Euler Phi Function in Cryptography in Hindi: परिभाषा, गणना और उपयोग

Euler Phi Function in Cryptography: परिभाषा, गणना और उपयोग

परिचय

Euler Phi Function (जिसे **Euler's Totient Function** भी कहा जाता है) क्रिप्टोग्राफी (Cryptography) में एक महत्वपूर्ण संख्यात्मक सिद्धांत (Number Theory) की अवधारणा है। यह फंक्शन किसी संख्या n के उन धनात्मक पूर्णांकों (positive integers) की संख्या को दर्शाता है जो n के साथ सह-अपरिपूर्ण (Coprime) होते हैं।

क्रिप्टोग्राफी में **Euler Phi Function** का उपयोग **RSA एल्गोरिदम**, **मॉड्यूलर इन्वर्स**, और **Key Generation** जैसी तकनीकों में किया जाता है।

1. Euler's Totient Function क्या है?

Euler Phi Function, जिसे (phi(n)) से दर्शाया जाता है, निम्नलिखित नियमों का पालन करता है:

(phi(n)) = उन संख्याओं की संख्या जो **1 से n** के बीच हैं और **n के साथ सह-अपरिपूर्ण (Coprime) हैं**।
यदि ( n ) एक प्राइम संख्या है, तो (phi(n) = n - 1) होगा क्योंकि 1 से ( n-1 ) तक की सभी संख्याएँ ( n ) के साथ सह-अपरिपूर्ण होती हैं।
यदि ( n ) दो प्राइम संख्याओं ( p ) और ( q ) का गुणनफल है, तो:

[ phi(n) = (p-1) imes (q-1) ]

उदाहरण:

यदि ( n = 9 ), तो (phi(9)) निकालने के लिए उन संख्याओं को गिनें जो 9 के साथ सह-अपरिपूर्ण हैं:

( 1, 2, 4, 5, 7, 8 ) ⇒ कुल 6 संख्याएँ सह-अपरिपूर्ण हैं।

तो, **(phi(9) = 6)** होगा।

2. Euler Phi Function की गणना

2.1 यदि ( n ) एक प्राइम संख्या है

यदि ( n ) एक प्राइम संख्या ( p ) है, तो:

[ phi(p) = p - 1 ]

उदाहरण: यदि ( p = 7 ), तो:

[ phi(7) = 7 - 1 = 6 ]

2.2 यदि ( n ) दो प्राइम संख्याओं का गुणनफल है

यदि ( n = p imes q ) (जहाँ ( p ) और ( q ) प्राइम हैं), तो:

[ phi(n) = (p - 1) imes (q - 1) ]

उदाहरण: यदि ( n = 7 imes 11 ):

[ phi(77) = (7 - 1) imes (11 - 1) = 6 imes 10 = 60 ]

2.3 यदि ( n ) एक पूर्णांक है और उसके अभाज्य गुणनखंड ज्ञात हैं

(phi(n)) की सामान्य गणना का फार्मूला:

[ phi(n) = n imes prod_{p | n} left(1 - frac{1}{p} ight) ]

जहाँ **p** वे प्राइम संख्या हैं जो ( n ) को विभाजित करती हैं।

3. क्रिप्टोग्राफी में Euler Phi Function का उपयोग

3.1 RSA एल्गोरिदम में उपयोग

RSA एल्गोरिदम में **Euler Phi Function** का उपयोग कुंजी उत्पन्न (Key Generation) करने के लिए किया जाता है। RSA में दो प्राइम संख्या **p** और **q** ली जाती हैं और उनका गुणनफल **n** को सार्वजनिक कुंजी (Public Key) के रूप में उपयोग किया जाता है।

( n = p imes q )
( phi(n) = (p-1) imes (q-1) )
सार्वजनिक कुंजी **e** को (phi(n)) के साथ सह-अपरिपूर्ण होना चाहिए।
गुप्त कुंजी **d** निकालने के लिए **Modular Inverse** का उपयोग किया जाता है।

3.2 मॉड्यूलर इन्वर्स (Modular Inverse)

Euler Phi Function का उपयोग **Modular Inverse** निकालने के लिए किया जाता है। यदि ( e ) और ( phi(n) ) सह-अपरिपूर्ण हैं, तो हम ( e^{-1} ) निकाल सकते हैं:

[ d = e^{-1} mod phi(n) ]

3.3 डिजिटल सिग्नेचर (Digital Signatures)

डिजिटल सिग्नेचर में सुरक्षित संदेश हस्ताक्षर करने और सत्यापन के लिए **Euler Phi Function** आवश्यक होता है।

4. उदाहरण: RSA कुंजी निर्माण

चरण 1: दो प्राइम संख्या चुनें

मान लीजिए, हमने **p = 17** और **q = 19** को चुना।

चरण 2: ( n ) और ( phi(n) ) की गणना

[ n = 17 imes 19 = 323 ]

[ phi(323) = (17-1) imes (19-1) = 16 imes 18 = 288 ]

चरण 3: एक सार्वजनिक कुंजी e चुनें

हमें ऐसा **e** चाहिए जो **1 < e < (phi(n))** हो और (phi(n)) के साथ सह-अपरिपूर्ण हो। मान लें, हमने **e = 5** चुना।

चरण 4: गुप्त कुंजी d निकालें

[ d = e^{-1} mod phi(n) ]

Extended Euclidean Algorithm से:

[ d = 173 ]

चरण 5: सार्वजनिक और गुप्त कुंजी

**Public Key (e, n) = (5, 323)**
**Private Key (d, n) = (173, 323)**

निष्कर्ष

Euler Phi Function क्रिप्टोग्राफी में विशेष रूप से **RSA एल्गोरिदम**, **मॉड्यूलर इन्वर्स**, और **डिजिटल सिग्नेचर** के लिए महत्वपूर्ण है। इसकी समझ सुरक्षित संचार प्रणाली विकसित करने के लिए आवश्यक है।