आइडिया (International Data Encryption Algorithm) क्रिप्टोग्राफी में

परिचय:

IDEA (International Data Encryption Algorithm) एक शक्तिशाली Symmetric Key Block Cipher Algorithm है जिसे 1991 में James Massey और Xuejia Lai ने विकसित किया था। यह एल्गोरिद्म DES के विकल्प के रूप में डिज़ाइन किया गया था और अपनी मजबूती, गणितीय सटीकता और सुरक्षा के कारण क्रिप्टोग्राफी के इतिहास में एक प्रमुख मील का पत्थर माना जाता है।

IDEA एल्गोरिद्म का मुख्य उद्देश्य डेटा गोपनीयता (Data Confidentiality) सुनिश्चित करना है। यह एल्गोरिद्म Block Cipher आधारित है और 64-बिट ब्लॉकों पर कार्य करता है।

मुख्य विशेषताएँ:

• Algorithm Type: Symmetric Block Cipher
• Block Size: 64 bits
• Key Size: 128 bits
• Number of Rounds: 8 + 1 (Half Round)
• Structure: Substitution-Permutation Network (SPN)
• Invented By: James Massey and Xuejia Lai (1991)
• Used In: Pretty Good Privacy (PGP) encryption software

IDEA का उद्देश्य:

IDEA का विकास उस समय हुआ जब DES एल्गोरिद्म कमजोर साबित हो रहा था। Massey और Lai ने एक ऐसा एल्गोरिद्म बनाने का लक्ष्य रखा जो Mathematically Strong हो और Differential तथा Linear Cryptanalysis से सुरक्षित हो।

IDEA की संरचना (Structure):

IDEA में 64-बिट ब्लॉक को दो 32-बिट भागों (Left Half और Right Half) में विभाजित किया जाता है। एल्गोरिद्म में कुल 8 पूर्ण राउंड और एक आउटपुट ट्रांसफॉर्मेशन राउंड होता है।

प्रत्येक राउंड में चार प्रमुख गणितीय ऑपरेशन उपयोग होते हैं:

• Bitwise XOR (⊕)
• Modulo 2^16 Addition (+)
• Modulo 2^16 + 1 Multiplication (×)
• Subkey Mixing

IDEA का कार्य सिद्धांत:

1️⃣ Key Expansion:

IDEA 128-bit कुंजी से 52 Subkeys उत्पन्न करता है। यह Subkeys प्रत्येक राउंड में उपयोग की जाती हैं। Key Generation प्रक्रिया इस प्रकार होती है:

Round 1: K1 से K6  
Round 2: K7 से K12  
...
Round 8: K43 से K48  
Output Transformation: K49 से K52

2️⃣ Encryption Process:

64-bit Plaintext को दो भागों (L और R) में बाँट दिया जाता है। प्रत्येक राउंड में निम्नलिखित क्रियाएँ होती हैं:

1. L के पहले भाग को Subkey K1 से गुणा किया जाता है।
2. दूसरे भाग को Subkey K2 से जोड़ा जाता है।
3. तीसरे भाग को Subkey K3 से जोड़ा जाता है।
4. चौथे भाग को Subkey K4 से गुणा किया जाता है।
5. फिर XOR, Addition, और Multiplication के संयोजन द्वारा नए L और R तैयार होते हैं।

Encryption Round Function (Simplified):

X1 = (X1 * K1) mod (2^16 + 1)
X2 = (X2 + K2) mod (2^16)
X3 = (X3 + K3) mod (2^16)
X4 = (X4 * K4) mod (2^16 + 1)

Output Transformation:

8 राउंड के बाद चार Subkeys (K49–K52) का उपयोग अंतिम Transformation के लिए किया जाता है, जिससे Cipher Text प्राप्त होता है।

Decryption Process:

IDEA में Decryption प्रक्रिया Encryption जैसी ही होती है लेकिन Subkeys उल्टे क्रम में (Inverse Subkeys) उपयोग की जाती हैं।

उदाहरण:

Plain Text: 0011223344556677 Key: AABB09182736CCDD1122334455667788 Cipher Text: E391F1D9C0996F85

IDEA की प्रमुख विशेषताएँ:

• Subkey Mixing के कारण अत्यधिक सुरक्षा।
• Linear और Differential Cryptanalysis के प्रति प्रतिरोधी।
• Mathematical Complexity के कारण Key Prediction लगभग असंभव।
• Hardware और Software दोनों में कुशल।

IDEA के लाभ:

• 128-bit कुंजी के कारण मजबूत सुरक्षा।
• DES की तुलना में अधिक सुरक्षित और तेज़।
• सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन के लिए उत्कृष्ट प्रदर्शन।
• PGP (Pretty Good Privacy) जैसे ईमेल एन्क्रिप्शन टूल में व्यापक उपयोग।

IDEA की सीमाएँ:

• ब्लॉक आकार (64-bit) आज के मानकों के अनुसार छोटा है।
• पेटेंट सुरक्षा के कारण प्रारंभिक वर्षों में सीमित उपयोग।
• AES आने के बाद इसका उपयोग घटा।

DES और IDEA की तुलना:

पैरामीटर	DES	IDEA
Block Size	64 bits	64 bits
Key Size	56 bits	128 bits
Rounds	16	8 + 1
Structure	Feistel Network	Substitution-Permutation
Security Level	Moderate	High

वास्तविक उपयोग:

• PGP (Email Encryption)
• Secure Data Transmission Systems
• Digital Communication Devices
• Cryptographic Research & Teaching

निष्कर्ष:

IDEA एल्गोरिद्म क्रिप्टोग्राफी के इतिहास में एक ऐसा चरण है जिसने आधुनिक एन्क्रिप्शन की दिशा तय की। इसकी Substitution-Permutation संरचना और जटिल गणितीय ऑपरेशनों ने इसे बेहद मजबूत बनाया। यद्यपि AES ने इसे प्रतिस्थापित कर दिया है, परन्तु सुरक्षा और शिक्षण दृष्टिकोण से IDEA आज भी अत्यंत महत्वपूर्ण है।