Vocdoni ने एक नया DKG प्रोटोकॉल तैयार किया है, जो डिज़ाइन से ही नॉन-इंटरैक्टिव है, व्यवहार में संचालन के स्तर पर एसिंक्रोनस है, और मानक क्रिप्टोग्राफ़िक प्रिमिटिव से बना है।
Jordi Pinyana
· पढ़ने में 7 मिनट
थ्रेशोल्ड होमोमॉर्फिक एन्क्रिप्शन DAVINCI मतदान प्रोटोकॉल का एक अहम बुनियादी हिस्सा है। इससे यह पक्का होता है कि कोई भी एक पक्ष अकेले वोट के परिणाम डिक्रिप्ट न कर सके: डिक्रिप्शन कुंजी कई स्वतंत्र नोड में बँटी रहती है, और परिणाम तभी डिक्रिप्ट हो पाते हैं जब उनमें से पर्याप्त नोड मिलकर काम करें।
लेकिन डिक्रिप्शन से पहले उन नोड को मिलकर वह कुंजी बनानी होती है। इसी प्रक्रिया को Distributed Key Generation (DKG) कहते हैं। हम DKG का ऐसा रूप बना रहे हैं जो खास तौर पर blockchain के माहौल के लिए डिज़ाइन किया गया है, जहाँ हर प्रतिभागी को on-chain स्वीकार होने से पहले यह साबित करना होता है कि उसका योगदान सही है।
DAVINCI मतदान प्रक्रिया की गोपनीयता थ्रेशोल्ड होमोमॉर्फिक एन्क्रिप्शन स्कीम से पक्की करता है। खास तौर पर, elliptic curve पर threshold ElGamal cryptosystem इस्तेमाल होता है। एन्क्रिप्टेड संदेशों को आपस में मिलाकर मूल plaintext के योग का एन्क्रिप्शन पाया जा सकता है, और इसके लिए उन्हें डिक्रिप्ट करने की ज़रूरत नहीं पड़ती। इस स्कीम से किसी खास ciphertext को डिक्रिप्ट किया जा सकता है और थ्रेशोल्ड गुप्त कुंजी कभी उजागर नहीं होती, यानी आखिरी गिनती डिक्रिप्ट हो जाती है जबकि हर मतपत्र गोपनीय बना रहता है।
NI-DKG एक blockchain-नेटिव प्रोटोकॉल है, जिसे पूरी तरह नॉन-इंटरैक्टिव रखने के लिए इस तरह बनाया गया है कि सही होने की जाँच जमा करने के वक्त ही ZK प्रमाण से हो जाए।
शिकायत के चरणों और विवाद के दौरों के बजाय, हर प्रतिभागी को जमा करते ही यह साबित करना होता है कि उसका योगदान सही है। स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट प्रमाण की जाँच तुरंत करता है: वैध सबमिशन स्वीकार होते हैं, गलत वहीं खारिज हो जाते हैं। न कोई आगे-पीछे की बातचीत होती है, न बाद में चुनौती देने की गुंजाइश। और चूँकि पूरा ट्रांसक्रिप्ट on-chain दर्ज रहता है, इसलिए हमें सार्वजनिक सत्यापन क्षमता भी मिलती है।
डिज़ाइन से ही नॉन-इंटरैक्टिव होने के अलावा, NI-DKG प्रोटोकॉल व्यवहार में संचालन के स्तर पर एसिंक्रोनस भी है। इसके चरण नाज़ुक जवाबी समय-सीमाओं के बजाय ब्लॉक नंबर से तय होते हैं।
आज के blockchain-आधारित DKG प्रोटोकॉल विवाद के चरणों पर टिके हैं: अगर किसी नोड को खराब डेटा मिले, तो वह on-chain शिकायत दर्ज कराता है, और आरोपित को तय समय-सीमा में जवाब देना होता है। इससे और दौर जुड़ते हैं, gas की लागत बढ़ती है और हमले की सतह चौड़ी होती है: ईमानदार नोड सिर्फ़ देर से जवाब देने पर बाहर हो सकते हैं, और बदनीयत लोग प्रक्रिया अटकाने के लिए बेमतलब शिकायतें दर्ज करा सकते हैं। पूरी तरह एसिंक्रोनस DKG पर हाल के अकादमिक काम ने प्रभावशाली सैद्धांतिक नतीजे दिए हैं, लेकिन वे प्रोटोकॉल बहुत पेचीदा हैं।
सबसे अहम बात, NI-DKG पूरी तरह जाने-पहचाने मानक क्रिप्टोग्राफ़िक प्रिमिटिव से बना है। हम कोई नई धारणा नहीं जोड़ते, बल्कि जमी-जमाई तकनीकों को ज़्यादा व्यावहारिक तरीके से इस्तेमाल करते हैं। यह प्रोटोकॉल एक व्यावहारिक और ज़मीनी बीच का रास्ता अपनाता है: पूरी तरह एसिंक्रोनस रचनाओं से सरल, फिर भी सीधे-सादे सिंक्रोनस स्कीमों से ज़्यादा मज़बूत। यह अपने नीचे चल रही blockchain का टाइमिंग मॉडल अपनाता है, जो on-chain एप्लिकेशन के लिए स्वाभाविक है, और उसके साथ पहले से तैयार zero-knowledge प्रमाण जोड़कर शिकायत की इंटरैक्टिव प्रक्रिया हटा देता है, जो मौजूदा ढाँचों की एक आम कमज़ोरी है। नतीजा एक ज़्यादा सुरक्षित प्रोटोकॉल है, जो असल दुनिया में इस्तेमाल के लिए खूब जँचता है।
जनरेशन
(n, t) पोस्ट करता है।n नोड चुने जाते हैं, और अगर नीति पूरी न हो तो प्रक्रिया रोक दी जाती है।PK और निजी टुकड़ों के कमिटमेंट निकालता है, और इन्हें सही होने के ZK प्रमाण के साथ blockchain पर पोस्ट करता है।
डिक्रिप्शन
(C1, C2) राउंड की पहचान के साथ प्रकाशित होता है। नोड को पता रहता है कि ऐसे ciphertext कब प्रकाशित होते हैं।C1 का आंशिक डिक्रिप्शन प्रकाशित करते हैं, साथ में discrete logarithm की बराबरी का प्रमाण।t या उससे ज़्यादा आंशिक डिक्रिप्शन प्रकाशित हो जाएँ, तो संदेश वापस पाने के लिए स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट कॉल किया जा सकता है।
कुंजी का वैकल्पिक खुलासा
ध्यान दें कि कुंजी का खुलासा DAVINCI प्रोटोकॉल का हिस्सा नहीं है। आम तौर पर इसकी ज़रूरत नहीं पड़ती, क्योंकि गुप्त कुंजी प्रकाशित किए बिना भी डिक्रिप्शन चरण को साबित किया जा सकता है।
t या उससे ज़्यादा मान जमा हो जाएँ, तो कोई भी गुप्त कुंजी निकाल सकता है।
यह प्रोटोकॉल पूरे जीवनचक्र को समेटता है: कुंजी जनरेशन, थ्रेशोल्ड डिक्रिप्शन और कुंजी का वैकल्पिक खुलासा। हर चरण पर स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट तालमेल और सत्यापन की परत का काम करता है, जबकि zero-knowledge प्रमाण भारी क्रिप्टोग्राफ़िक जाँचें off-chain ले जाते हैं। ज़िम्मेदारियों का बँटवारा साफ़ है: blockchain क्रम और सार्वजनिक रिकॉर्ड संभालती है। प्रमाण प्रणाली सही होने की गारंटी देती है।
इसके क्रिप्टोग्राफ़िक बुनियादी हिस्से ये हैं:
सर्किट:
| चरण | मकसद | आउटपुट / क्या साबित होता है |
|---|---|---|
| जनरेशन चरण 4: मुख्य DKG | हर प्रतिभागी के योगदान का प्रमाण | हर प्रतिभागी का DKG योगदान वैध है। |
| जनरेशन चरण 5: गुप्त टुकड़े और सार्वजनिक कुंजी निकालना | समापन | आखिरी सार्वजनिक कुंजी और टुकड़ों के कमिटमेंट सही तरीके से निकाले गए हैं। |
| डिक्रिप्शन चरण 2: आंशिक डिक्रिप्शन का प्रकाशन | आंशिक डिक्रिप्शन + DLEQ प्रमाण (हर नोड के लिए) | हर नोड का आंशिक डिक्रिप्शन सही है और उसके साथ सही होने का DLEQ प्रमाण रहता है। |
| डिक्रिप्शन चरण 3: डिक्रिप्शन | आंशिक डिक्रिप्शन जोड़कर → plaintext | वैध आंशिक डिक्रिप्शन जोड़ने पर सही plaintext मिलता है। |
| कुंजी का वैकल्पिक खुलासा, चरण 2: गुप्त कुंजी के टुकड़े देना | टुकड़े बनाम कमिटमेंट की जाँच (हर नोड के लिए) | हर नोड साबित करता है कि उसका उजागर किया टुकड़ा पहले प्रकाशित कमिटमेंट से मेल खाता है। |
| कुंजी का वैकल्पिक खुलासा, चरण 3: गुप्त कुंजी निकालना | t टुकड़ों से गुप्त कुंजी दोबारा बनाना | थ्रेशोल्ड (t) टुकड़ों से गुप्त कुंजी दोबारा बनाना सही है। |
चूँकि चरण ब्लॉक नंबर से बँधे हैं, इसलिए प्रोटोकॉल अपनी host chain की आंशिक सिंक्रोनी अपना लेता है। on-chain सत्यापन भी स्केलिंग की पाबंदियाँ लगाता है, फिर भी पेपर में बताई गई इनपुट घटाने की रणनीतियों के साथ हम व्यावहारिक तौर पर 40-50 प्रतिभागियों की समितियाँ संभाल सकते हैं। ज़्यादातर व्यावहारिक इस्तेमाल के लिए जितना दायरा चाहिए, यह उससे कहीं ज़्यादा है।
हालाँकि यह DKG लचीला है और दूसरी एन्क्रिप्शन स्कीमों के मुताबिक ढाला जा सकता है, BN254 पर Groth16 इस्तेमाल करने का मतलब है कि सबसे कारगर विकल्प वही एन्क्रिप्शन स्कीम है जो BN254 scalar field पर बनी हो, यानी BabyJubJub curve वाली।
प्रोटोकॉल का डिज़ाइन पूरा हो चुका है। एक ड्राफ़्ट रिसर्च पेपर पूरी रचना बताता है, सर्किट का विस्तृत ब्यौरा देता है और on-chain लागत घटाने की रणनीतियों का विश्लेषण करता है। अगला कदम तय EVM चेन पर इंप्लीमेंटेशन और बेंचमार्किंग है।
बुनियादी स्कीमा जाँचने के लिए एक Golang PoC यहाँ है।
पूरा पेपर यहाँ उपलब्ध है।
यह open source है। अगर आप योगदान देना चाहें, तो हमसे संपर्क करें, चाहे डेवलपमेंट से, विचारों से, संसाधनों से या आर्थिक मदद से।
अगर छात्र सिर्फ़ अपने विश्वविद्यालय के पहचान पत्र से किसी बाध्यकारी चुनाव में वोट डाल सकें, वह भी पूरी गोपनीयता और सत्यापन क्षमता के साथ और बिना कुछ डाउनलोड किए, तो कैसा हो? UPC और DAVINCI प्रोटोकॉल ने ठीक यही कर दिखाया। पूरा केस स्टडी अब उपलब्ध है।
Lucas
पढ़ने में 6 मिनट
Vocdoni App 2.3 में भारित मतदान, वोट डेलिगेशन और लाइव मतदाता सूचियाँ आ रही हैं, ताकि असल दुनिया के गवर्नेंस तरीके, हाइब्रिड मतदान समेत, आसानी से चल सकें।
Ferran
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पिछले कुछ सालों से Vocdoni ने मतदान Vochain पर चलाया है, जो खास मतदान के लिए गढ़ी गई हमारी L1 blockchain है। हर blockchain की तरह इसने भी हमें एक बड़ी ताकत दी:…
Pau Escrich
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