट शब्दों से बना है, जैसा कि तालिका ए में दिखाया गया है.6.

शुरू करने के लिए, पहले राउंड की RKEY0 को केवल सिफर कुंजी के मान के लिए आरंभ किया जाता है (जो कि कुंजी पदानुक्रम के माध्यम से दिया गया गुप्त कुंजी है). शेष दस कुंजियों में से प्रत्येक इस प्रकार से लिया गया है.

तालिका ए.6. गोल कुंजी सरणी