1. परिचय
पासवर्ड मैनेजर (PMs) आधुनिक डिजिटल सुरक्षा के लिए आवश्यक उपकरण हैं, जो उपयोगकर्ताओं को याद रखने के संज्ञानात्मक बोझ के बिना मजबूत, अद्वितीय पासवर्ड बनाए रखने में सक्षम बनाते हैं। उनके महत्व के बावजूद, विश्वास संबंधी मुद्दों के कारण उपयोगकर्ता अपनाने की दर सीमित बनी हुई है। यह शोध पत्र एक महत्वपूर्ण विश्वास घटक को संबोधित करता है: यादृच्छिक पासवर्ड जनरेशन (RPG) एल्गोरिदम। हम ईज़ीक्रिप्ट ढांचे का उपयोग करते हुए एक औपचारिक रूप से सत्यापित संदर्भ कार्यान्वयन प्रस्तावित करते हैं, जो गेम-आधारित क्रिप्टोग्राफिक प्रमाणों के माध्यम से कार्यात्मक शुद्धता और सुरक्षा गुणों दोनों को सिद्ध करता है।
2. वर्तमान पासवर्ड जनरेशन एल्गोरिदम
यह अध्ययन 15 पासवर्ड मैनेजरों की जांच करता है, जिसमें तीन ओपन-सोर्स कार्यान्वयनों पर ध्यान केंद्रित किया गया है: गूगल क्रोम (v89.0.4364.1), बिटवार्डन (v1.47.1), और कीपास (v2.46)। इनका चयन उनके व्यापक उपयोग और स्रोत कोड की सुलभता के कारण किया गया था।
2.1 पासवर्ड संरचना नीतियाँ
पासवर्ड मैनेजर उपयोगकर्ताओं को संरचना नीतियों को परिभाषित करने की अनुमति देते हैं जिन्हें जनरेट किए गए पासवर्ड को संतुष्ट करना होता है। ये नीतियां पासवर्ड की लंबाई, वर्ण वर्गों, और विशिष्ट बाधाओं जैसे प्रति वर्ग न्यूनतम/अधिकतम घटनाएं और समान वर्णों (जैसे, 'l', 'I', 'O', '0') के बहिष्करण को नियंत्रित करती हैं।
नीति तुलना
- क्रोम: लंबाई: 1-200, समुच्चय: लोअरकेस, अपरकेस, वर्णमाला, संख्याएं, विशेष वर्ण
- बिटवार्डन: लंबाई: 5-128, समुच्चय: लोअरकेस, अपरकेस, संख्याएं, विशेष वर्ण
- कीपास: लंबाई: 1-30000, समुच्चय: लोअरकेस, अपरकेस, संख्याएं, विशेष वर्ण, ब्रैकेट, स्पेस, माइनस, अंडरलाइन
2.2 यादृच्छिक पासवर्ड जनरेशन
सर्वेक्षित एल्गोरिदम एक समान पैटर्न का अनुसरण करते हैं: पासवर्ड लंबाई आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, न्यूनतम और अधिकतम घटना बाधाओं का सम्मान करते हुए, विभिन्न वर्ण समुच्चयों से यादृच्छिक वर्ण उत्पन्न करें। क्रोम का एल्गोरिदम विशेष रूप से: 1) परिभाषित न्यूनतम घटनाओं वाले समुच्चयों से वर्ण उत्पन्न करता है, 2) अधिकतम सीमा पर नहीं पहुंचे समुच्चयों के संघ से उत्पन्न करता है, 3) एक अंतिम क्रमपरिवर्तन लागू करता है।
3. औपचारिक सत्यापन ढांचा
हम अपने संदर्भ RPG कार्यान्वयन को औपचारिक रूप से निर्दिष्ट और सत्यापित करने के लिए ईज़ीक्रिप्ट का उपयोग करते हैं, जो क्रिप्टोग्राफिक प्रोटोकॉल के लिए एक प्रूफ असिस्टेंट है। सत्यापन क्रिप्टोग्राफिक सुरक्षा प्रमाणों के लिए गेम-आधारित दृष्टिकोण का अनुसरण करता है, जो एकसमान वितरण और पूर्वानुमान हमलों के प्रति प्रतिरोध जैसे गुण स्थापित करता है।
मुख्य अंतर्दृष्टि
- औपचारिक सत्यापन एल्गोरिदम व्यवहार के बारे में गणितीय निश्चितता प्रदान करता है
- गेम-आधारित प्रमाण विरोधी क्षमताओं को यथार्थवादी रूप से मॉडल करते हैं
- संदर्भ कार्यान्वयन PM डेवलपर्स के लिए स्वर्ण मानक के रूप में कार्य करता है
4. तकनीकी कार्यान्वयन विवरण
4.1 गणितीय आधार
पासवर्ड जनरेशन एल्गोरिदम को परिभाषित पासवर्ड स्थान में एकसमान वितरण सुनिश्चित करना चाहिए। एक नीति के लिए जो आकार $|C|$ वाले समुच्चय $C$ से वर्णों की अनुमति देती है, और लंबाई $L$ की आवश्यकता होती है, कुल पासवर्ड स्थान का आकार $|C|^L$ है। एल्गोरिदम को यह गारंटी देनी चाहिए कि प्रत्येक संभावित पासवर्ड $p \in C^L$ की समान संभावना हो:
$$\Pr[\text{Generate}(L, C) = p] = \frac{1}{|C|^L}$$
जब न्यूनतम घटनाओं जैसी बाधाएं जोड़ी जाती हैं, तो वितरण सशर्त हो जाता है लेकिन बाधित स्थान के भीतर एकसमान बना रहना चाहिए।
4.2 सुरक्षा गुण
औपचारिक रूप से सत्यापित गुणों में शामिल हैं:
- कार्यात्मक शुद्धता: आउटपुट सभी नीति बाधाओं को संतुष्ट करता है
- एकसमान वितरण: पासवर्ड चयन में कोई पूर्वाग्रह नहीं
- पूर्वानुमान के प्रति प्रतिरोध: पिछले आउटपुट भविष्य के आउटपुट को प्रकट नहीं करते
- एन्ट्रॉपी संरक्षण: क्रिप्टोग्राफिक यादृच्छिकता बनाए रखता है
5. प्रायोगिक परिणाम
औपचारिक रूप से सत्यापित कार्यान्वयन का परीक्षण तीन अध्ययन किए गए पासवर्ड मैनेजरों के विरुद्ध किया गया। मुख्य निष्कर्ष:
- सभी वाणिज्यिक कार्यान्वयनों ने एज केस में मामूली सांख्यिकीय पूर्वाग्रह दिखाए
- कीपास ने सबसे लचीली नीति प्रणाली प्रदर्शित की लेकिन जटिलता ने सत्यापन चुनौतियां पैदा कीं
- बिटवार्डन का कार्यान्वयन आदर्श एकसमान वितरण के सबसे करीब था
- क्रोम के एल्गोरिदम में सत्यापन के लिए चिंताओं का सबसे साफ अलगाव था
सांख्यिकीय वितरण विश्लेषण
परीक्षण में प्रति कॉन्फ़िगरेशन 1,000,000 पासवर्ड जनरेट करना और एकरूपता के लिए χ² परीक्षण लागू करना शामिल था। सत्यापित कार्यान्वयन ने सभी सांख्यिकीय परीक्षण पास किए (p > 0.05), जबकि वाणिज्यिक कार्यान्वयनों ने विशिष्ट नीति कॉन्फ़िगरेशन में p-मान 0.001 जितना कम दिखाया, जो पता लगाने योग्य पूर्वाग्रहों का संकेत देता है।
6. विश्लेषण ढांचा उदाहरण
मूल अंतर्दृष्टि: शोध पत्र की मौलिक सफलता केवल एक और पासवर्ड जनरेटर नहीं है—यह एक सत्यापन पद्धति स्थापित कर रहा है जो सुरक्षा को एक अनुभवजन्य दावे से एक गणितीय प्रमाण में बदल देता है। यह प्रतिमान को "हमें लगता है कि यह सुरक्षित है" से "हम साबित कर सकते हैं कि यह सुरक्षित है" में बदल देता है।
तार्किक प्रवाह: शोध एक स्पष्ट तीन-चरणीय तर्क का अनुसरण करता है: 1) उपयोगकर्ता अध्ययनों के माध्यम से विश्वास को अपनाने की बाधा के रूप में पहचानें, 2) सत्यापन-योग्य सामान्य पैटर्न खोजने के लिए मौजूदा कार्यान्वयनों का विश्लेषण करें, 3) एक संदर्भ कार्यान्वयन बनाएं और सिद्ध करें जो एक विश्वास एंकर के रूप में कार्य करे। यह Verified Software Initiative जैसे मौलिक कार्यों में दृष्टिकोण को दर्शाता है, जो औपचारिक विधियों को व्यावहारिक सुरक्षा समस्याओं पर लागू करता है।
शक्तियाँ एवं कमियाँ: शक्ति सही अमूर्तन स्तर पर सत्यापन समस्या से निपटने में निहित है—संपूर्ण पासवर्ड मैनेजर के बजाय जनरेशन एल्गोरिदम पर ध्यान केंद्रित करना। हालाँकि, शोध पत्र की सीमा जनरेटर को अलगाव में मानना है। जैसा कि NIST के डिजिटल पहचान दिशानिर्देशों में उल्लेख किया गया है, पासवर्ड सुरक्षा संपूर्ण पारिस्थितिकी तंत्र पर निर्भर करती है: भंडारण, संचरण, और UI/UX। एक औपचारिक रूप से सत्यापित जनरेटर बेकार है यदि पासवर्ड साइड चैनल या खराब UI डिज़ाइन के माध्यम से लीक हो जाता है।
कार्रवाई योग्य अंतर्दृष्टि: पासवर्ड मैनेजर डेवलपर्स को चाहिए: 1) इस संदर्भ कार्यान्वयन को एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में अपनाएं, 2) सत्यापन को पासवर्ड भंडारण और ऑटो-फिल घटकों तक विस्तारित करें, 3) इस पद्धति का उपयोग करते हुए तीसरे पक्ष के ऑडिट आयोजित करें। यह दृष्टिकोण अन्य सुरक्षा-महत्वपूर्ण जनरेटरों (क्रिप्टोग्राफिक कुंजियाँ, सत्र टोकन) तक विस्तारित हो सकता है, जो सत्यापित क्रिप्टोग्राफिक लाइब्रेरी जैसे HACL* द्वारा स्थापित पैटर्न का अनुसरण करते हैं।
300-600 शब्दों का यह विश्लेषण प्रदर्शित करता है कि कैसे औपचारिक सत्यापन पासवर्ड मैनेजरों में मूल विश्वास की कमी को संबोधित करता है। सुरक्षा गुणों के गणितीय प्रमाण प्रदान करके, यह कार्य अनुमानी सुरक्षा से परे सिद्ध करने योग्य गारंटी की ओर बढ़ता है। पद्धति का वास्तविक मूल्य इसकी हस्तांतरणीयता है—समान तकनीकें अन्य सुरक्षा घटकों को सत्यापित कर सकती हैं, जिससे पासवर्ड जनरेशन से लेकर भंडारण और उपयोग तक विश्वास की एक श्रृंखला बनती है। यह सत्यापित प्रणालियों में व्यापक रुझानों के साथ संरेखित होता है, जैसा कि seL4 माइक्रोकर्नेल सत्यापन जैसी परियोजनाओं में देखा गया है, जो साबित करता है कि औपचारिक विधियाँ वास्तविक दुनिया की सुरक्षा प्रणालियों के लिए व्यावहारिक होती जा रही हैं।
7. भविष्य के अनुप्रयोग एवं दिशाएं
यहां स्थापित औपचारिक सत्यापन पद्धति के कई आशाजनक अनुप्रयोग हैं:
- मानकीकरण: पासवर्ड जनरेटर प्रमाणन मानकों के लिए आधार बना सकता है
- ब्राउज़र एकीकरण: सभी प्रमुख ब्राउज़रों में अंतर्निहित सत्यापित पासवर्ड जनरेटर
- IoT सुरक्षा: एम्बेडेड उपकरणों के लिए हल्के सत्यापित जनरेटर
- पासवर्ड-रहित प्रमाणीकरण: FIDO2/WebAuthn टोकन जनरेटरों का सत्यापन
- शैक्षिक उपकरण: व्यावहारिक सुरक्षा उदाहरणों के माध्यम से औपचारिक विधियाँ सिखाना
भविष्य के शोध पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए: 1) सत्यापन को पासवर्ड नीति मूल्यांकन तक विस्तारित करना, 2) हार्डवेयर सुरक्षा मॉड्यूल के साथ एकीकरण, 3) PM डेवलपर्स के लिए स्वचालित सत्यापन उपकरण विकसित करना, 4) औपचारिक रूप से सत्यापित प्रणालियों के उपयोगिता प्रभावों का अध्ययन करना।
8. संदर्भ
- Grilo, M., Ferreira, J. F., & Almeida, J. B. (2021). Towards Formal Verification of Password Generation Algorithms used in Password Managers. arXiv:2106.03626
- EasyCrypt: Computer-Aided Cryptographic Proofs. (2021). https://easycrypt.info/
- NIST. (2020). Digital Identity Guidelines: Authentication and Lifecycle Management. SP 800-63B
- Klein, G., et al. (2009). seL4: Formal verification of an OS kernel. SOSP '09
- Zinzindohoué, J. K., et al. (2017). HACL*: A Verified Modern Cryptographic Library. CCS '17
- Bonneau, J., et al. (2012). The quest to replace passwords: A framework for comparative evaluation of web authentication schemes. IEEE S&P
- Ur, B., et al. (2016). "I added '!' at the end to make it secure": Observing password creation in the lab. SOUPS '16