হ্যাশিং, HMAC ও ডিজিটাল সিগনেচার

১ · হ্যাশিং রিক্যাপ — শুধু Integrity, Authenticity নয়

L01-এ আমরা দেখেছিলাম কীভাবে একটি ক্রিপ্টোগ্রাফিক হ্যাশ ফাংশন যেকোনো ইনপুট থেকে একটি নির্দিষ্ট-দৈর্ঘ্যের "ফিঙ্গারপ্রিন্ট" তৈরি করে — এবং ইনপুটে সামান্যতম পরিবর্তন আউটপুটকে সম্পূর্ণ বদলে দেয় (avalanche effect)। এটি চমৎকারভাবে integrity (ডেটা অপরিবর্তিত থাকা) প্রমাণ করে।

কিন্তু হ্যাশিং একটি সর্বজনীন, কী-বিহীন অ্যালগরিদম — যে কেউ (আক্রমণকারীসহ) যেকোনো বার্তার হ্যাশ কম্পিউট করতে পারে, এমনকি একটি দূষিতভাবে পরিবর্তিত বার্তারও। যদি কোনো আক্রমণকারী ট্রানজিটে বার্তা এবং তার সাথে সংযুক্ত হ্যাশ — দুটোই বদলে দিতে পারে, তাহলে শুধু হ্যাশ তুলনা করলে এটি ধরা পড়বে না। এখানেই একটি সিক্রেট (HMAC) বা একটি প্রাইভেট কী (ডিজিটাল সিগনেচার) প্রয়োজন হয় — যা আক্রমণকারীর কাছে নেই — চেকটিকে সত্যিকারের tamper-resistant করতে।

২ · HMAC — হ্যাশ + সিক্রেট কী = Authenticity

HMAC (Hash-based Message Authentication Code)HMACএকটি হ্যাশ ফাংশনকে একটি গোপন কী-এর সাথে একত্রিত করে — শুধুমাত্র সেই কী জানা কেউই একটি নির্দিষ্ট বার্তার জন্য বৈধ HMAC তৈরি করতে পারে, যা authenticity ও integrity উভয়ই প্রমাণ করে। একটি হ্যাশকে একটি সিক্রেট কী-এর সাথে একত্রিত করে এমনভাবে যে, শুধুমাত্র সেই সিক্রেট জানা কেউই একটি নির্দিষ্ট বার্তার জন্য বৈধ HMAC তৈরি করতে পারে। কোনো আক্রমণকারী ট্রানজিটে বার্তা বদলে দিলেও, সিক্রেট না জানায় সে সেই পরিবর্তিত বার্তার জন্য একটি মিলে-যাওয়া HMAC তৈরি করতে পারবে না — রিসিভার recompute করে তুলনা করলেই অমিল ধরা পড়ে।

নিচের কোড সেলটি real, কার্যকরী stdlib hmac মডিউল ব্যবহার করে — কোনো সিমুলেশন নয়। এটি দেখায় একটি বৈধ HMAC কীভাবে সঠিকভাবে ভেরিফাই হয়, এবং একটি ট্যাম্পার-করা বার্তার HMAC কীভাবে মিলতে ব্যর্থ হয় (L01-এর হ্যাশ-তুলনা প্যাটার্নের ঠিক একই ধরনের, শুধু একটি সিক্রেট কী দিয়ে বর্ধিত)।

import hmac
import hashlib

secret_key = b"abcltech-shared-api-secret"   # শুধুমাত্র sender ও receiver জানে

# --- ধাপ ১: sender আসল বার্তা পাঠানোর সময় HMAC গণনা করে সংযুক্ত করে ---
original_message = b"transfer:1000:to:account_42"
sent_hmac = hmac.new(secret_key, original_message, hashlib.sha256).hexdigest()

print("প্রেরিত বার্তা:", original_message.decode())
print("প্রেরিত HMAC:  ", sent_hmac)
print()

# --- ধাপ ২ক: বার্তাটি অপরিবর্তিত অবস্থায় রিসিভারের কাছে পৌঁছালে ---
received_message_ok = original_message
recomputed_hmac_ok = hmac.new(secret_key, received_message_ok, hashlib.sha256).hexdigest()
print("অপরিবর্তিত বার্তার recompute করা HMAC মিলছে কি?  ",
      hmac.compare_digest(recomputed_hmac_ok, sent_hmac))

# --- ধাপ ২খ: ট্রানজিটে কেউ বার্তাটি বদলে দিলে (শুধু amount পরিবর্তিত) ---
received_message_tampered = b"transfer:9000:to:account_42"
recomputed_hmac_tampered = hmac.new(secret_key, received_message_tampered, hashlib.sha256).hexdigest()
print("পরিবর্তিত বার্তার recompute করা HMAC মিলছে কি?    ",
      hmac.compare_digest(recomputed_hmac_tampered, sent_hmac))

৩ · ডিজিটাল সিগনেচার — অ্যাসিমেট্রিক ক্রিপ্টো দিয়ে Publicly-Verifiable Authenticity

ডিজিটাল সিগনেচার (Digital Signature)Digital Signatureঅ্যাসিমেট্রিক ক্রিপ্টো ব্যবহার করে — প্রেরক তার প্রাইভেট কী দিয়ে সাইন করে, যে কেউ প্রেরকের পাবলিক কী দিয়ে ভেরিফাই করতে পারে — কোনো শেয়ার্ড সিক্রেট ছাড়াই। HMAC-এর মতো একটি সিক্রেট কী শেয়ার করার বদলে অ্যাসিমেট্রিক ক্রিপ্টো ব্যবহার করে: প্রেরক তার প্রাইভেট কী দিয়ে বার্তায় সাইন করেন, এবং যে কেউ প্রেরকের পাবলিক কী দিয়ে সেই সিগনেচার ভেরিফাই করতে পারেন। এর সুবিধা: কোনো পূর্ব-শেয়ার্ড সিক্রেটের প্রয়োজন নেই — যে কোনো সংখ্যক অজানা ভেরিফায়ার প্রেরকের সাথে আগে থেকে কোনো সম্পর্ক ছাড়াই যাচাই করতে পারে। ক্লাসিক ব্যবহার: সফটওয়্যার আপডেট সাইনিং (L28-এর সাথে সম্পর্কিত) — ভেন্ডর একবার সাইন করেন, লক্ষ লক্ষ ব্যবহারকারী সহজেই ভেরিফাই করতে পারেন।

৪ · কোনটি কখন — HMAC বনাম ডিজিটাল সিগনেচার