الحفاظ على البيانات بتشفير التشفير مهمة لم تكن أكثر أهمية مما هي عليه اليوم. سواء للحفاظ على المعلومات الشخصية أو السجلات التجارية الحساسة، فإن التشفير هو الدفاع الأول ضد الهجمات السيبرانية، خاصة في صناعات العملات المشفرة والمدفوعات
ثمّة نوعان شائعان من التشفير في التشفير هما التشفير المتماثل وغير المتماثل. في حين أن كلاهما يخدمان نفس الغرض، إلا أن لديهما أساليب مختلفة قليلاً في حماية البيانات.
إذن، ما الفرق بين التشفير المتماثل وغير المتماثل؟ وأيهما أفضل؟
الوجبات الرئيسية
- يعتمد التشفير المتماثل على مفتاح سري مشترك، بينما يستخدم التشفير غير المتماثل زوجًا من مفتاحين.
- يعالج التشفير غير المتماثل تحديات توزيع المفاتيح والتواصل الآمن مع أطراف غير معروفة.
- وتجد كلتا الطريقتين استخدامهما في التطبيقات الحديثة وتخدمان أغراضًا مختلفة اعتمادًا على مستوى الأمان والكفاءة المطلوبة.
التشفير غير المتماثل
التشفير المتماثل، المعروف أيضًا باسم تشفير المفتاح السري، هو أبسط طريقة لتشفير الرسائل. وهي تتضمن استخدام مفتاح واحد لكل من إجراءات التشفير وفك التشفير. يمكن أن يكون هذا المفتاح عبارة عن سلسلة من البتات، أو خوارزمية رياضية، أو مجموعة من الكلمات العشوائية التي لا يعرفها سوى المنشئ والمستقبل.
يتم استخدام نفس المفتاح من قبل الطرفين المرسل والمستقبل، ومن هنا جاء مصطلح “متماثل”. يتم الحفاظ على سرية المفتاح ويجب أن يتم تبادله بشكل آمن.
كيفية عمل التشفير المتماثل
تتضمن العملية ثلاث خطوات رئيسية:
إنشاء المفتاح
يتم إنشاء مفتاح سري باستخدام مولد أرقام عشوائي أو خوارزمية آمنة. يعتمد طول المفتاح على مستوى الأمان المطلوب من قبل المرسل والمستلم. بشكل عام، تُعتبر المفاتيح الأطول أكثر أمانًا، لأنها توفر المزيد من التركيبات الممكنة للمهاجم لتخمينها.
التشفير
يتم تقسيم رسالة النص العادي إلى كتل ذات حجم ثابت، ويتم تطبيق المفتاح السري على كل كتلة باستخدام عملية تسمى “التشفير”. يُشار إلى نتيجة هذه العملية بالنص المشفر.
فك التشفير
عندما يحصل المستلم على الرسالة المشفرة، فإنه يستخدم نفس المفتاح السري الذي يستخدمه المرسل لعكس عملية التشفير، والتي تتضمن تطبيق عملية فك التشفير على كل كتلة من النص المشفر لاسترداد الرسالة الأصلية.
مزايا
تقدم عملية التشفير المتماثل عدة مزايا للمستخدمين والمطورين:
- السرعة: خوارزمياتها فعالة من الناحية الحسابية ومثالية لتشفير كميات كبيرة من البيانات بسرعة.
- البساطة: إنها سهلة التنفيذ وتتطلب طاقة حسابية أقل من التشفير غير المتماثل.
- أمن الاتصالات: يضمن التواصل الآمن بين الأفراد الذين يمتلكون نفس المفتاح السري.
عيوب
وفي الوقت نفسه، فإن التشفير المتماثل له أيضًا حدوده:
- توزيع المفاتيح: التحدي الرئيسي في التشفير المتماثل هو توزيع المفتاح السري بشكل آمن على جميع الأطراف المعنية. يكون أمان النظام بأكمله في خطر إذا تم اختراق المفتاح.
- قابلية التوسع: هذه الطريقة غير قابلة للتطوير بالنسبة للشبكات الكبيرة أو السيناريوهات التي تحتاج فيها أطراف متعددة إلى التواصل بشكل آمن.
التشفير غير المتماثل
التشفير غير المتماثل، الذي يُشار إليه أيضًا باسم تشفير المفتاح العام، هو تقنية تشفير حديثة تستخدم زوجًا من المفتاحين العام والخاص. يكون المفتاح العام متاحًا لأي شخص، بينما يظل المفتاح الخاص سريًا. يقدم التشفير غير المتماثل حلاً لمشكلة توزيع المفاتيح التي يواجهها الأمن الرقمي المتماثل.
كيف يعمل التشفير غير المتماثل
في هذا النوع من خوارزمية التشفير، يتم تضمين نفس العمليات الثلاث. ولكن، بالمقارنة مع الطريقة المذكورة سابقًا، هناك اختلافات طفيفة:
إنشاء المفتاح
تبدأ العملية بإنشاء زوج مفاتيح – مفتاح عام ومفتاح سري. على الرغم من العلاقة الرياضية بينهما، لا يمكن استنتاج هذين المفتاحين من بعضهما البعض. ثم تتم مشاركة المفتاح العمومي مع أي شخص يريد التواصل بشكل آمن مع مالك المفتاح الخاص.
التشفير
لإرسال رسالة بشكل آمن في نموذج غير متماثل لأمن التشفير، يستخدم المرسل المفتاح العام للمستلم لتشفير الرسالة. تقوم هذه العملية بتحويل البيانات الأصلية إلى شفرة مشفرة، مما يجعلها غير قابلة للقراءة لأي شخص لا يملك المفتاح السري.
فك التشفير
يمكن لمتلقي البيانات المشفرة فقط استخدام المفتاح السري المقابل لفك تشفير الرسالة واسترداد النص الأصلي. ويضمن التشفير غير المتماثل أن الأطراف المخولة فقط هي التي يمكنها الوصول إلى المعلومات الهامة، مما يضيف طبقة إضافية من الأمان إلى عملية الاتصال.
مزايا
إليكم المزايا الرئيسية التي يوفرها هذا النوع من التشفير:
- توزيع المفاتيح: يلغي الحاجة إلى توزيع آمن للمفاتيح. يمكن مشاركة المفتاح العام مع الجميع، في حين يجب أن يظل المفتاح الخاص سراً.
- اتصال آمن: يضمن السرية والثقة بين الأطراف الذين لم يلتقوا من قبل أو لم يكن لديهم اتفاق مسبق على مفتاح سري مشترك.
- التوقيعات الرقمية: يمكّن من إنشاء توقيعات رقمية، مما يوفر المصداقية للمستندات الرقمية.
عيوب
ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لا تخلو من عيوبها:
- التعقيد الحسابي: خوارزمياتها مكثفة من الناحية الحسابية وأبطأ مقارنةً بالنهج المتماثل. وبالتالي، من الصعب نقل كميات كبيرة من البيانات باستخدام هذه الطريقة.
- طول المفتاح: أطوال المفاتيح الأطول مطلوبة لتوفير الأمان الكافي في التشفير غير المتماثل مقارنةً بالخوارزمية المتماثلة.
- إدارة المفاتيح: تتطلب هذه الطريقة إدارة دقيقة لأزواج المفاتيح لمنع الوصول غير المصرح به إلى المفاتيح الخاصة.
متى تستخدم التشفير المتماثل مقابل التشفير غير المتماثل؟
كلا النوعين من عمليات التشفير له نقاط قوته وضعفه، مما يجعلهما مناسبين لحالات الاستخدام المختلفة.
التشفير غير المتماثل أسرع وأكثر كفاءة، وهو مثالي للتعامل مع كميات كبيرة من البيانات. من ناحية أخرى، يوفر الترميز غير المتماثل أمانًا أكبر حيث لا تحتاج الأطراف إلى تبادل مفاتيحها السرية.
تنفيذ التشفير المتماثل
تتضمن بعض الأمثلة الشائعة للتشفير المتماثل المستخدم تطبيقات المراسلة الآمنة مثل واتساب وسيجنال، والتي تستخدم بروتوكول سيجنال للتشفير من طرف إلى طرف.
في القطاع المصرفي، يتم تشفير كميات كبيرة من البيانات بالجملة من خلال تطبيق بعض خوارزميات التشفير المتماثل. تستخدم تطبيقات الدفع، مثل معاملات البطاقات، البيانات المشفرة بشكل متماثل لحماية معلومات التعريف الشخصية (PII) ومنع سرقة الهوية أو الرسوم الاحتيالية.
التشفير غير المتماثل في تطبيقات اليوم
من ناحية أخرى، يجد التشفير غير المتماثل استخدامًا واسع النطاق في التطبيقات الحديثة. ويحظى التشفير في بلوك تشين بأهمية خاصة.
تستخدم معظم العملات المشفرة، مثل BTC وETH، تشفيرًا غير متماثل لإدارة العناوين على البلوك تشين. وعلاوة على ذلك، فإن هذه الطريقة تحمي العقود الذكية أيضًا.
في بروتوكولات SSL و TLS التي يتم تطبيقها لتأمين نقل البيانات بين متصفح المستخدم والخادم، يعد الترميز غير المتماثل أحد أهم عناصر عملية تبادل المفاتيح.
تعد الحماية غير المتماثلة للبيانات أيضًا أساسًا لأمن بروتوكولات الاتصال عبر البريد الإلكتروني مثل PGP و S/MIME. وتستخدم هذه البروتوكولات المفاتيح العامة والخاصة لحماية محتوى البريد الإلكتروني، مما يضمن أن الشخص الذي يملك المفتاح الخاص الصحيح هو الوحيد الذي يمكنه فك تشفير الرسالة وقراءتها، مما يوفر الخصوصية وحماية سلامة الرسالة.
خواطر ختامية
في العصر الرقمي اليوم، تحمل البيانات أكبر قيمة لأي مؤسسة ومشروع. عندما تشكل زيادة في جرائم الإنترنت والانتهاكات تهديدًا كبيرًا للمعلومات أو أصول الأفراد، تصبح تقنيات التشفير القوية والمتينة هي حاجة الساعة.
الأسئلة الشائعة
ما هو AES؟
AES هو نهج متماثل معروف مصمم لحماية البيانات الحساسة من الوصول غير المصرح به. وهو يعمل عن طريق تحويل البيانات إلى كتل وتأمين كل كتلة بشكل مشفر بشكل منفصل باستخدام مزيج من تقنيات الاستبدال والتبديل والخلط.
ما هي RSA؟
RSA هي خوارزمية غير متماثلة تستخدم تحليل عددين أوليين لتوفير حماية قوية. تُستخدم على نطاق واسع لتأمين عمليات تبادل المفاتيح والتوقيعات الرقمية، مما يوفر حماية عالية للبيانات الهامة.
تشفير AES مقابل تشفير RSA: كيف يختلفان؟
AES و RSA هما طريقتان مختلفتان لهما نقاط قوة وتطبيقات مختلفة. في حين أن AES هي خوارزمية متماثلة مصممة لتشفير وفك تشفير البيانات بسرعة، فإن RSA هي طريقة غير متماثلة تُستخدم بشكل أساسي للتبادل الآمن للمفاتيح والتوقيعات الرقمية. يختلفان من حيث السرعة وطول المفتاح وحالات الاستخدام. تعتبر كل من AES و RSA خوارزميات تشفير آمنة للغاية عند تنفيذها بشكل صحيح.
هل يمكن للحاسوب الكمي كسر AES؟
لا، لا يمكن للكمبيوتر الكمومي فك تشفير AES إذا تم استخدام أحجام مفاتيح كبيرة بشكل كافٍ. تتفوق أجهزة الكمبيوتر الكمومية في حل مشاكل رياضية معينة التي تكافح معها أجهزة الكمبيوتر التقليدية، مما يجعلها تهديدًا لأساليب التشفير الحالية. ومع ذلك، إذا استخدمت أطوال مفاتيح أطول في AES (256 بت أو أكثر)، فإن الوقت والموارد المطلوبة لجهاز كمومي لفك تشفير الرسالة تصبح غير عملية.
