बैंकिंग लेनदेन से लेकर, रक्षा और निगरानी अनुप्रयोगों तक सुरक्षित इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आवश्यकता सभी स्तरों पर व्याप्त है। संयुक्त राज्य अमेरिका की हाल ही की रिपोर्टों में, चीन के चिप निर्माता की जासूसी या वाणिज्यिक अमेरिकी चिप्स पर गहरी सुरक्षा होने का संदेह है, इस तरह के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को विकसित करने के लिए प्रौद्योगिकी में आत्मनिर्भरता के महत्व को सामने लाता है। ऐसे ही एक प्रयास में, भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान, मुंबई (आईआईटी मुंबई ) के प्राध्यापक उदयन गांगुली और उनके समूह ने आंकड़ों और ई-कॉमर्स एवं बैंकिंग लेनदेन के भंडारण की सुरक्षा के लिए एक हार्डवेयर-आधारित एन्क्रिप्शन प्रणाली विकसित की है। उनके नवाचार को भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान, मुंबई द्वारा पीके पटवर्धन प्रौद्योगिकी विकास पुरस्कार से सम्मानित किया गया है।
यह पुरस्कार, २००१ में स्थापित किया गया, जो आईआईटी बॉम्बे के एक दल द्वारा विकसित सर्वश्रेष्ठ तकनीक को मान्यता देता है। यह सम्मान डॉ पी.के. पटवर्धन की स्मृति में दिया जाता है, जो भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र के दिग्गज अभियंता थे, जिन्होंने १९७० के दशक में राष्ट्रीय इलेक्ट्रॉनिक्स आत्मनिर्भरता नीति और स्वदेशी प्रौद्योगिकी विकास को आगे बढ़ाया। "भारतीय अभियंताओं ने दुनिया भर में इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में नवाचार के लिए दृढ़ता से योगदान दिया है। भारत के लिए हमारी (आईआईटी मुंबई और एससीएल दलों द्वारा संयुक्त रूप से) नवीन प्रौद्योगिकी विकास के लिए मान्यता प्राप्त है, एक ही समय में विनम्र और उत्साहजनक है।" प्राध्यापक गांगुली बताते हैं।
प्राध्यापक उदयन गांगुली का अनुसंधान समूह चंडीगढ़ में स्थित भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन के अर्धचालक प्रयोगशाला (एससीएल) के साथ भागीदारी करके इलेक्ट्रॉनिक्स में आत्मनिर्भरता का काम कर रहा है। एक द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर विकसित करने के बाद एक स्विच का विकास किया है, जो इलेक्ट्रॉनिक परिपथ के लिए मौलिक रूप से जरूरी है। साथ ही साथ एससीएल के सहयोग से, दोनों ने इलेक्ट्रॉनिक्स चिप्स के हार्डवेयर-आधारित एन्क्रिप्शन के लिए स्वदेशी तकनीक विकसित करने के लिए फिर से साझेदारी की है। "राष्ट्रीय सुरक्षा, आईआईटी मुंबई में नैनोइलेक्ट्रॉनिक के लिए प्रमुखता है" प्राध्यापक. स्वरूप गांगुलीने टिप्पणी की जो, इस दल के सदस्य भी हैं, आईआईटी बॉम्बे में अनुसंधान और अनुप्रयोग केंद्र के लिए नैनोइलेक्ट्रॉनिक नेटवर्क का नेतृत्व करते हैं।
एन्क्रिप्शन एक तरह से जानकारी को कूटबद्ध करने की एक प्रक्रिया है, जहाँ केवल अधिकृत पक्ष ही जानकारी तक पहुंच सकते हैं। सॉफ़्टवेयर-आधारित एन्क्रिप्शन तकनीकों के साथ, आंकड़ों को एन्क्रिप्ट करने के लिए एक कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग किया जाता है क्योकि इसे लिखने वाले विक्रेता को एन्क्रिप्शन कुंजी का पता है तो वह जानकारी तक पहुंच सकता है। ऐसे मामलों में, सुरक्षा समझौता होने की संभावना है। हालाँकि, हार्डवेयर-आधारित एन्क्रिप्शन में,आंकड़ों को एन्क्रिप्ट करने और कुंजी उत्पन्न करने के लिए एक इलेक्ट्रॉनिक चिप का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, कोई भी एन्क्रिप्टेड जानकारी को नहीं पढ़ सकता है, जो शीर्ष गोपनीयता और सुरक्षा को सक्षम करता है।
प्राध्यापक उदयन गांगुली के समूह द्वारा विकसित नई एन्क्रिप्शन तकनीक में, शोधकर्ताओं ने प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक चिप के लिए बिट्स की एक स्ट्रिंग सहित एक अद्वितीय कुंजी उत्पन्न की है। प्रत्येक चिप के एन्क्रिप्शन यूनिट में छोटे संधारित्र की एक श्रेणी होती है जो विद्युत आवेश को एकत्रित करती है। सभी संधारित्र में दो धातु प्लेटों के बीच एक विद्युत रोधक सामग्री होती है। जब संधारित्र के इस संग्रह पर एक विभव लगाया जाता है, तो कुछ संधारित्र में विद्युत रोधक की परत अनियमित रूप से टूट जाती है।
प्रत्येक चिप का एक अनूठा स्वरूप है कि संधारित्र कैसे टूटते हैं। “यह आपके फिंगरप्रिंट की तरह है। सभी इंसान बहुत ही समान हैं, लेकिन उनके पास एक अनोखा फिंगरप्रिंट है।" प्राध्यापक उदयन गांगुली बताते हैं। चिप में, खंडित हुए संधारित्र एक '1' का प्रतिनिधित्व करते हैं और अखंडित '0' के हैं। यह '0' और '1' का यह यादृच्छिक पैटर्न एक चिप को अपनी विशिष्ट पहचान देता है।
एन्क्रिप्शन के लिए इस यादृच्छिक पैटर्न का उपयोग कैसे किया जाता है? जिस यंत्र को चिप तक पहुंचने की आवश्यकता होती है, वह प्रारंभिक व्यवस्था के दौरान प्रश्नसंग्रह से सवाल पूछता है। यह एन्क्रिप्शन इकाई में यादृच्छिक पैटर्न के आधार पर उत्पन्न चिप की प्रतिक्रियाओं को संग्रहीत करता है। बाद के उपयोग के लिए, बाहरी उपकरण सेट से कुछ प्रश्न पूछता है और व्यवस्था से संग्रहीत लोगों के साथ उत्तर को मान्य करता है। शोधकर्ताओं ने कहा कि यह प्रक्रिया उन सुरक्षा सवालों के समान है जो बैंकिंग वेबसाइटें पूछती हैं।
शोधकर्ताओं ने यह पता लगाया कि संधारित्र की आधी संख्या टूटने से अधिकतम यादृच्छिकता प्राप्त होती है और प्रत्येक चिप की विशिष्ट पहचान सुनिश्चित होती है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि केवल आधे संधारित्र ही टूटते हैं, शोधकर्ताओं ने संधारित्र का उपयोग जोड़े में किया और यह सुनिश्चित करने के लिए एक विशेष परिपथ का रचना की जिससे जोड़े में केवल एक संधारित्र टूटा। इसके अलावा, चूंकि एन्क्रिप्शन इकाई चिप का एक हिस्सा है, इसलिए इसे किसी भी अनजाने में होने वाली क्षति को रोकने के लिए औसत ऑपरेटिंग विभव पर जलाया जाना चाहिए। शोधकर्ताओं ने इसे प्राप्त करने के लिए सही विद्युत रोधक सामग्री और विभव लगाने की अवधि को चुना।
शोधकर्ताओं ने अपनी प्रयोगशाला में और एससीएल में नए हार्डवेयर-आधारित एन्क्रिप्शन योजना का परीक्षण किया। दल के एक सदस्य श्री सनी सदाना ने प्रयोगशाला के परिणामों का प्रदर्शन किया और निर्माण प्रक्रिया के दौरान उन्हें पुनरुत्पादित किया। पूर्वस्नातक छात्र अश्विन लेले ने प्रत्येक चिप के लिए अद्वितीय पैटर्न उत्पन्न करने के प्रदर्शन का विश्लेषण करने के लिए एक विधि विकसित की। शोधकर्ताओं ने यह समझने के लिए उच्च तापमान पर चिप का परीक्षण किया कि यह समय के साथ कैसे व्यवहार करता है। शोधकर्ताओं ने कहा कि इन परीक्षणों के परिणाम संतोषजनक थे।
यद्यपि इस तरह की एन्क्रिप्शन तकनीकों का प्राथमिक उद्देश्य सैन्य संचार जैसे रणनीतिक अनुप्रयोगों में है लेकिन इस अनुसंधान को व्यापक इलेक्ट्रॉनिक परिपथ पर भी लागू किया जा सकता है। जैसा कि एन्क्रिप्शन अब चिप पर है, इंटरनेट ऑफ थिंग्स (आई ओ टी) जैसे समाधान, जिसमें कई सेंसर और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट शामिल हैं, को भी सुरक्षित किया जा सकता है। इसका उपयोग स्मार्ट सिटी अनुप्रयोगों में सुरक्षित संचार के अभी तक व्यापक रूप से चर्चित मुद्दे को संबोधित करने के लिए भी किया जा सकता है। भारत सरकार के प्रधान वैज्ञानिक सलाहकार के वैज्ञानिक परामर्शदाता (रक्षा प्रौद्योगिक) कार्यालय डॉ एस के वासुदेव कहते हैं, ''चिप निर्माण प्रौद्योगिकी के स्तर पर स्वदेशी हार्डवेयर सुरक्षा क्षमता स्मार्ट शहरों और रणनीतिक हितों जैसे राष्ट्रीय अवसंरचना के लिए महत्वपूर्ण है।"
तो इस तकनीक को व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनाने में कितना समय लगेगा? प्राध्यापक उदयन गांगुली कहते हैं कि इसमें केवल प्रणाली की रूपरेखा में बदलाव की आवश्यकता होगी।
“रणनीतिक अनुप्रयोगों के तकनीकी विनिर्देश वाणिज्यिक अनुप्रयोगों की तुलना में अधिक दृढ़ हैं। प्रौद्योगिकी के लिहाज से व्यावसायिक उपयोग संभव है" उन्होंने आगे कहा। शोधकर्ताओं ने इस तकनीक का उपयोग करके रणनीतिक अनुप्रयोगों के लिए उत्पादों को विकसित करने के लिए इंडियन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी दिल्ली और सोसाइटी फॉर इलेक्ट्रॉनिक ट्रांजैक्शंस एंड सिक्योरिटी, चेन्नई के साथ भागीदारी की है।