স্থানীয় ব্লকচেইন প্রযুক্তি ব্যবহার করে অফলাইন ডিজিটাল মুদ্রা সমাধান

সূচিপত্র

1. ভূমিকা

সেন্ট্রাল ব্যাংক ডিজিটাল কারেন্সি (সিবিডিসি)-এর অফলাইন কার্যকারিতা ডিজিটাল মুদ্রা নকশার অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ চ্যালেঞ্জ। যদিও বেশিরভাগ আধুনিক লেনদেন অনলাইনে ঘটে, তৃতীয় পক্ষের যোগাযোগ যখন অনুপলব্ধ থাকে তখনও ভৌত নগদ অপরিহার্য। তাই একটি সিবিডিসি-কে অবশ্যই ডাবল স্পেন্ডিং, অস্বীকার অক্ষমতা, জাল করা অসম্ভব এবং পুনরায় আক্রমণ সহ গুরুত্বপূর্ণ চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করার পাশাপাশি নগদের অফলাইন ক্ষমতাগুলো প্রতিলিপি করতে হবে।

এই গবেষণা হার্ডওয়্যার-এমবেডেড কী দ্বারা সুরক্ষিত স্থানীয় ব্লকচেইনে সংরক্ষিত সিরিয়ালাইজড কয়েন ব্যবহার করে একটি নতুন সমাধান প্রস্তাব করে। সিস্টেমটি দুটি ধরনের কয়েন সমর্থন করে: হট কয়েন (হারিয়ে গেলে পুনরুদ্ধারযোগ্য) এবং কোল্ড কয়েন (অপুনরুদ্ধারযোগ্য, ভৌত নগদের মতো)।

2. প্রযুক্তিগত কাঠামো

2.1 স্থানীয় ব্লকচেইন স্থাপত্য

স্থানীয় ব্লকচেইন ব্যবহারকারীর ডিভাইসে (যেমন, স্মার্টফোন) কাজ করে এবং কয়েন লেনদেনের একটি বিতরণ করা লেজার বজায় রাখে। প্রতিটি ডিভাইসে সুরক্ষিত হার্ডওয়্যার উপাদানের মধ্যে এমবেডেড ক্রিপ্টোগ্রাফিক কী থাকে, যা টেম্পার-প্রতিরোধী সুরক্ষা প্রদান করে। ব্লকচেইন প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সুরক্ষা বাড়ানোর জন্য ক্রমাগত নতুন ব্লক মাইন করে।

2.2 কয়েন সিরিয়ালাইজেশন প্রক্রিয়া

কয়েনগুলি অনন্য সিরিয়াল নম্বর দিয়ে তৈরি করা হয় যা ট্র্যাকিং এবং যাচাইকরণ সক্ষম করে। যখন আংশিক পেমেন্ট ঘটে, সিরিয়ালাইজেশন সিস্টেম মূল কয়েনের অখণ্ডতা বজায় রাখার সময় ডেরিভেটিভ সিরিয়াল তৈরি করে। এই পদ্ধতিটি নিশ্চিত করে যে প্রতিটি কয়েন ইউনিট তার জীবনচক্র জুড়ে স্বতন্ত্রভাবে সনাক্তযোগ্য থাকে।

2.3 সুরক্ষা প্রোটোকল

সিস্টেমটি ক্রিপ্টোগ্রাফিক স্বাক্ষর, হার্ডওয়্যার-ভিত্তিক কী স্টোরেজ এবং বিতরণকৃত কনসেনসাস প্রক্রিয়া সহ একাধিক সুরক্ষা স্তর নিয়োগ করে। প্রতিটি লেনদেনের জন্য স্থানীয় ব্লকচেইন নেটওয়ার্ক দ্বারা বৈধতা প্রাপ্ত ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রমাণ প্রয়োজন, যা অননুমোদিত খরচ প্রতিরোধ করে এবং লেনদেনের অখণ্ডতা নিশ্চিত করে।

3. বাস্তবায়ন বিবরণ

3.1 হট বনাম কোল্ড কয়েন স্থাপত্য

দ্বৈত-কয়েন সিস্টেম বিভিন্ন ব্যবহারের ক্ষেত্রে নমনীয়তা প্রদান করে:

• হট কয়েন: কেন্দ্রীয় কর্তৃপক্ষের গ্যারান্টি দ্বারা সমর্থিত পুনরুদ্ধারযোগ্য ডিজিটাল মুদ্রা। চুরির সুরক্ষা সহ দৈনন্দিন লেনদেনের জন্য উপযুক্ত।
• কোল্ড কয়েন: কোন পুনরুদ্ধার প্রক্রিয়া ছাড়াই বাহক যন্ত্র, ভৌত নগদের বৈশিষ্ট্য অনুকরণ করে। গোপনীয়তা-কেন্দ্রিক লেনদেনের জন্য আদর্শ।

3.2 গাণিতিক কাঠামো

সুরক্ষা মডেল ক্রিপ্টোগ্রাফিক আদিম এবং কনসেনসাস অ্যালগরিদমের উপর নির্ভর করে। ডাবল-স্পেন্ডিং প্রতিরোধ প্রক্রিয়া ক্রিপ্টোগ্রাফিক কমিটমেন্ট এবং জিরো-নলেজ প্রুফ ব্যবহার করে:

ধরা যাক $C_i$ সিরিয়াল $S_i$ সহ একটি কয়েনকে প্রতিনিধিত্ব করে, এবং $T_{ij}$ ব্যবহারকারী $i$ থেকে ব্যবহারকারী $j$ -এর একটি লেনদেনকে প্রতিনিধিত্ব করে। বৈধতা ফাংশন $V(T_{ij})$ অবশ্যই সন্তুষ্ট করবে:

$$V(T_{ij}) = \begin{cases} 1 & \text{if } \text{VerifySignature}(T_{ij}, K_i) \land \neg\text{IsDoubleSpent}(C_i) \\ 0 & \text{otherwise} \end{cases}$$

যেখানে $K_i$ ব্যবহারকারীর প্রাইভেট কীকে প্রতিনিধিত্ব করে, এবং ডাবল-স্পেন্ডিং চেক নিশ্চিত করে যে প্রতিটি কয়েন স্থানীয় ব্লকচেইন কনসেনসাসের মধ্যে শুধুমাত্র একবার ব্যয় করা হয়েছে।

3.3 পরীক্ষামূলক ফলাফল

সিমুলেটেড অফলাইন পরিবেশে পরিচালিত পরীক্ষায় প্রদর্শিত হয়েছে:

• লেনদেন সাফল্যের হার: সম্পূর্ণ অফলাইন মোডে ৯৯.২%
• ডাবল-স্পেন্ডিং প্রতিরোধ: নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষায় ১০০% কার্যকারিতা
• লেনদেন প্রক্রিয়াকরণ সময়: পিয়ার-টু-পিয়ার স্থানান্তরের জন্য <২ সেকেন্ড
• ব্যাটারি প্রভাব: অবিচ্ছিন্ন মাইনিংয়ের সময় অতিরিক্ত খরচ <৫%

কোড বাস্তবায়ন উদাহরণ

class OfflineCBDC:
    def __init__(self, device_id, private_key):
        self.device_id = device_id
        self.private_key = private_key
        self.local_blockchain = LocalBlockchain()
        self.coin_serializer = CoinSerializer()
    
    def mint_coin(self, amount, coin_type):
        serial = self.coin_serializer.generate_serial()
        coin_data = {
            'serial': serial,
            'amount': amount,
            'type': coin_type,
            'timestamp': time.time()
        }
        signature = self.sign_data(coin_data)
        return {'coin': coin_data, 'signature': signature}
    
    def verify_transaction(self, transaction):
        # Verify signature and check for double-spending
        if not self.verify_signature(transaction):
            return False
        if self.local_blockchain.check_double_spend(transaction['coin']):
            return False
        return True
    
    def process_payment(self, recipient_public_key, amount):
        transaction = self.create_transaction(recipient_public_key, amount)
        if self.verify_transaction(transaction):
            self.local_blockchain.add_transaction(transaction)
            return True
        return False

4. বিশ্লেষণ ও আলোচনা

প্রস্তাবিত অফলাইন সিবিডিসি সমাধান ডিজিটাল মুদ্রা প্রযুক্তিতে একটি উল্লেখযোগ্য অগ্রগতির প্রতিনিধিত্ব করে, যা সেন্ট্রাল ব্যাংক ডিজিটাল মুদ্রা বাস্তবায়নের অন্যতম স্থায়ী চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করে। হার্ডওয়্যার-সুরক্ষিত কী সহ স্থানীয় ব্লকচেইন প্রযুক্তির সুবিধা নিয়ে, এই পদ্ধতিটি অনলাইন সিস্টেমের তুলনীয় সুরক্ষা গ্যারান্টি বজায় রাখার পাশাপাশি অফলাইন লেনদেনের জন্য একটি শক্তিশালী কাঠামো প্রদান করে।

এই গবেষণা ব্লকচেইন প্রযুক্তির মৌলিক কাজের উপর গড়ে উঠেছে, বিশেষ করে সাতোশি নাকামোটোর বিটকয়িন হোয়াইটপেপার (২০০৮), যা প্রথমবারের মতো ডিজিটাল মুদ্রার জন্য বিতরণকৃত কনসেনসাসের সম্ভাবনা প্রদর্শন করেছিল। যাইহোক, বিটকয়িনের শক্তি-নিবিড় প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক কনসেনসাসের বিপরীতে, স্থানীয় ব্লকচেইন পদ্ধতি সুরক্ষা বজায় রাখার সময় মোবাইল ডিভাইসের সীমাবদ্ধতার জন্য অপ্টিমাইজ করে। দ্বৈত কয়েন স্থাপত্য (হট/কোল্ড কয়েন) আধুনিক ক্রিপ্টোগ্রাফিক কৌশল থেকে অনুপ্রেরণা নেয়, বেন-সাসন এবং সহকর্মীদের (২০১৪) zk-SNARKs গবেষণায় আলোচিত হিসাবে।

উরুগুয়ের ই-পেসো প্রকল্প (সারমিয়েন্টো, ২০২২) এর মতো বিদ্যমান অফলাইন পেমেন্ট সমাধানের তুলনায়, এই পদ্ধতিটি অবিচ্ছিন্ন স্থানীয় মাইনিং এবং হার্ডওয়্যার-ভিত্তিক কী সুরক্ষার মাধ্যমে উন্নত সুরক্ষা অফার করে। গাণিতিক কাঠামো ক্রিপ্টোগ্রাফিক সঠিকতা নিশ্চিত করার পাশাপাশি ভোক্তা ডিভাইসে ব্যবহারিক কর্মক্ষমতা বজায় রাখে। সমাধানটি শুধুমাত্র পেমেন্ট কার্যকারিতার বাইরে বাস্তব সুবিধা প্রদান করে, সম্ভাব্যভাবে পরিচয় ব্যবস্থা এবং অন্যান্য পরিষেবাগুলির সাথে একীভূত হয়ে, পূর্ববর্তী ই-ক্যাশ ব্যর্থতায় উল্লিখিত সার্বজনীন গ্রহণযোগ্যতার চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করে (বাটিজ-লাজো এবং মোরেটা, ২০১৬)।

একটি প্রযুক্তিগত দৃষ্টিকোণ থেকে, স্থানীয় ব্লকচেইন স্থাপত্য মোবাইল ডিভাইসের সীমিত পরিবেশে বিতরণকৃত সিস্টেম নীতির একটি উদ্ভাবনী প্রয়োগের প্রতিনিধিত্ব করে। অবিচ্ছিন্ন মাইনিং প্রক্রিয়া, হালকা ওজনের হলেও, চলমান সুরক্ষা উন্নতি প্রদান করে যা বিকশিত হুমকির মডেলগুলির সাথে খাপ খায়। এই পদ্ধতিটি আর্থিক অ্যাপ্লিকেশনে হার্ডওয়্যার-ভিত্তিক সুরক্ষার ব্যবহারিক কার্যক্ষমতা প্রদর্শন করে, সিবিডিসি নকশায় সুরক্ষিত উপাদান একীকরণের উপর ব্যাংক ফর ইন্টারন্যাশনাল সেটেলমেন্টস (বিআইএস) এর সাম্প্রতিক গবেষণার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি বাস্তব-বিশ্বের অবস্থায় সিস্টেমের কার্যকারিতা প্রদর্শন করে, ডাবল-স্পেন্ডিং প্রতিরোধে বিশেষ সাফল্যের সাথে – যেকোনো অফলাইন ডিজিটাল মুদ্রা সিস্টেমের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োজনীয়তা। ন্যূনতম ব্যাটারি প্রভাব মোবাইল স্থাপনার জন্য একটি প্রধান উদ্বেগের সমাধান করে, দৈনন্দিন ব্যবহারের জন্য সমাধানটিকে ব্যবহারিক করে তোলে। ভবিষ্যতের কাজ অফলাইন ক্ষমতা বজায় রাখার সময় গোপনীয়তা বাড়ানোর জন্য সুরক্ষিত মাল্টি-পার্টি কম্পিউটেশনের মতো উদীয়মান প্রযুক্তিগুলির সাথে একীকরণ অন্বেষণ করতে পারে।

5. ভবিষ্যতের প্রয়োগ

অফলাইন সিবিডিসির জন্য স্থানীয় ব্লকচেইন পদ্ধতির বেশ কয়েকটি প্রতিশ্রুতিশীল প্রয়োগ এবং উন্নয়নের দিক রয়েছে:

• দুর্যোগ সহনশীলতা: অবিশ্বস্ত ইন্টারনেট সংযোগ বা প্রাকৃতিক দুর্যোগের সময় এলাকায় স্থাপনা
• সীমান্ত-পার পেমেন্ট: মুদ্রা রূপান্তর সহ অফলাইন আন্তর্জাতিক লেনদেন সহজতর করা
• আইওটি ইন্টিগ্রেশন: অফলাইন পরিবেশে মেশিন-টু-মেশিন পেমেন্ট সক্ষম করা
• গোপনীয়তা উন্নতি: লেনদেনের গোপনীয়তার জন্য জিরো-নলেজ প্রুফের সাথে একীকরণ
• স্মার্ট কন্ট্র্যাক্ট ক্ষমতা: শর্তসাপেক্ষ পেমেন্টের জন্য সীমিত অফলাইন স্মার্ট কন্ট্র্যাক্ট এক্সিকিউশন

ভবিষ্যতের গবেষণার দিকগুলির মধ্যে কোয়ান্টাম-প্রতিরোধী ক্রিপ্টোগ্রাফি একীকরণ, উন্নত গোপনীয়তা প্রোটোকল এবং বিভিন্ন সিবিডিসি সিস্টেমের মধ্যে আন্তঃপরিচালনযোগ্যতা মান অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

6. তথ্যসূত্র

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System
2. Buterin, V. (2019). Ethereum: A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform
3. Chu, J., et al. (2022). Offline Digital Payments: Challenges and Solutions
4. Garrat, R., and Shin, H. S. (2023). Token-based Money and Payments
5. Bátiz-Lazo, B., and Moretta, A. (2016). The Failure of Early E-cash Systems
6. Sarmiento, N. (2022). Uruguay's E-peso: Lessons from a CBDC Pilot
7. Ben-Sasson, E., et al. (2014). Zerocash: Decentralized Anonymous Payments from Bitcoin
8. Bank for International Settlements (2023). CBDC Technology Considerations