حفظ رمزنگاری داده ها وظیفه ای است که هرگز مهمتر از امروز نبوده است. چه برای حفظ اطلاعات شخصی یا سوابق معاملاتی حساس، رمزگذاری اولین دفاع در برابر حملات سایبری است، به ویژه در صنایع ارز دیجیتال و پرداخت.
دو نوع رمزگذاری متداول در رمزنگاری متقارن و نامتقارن هستند. در حالی که هر دو هدف یکسانی را دنبال می کنند، رویکردهای کمی متفاوت برای محافظت از داده ها دارند.
بنابراین، تفاوت بین رمزگذاری متقارن و نامتقارن چیست؟ و کدام یک بهتر است؟
نکات کلیدی
- رمزگذاری متقارن متکی به یک کلید مخفی مشترک است، در حالی که نامتقارن از یک جفت دو کلید استفاده می کند.
- رمزگذاری نامتقارن چالش های توزیع کلید و ارتباط امن با طرف های ناشناس را برطرف می کند.
- هر دو روش کاربرد خود را در کاربردهای مدرن پیدا می کنند و بسته به سطح امنیت و کارایی مورد نیاز، اهداف مختلفی را دنبال می کنند.
رمزگذاری متقارن
رمزگذاری متقارن که به رمزگذاری کلید مخفی نیز معروف است، ساده ترین روش رمزگذاری پیام ها است. این شامل استفاده از یک کلید واحد برای هر دو روش رمزگذاری و رمزگشایی است. این کلید می‌تواند رشته‌ای از بیت‌ها، یک الگوریتم ریاضی یا مجموعه‌ای از کلمات تصادفی باشد که فقط توسط سازنده و گیرنده شناخته می‌شوند.
هر دو طرف فرستنده و گیرنده از یک کلید استفاده می کنند، از این رو اصطلاح “متقارن.” کلید محرمانه است و باید به طور ایمن مبادله شود.
رمزگذاری متقارن چگونه کار می‌کند
فرایند شامل سه مرحله اصلی است:
مولد کلید
یک کلید مخفی با استفاده از یک مولد اعداد تصادفی یا یک الگوریتم ایمن تولید می‌شود. طول کلید بستگی به سطح امنیتی مورد نیاز فرستنده و گیرنده دارد. به طور کلی، کلیدهای طولانی تر ایمن تر در نظر گرفته می شوند، زیرا ترکیبات احتمالی بیشتری را برای حدس زدن مهاجم فراهم می کنند.
رمزگذاری
پیام متن ساده به بلوک‌هایی با اندازه ثابت تقسیم می‌شود، و کلید مخفی با استفاده از فرآیندی به نام “رمز. ” برای هر بلوک اعمال می‌شود. نتیجه این عملیات به عنوان متن رمزی نامیده می شود.
رمزگشایی
هنگامی که گیرنده پیام رمزگذاری شده را دریافت می‌کند، از همان کلید مخفی فرستنده برای معکوس کردن فرآیند رمزگذاری استفاده می‌کند، که شامل اعمال یک عملیات رمزگشایی بر روی هر بلوک متن رمزگذاری شده برای بازیابی پیام اصلی است.
مزایا
عملیات رمزگذاری متقارن چندین مزیت را برای کاربران و توسعه دهندگان ارائه می دهد:
- سرعت: الگوریتم‌های آن از نظر محاسباتی کارآمد هستند و برای رمزگذاری سریع مقادیر زیادی داده ایده‌آل هستند.
- سادگی: پیاده‌سازی آن ساده است و به قدرت محاسباتی کمتری نسبت به رمزگذاری نامتقارن نیاز دارد.
- امنیت ارتباطات: ارتباط امن بین افرادی که دارای کلید مخفی یکسانی هستند را تضمین می کند.
معایب
در عین حال، رمزگذاری متقارن نیز محدودیت های خود را دارد:
- توزیع کلید: چالش اصلی با رمزگذاری متقارن، توزیع امن کلید مخفی بین همه طرف‌های درگیر است. در صورت به خطر افتادن کلید، امنیت کل سیستم در خطر است.
- مقیاس‌پذیری: این روش برای شبکه‌های بزرگ یا سناریوهایی که چندین طرف نیاز به برقراری ارتباط امن دارند، مقیاس‌پذیر نیست.
رمزگذاری نامتقارن
رمزگذاری نامتقارن که به آن رمزگذاری کلید عمومی نیز گفته می شود، یک تکنیک رمزنگاری مدرن است که از یک جفت عمومی و خصوصی کلیدها کلید عمومی در دسترس همه است، در حالی که کلید خصوصی محرمانه باقی می ماند. رمزگذاری نامتقارن راه حلی برای مشکل توزیع کلیدی که امنیت دیجیتال متقارن با آن مواجه است ارائه می دهد.
چگونه رمزگذاری نامتقارن کار می کند
در این نوع الگوریتم رمزنگاری، همان سه فرآیند درگیر هستند. با این حال، در مقایسه با روش ذکر شده قبلی، تفاوت های جزئی وجود دارد:
مولد کلید
فرایند با تولید یک جفت کلید – یک کلید عمومی و یک کلید مخفی – شروع می شود. علیرغم رابطه ریاضی آنها، این کلیدها را نمی توان از یکدیگر استنباط کرد. سپس کلید عمومی با هر کسی که می‌خواهد به طور ایمن با مالک کلید خصوصی ارتباط برقرار کند به اشتراک گذاشته می‌شود.
رمزگذاری
برای ارسال ایمن پیام در مدل نامتقارن امنیت رمزنگاری، فرستنده از کلید عمومی گیرنده برای رمزگذاری پیام استفاده می کند. این فرآیند داده‌های اصلی را به کد رمزگذاری شده تبدیل می‌کند و آنها را برای هر کسی که صاحب کلید مخفی نیست غیرقابل خواندن می‌کند.
رمزگشایی
فقط گیرنده داده های رمزگذاری شده می تواند از کلید مخفی مربوطه خود برای رمزگشایی پیام و بازیابی متن اصلی استفاده کند. رمزگذاری نامتقارن تضمین می کند که فقط اشخاص مجاز می توانند به اطلاعات مهم دسترسی داشته باشند و یک لایه امنیتی اضافی به فرآیند ارتباط اضافه می کند.
مزایا
در اینجا مزایای اصلی این نوع رمزگذاری ارائه شده است:
- توزیع کلید: نیاز به توزیع کلید امن را از بین می برد. کلید عمومی را می توان با همه به اشتراک گذاشت، در حالی که کلید خصوصی باید مخفی بماند.
- ارتباطات امن: محرمانه بودن و اعتماد را بین طرف‌هایی که قبلا هرگز ملاقات نکرده‌اند یا هیچ توافق قبلی در مورد کلید مخفی مشترک نداشته‌اند را تضمین می‌کند.
- امضای دیجیتال: این امکان ایجاد امضای دیجیتال را فراهم می‌کند و اعتبار اسناد دیجیتال را فراهم می‌کند.
معایب
با این حال، این روش خالی از اشکال نیست:
- پیچیدگی محاسباتی: الگوریتم های آن در مقایسه با رویکرد متقارن از نظر محاسباتی فشرده و کندتر هستند. بنابراین، انتقال حجم زیاد داده با این روش دشوارتر است.
- طول کلید: برای امنیت کافی در رمزگذاری نامتقارن در مقایسه با الگوریتم متقارن، طول کلیدهای طولانی تری لازم است.
- مدیریت کلید: این روش نیازمند مدیریت دقیق جفت کلید برای جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به کلیدهای خصوصی است.
چه زمانی از رمزگذاری متقارن در مقابل نامتقارن استفاده کنیم؟
هر دو نوع عملیات رمزنگاری نقاط قوت و ضعف خود را دارند که آنها را برای موارد استفاده مختلف مناسب می‌کند.
Symmetric سریعتر و کارآمدتر است و برای مدیریت حجم زیادی از داده عالی است. از سوی دیگر، رمزگذاری نامتقارن امنیت بیشتری را ارائه می دهد زیرا طرفین نیازی به مبادله کلیدهای مخفی خود ندارند.
اجرای رمزگذاری متقارن
برخی از نمونه‌های رایج رمزگذاری متقارن در حال استفاده، شامل برنامه‌های پیام‌رسانی ایمن مانند WhatsApp و Signal است که از پروتکل سیگنال برای رمزگذاری سرتاسر استفاده می‌کنند.
در بخش بانکداری، رمزگذاری انبوه مقادیر زیادی از داده ها با پیاده سازی الگوریتم های رمزگذاری متقارن خاصی انجام می شود. برنامه های پرداخت، مانند تراکنش های کارت، از داده های رمزگذاری شده متقارن برای محافظت از اطلاعات شناسایی شخصی (PII) و جلوگیری از سرقت هویت یا هزینه های جعلی استفاده می کنند.
رمزگذاری نامتقارن در برنامه های امروزی
از سوی دیگر، رمزگذاری نامتقارن در کاربردهای مدرن کاربرد گسترده ای پیدا می کند. رمزنگاری در blockchain از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
بیشتر ارزهای دیجیتال، مانند BTC و ETH، از رمزگذاری نامتقارن برای مدیریت آدرس‌ها در بلاک چین استفاده می‌کنند. علاوه بر این، این روش از قراردادهای هوشمند نیز محافظت می کند.
در پروتکل‌های SSL و TLS که برای انتقال امن داده‌ها بین مرورگر کاربر و سرور اعمال می‌شوند، رمزگذاری نامتقارن یکی از مهم‌ترین عناصر فرآیند تبادل کلید است.
محافظت از داده های نامتقارن همچنین پایه ای برای امنیت پروتکل های ارتباطی ایمیل مانند PGP و S/MIME است. این پروتکل‌ها از کلیدهای عمومی و خصوصی برای محافظت از محتوای ایمیل استفاده می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که تنها شخصی که کلید خصوصی صحیح را دارد می‌تواند پیام را رمزگشایی و بخواند، حریم خصوصی و یکپارچگی پیام را محافظت می‌کند.
نکات پایانی
در عصر دیجیتال امروز، داده ها بیشترین ارزش را برای هر سازمان و پروژه ای دارند. هنگامی که افزایش جرایم سایبری و نقض‌ها باعث ایجاد یک تهدیدی برای اطلاعات یا دارایی های افراد، تکنیک های رمزنگاری قوی و قوی تبدیل به نیاز روز شده است.
سوالات متداول
AES چیست؟
AES یک رویکرد متقارن شناخته شده است که برای محافظت از داده های حساس در برابر دسترسی غیرمجاز طراحی شده است. با تبدیل داده ها به بلوک ها و ایمن سازی رمزنگاری هر بلوک به طور جداگانه با استفاده از ترکیبی از تکنیک های جایگزینی، جابجایی و اختلاط عمل می کند.
RSA چیست؟
RSA یک الگوریتم نامتقارن است که از فاکتورسازی دو عدد اول برای ارائه حفاظت قوی استفاده می کند. به طور گسترده ای برای ایمن سازی مبادلات کلید و امضای دیجیتال استفاده می شود و امنیت بالایی را برای داده های حیاتی فراهم می کند.
رمزگذاری AES در مقابل RSA: تفاوت آنها چگونه است؟
AES و RSA دو روش متفاوت با نقاط قوت و کاربرد متفاوت هستند. در حالی که AES یک الگوریتم متقارن است که برای رمزنگاری و رمزگشایی سریع داده ها طراحی شده است، RSA یک روش نامتقارن است که عمدتاً برای تبادل کلید ایمن و امضای دیجیتال استفاده می شود. آنها از نظر سرعت، طول کلید و موارد استفاده متفاوت هستند. هر دو AES و RSA به عنوان الگوریتم های رمزگذاری بسیار ایمن در صورت پیاده سازی صحیح در نظر گرفته می شوند.
آیا کامپیوتر کوانتومی می تواند AES را بشکند؟
خیر، یک کامپیوتر کوانتومی نمی تواند AES را رمزگشایی کند، اگر از اندازه های کلیدی به اندازه کافی بزرگ استفاده شود. کامپیوترهای کوانتومی در حل مسائل ریاضی خاصی که کامپیوترهای سنتی با آنها دست و پنجه نرم می کنند برتری می یابد و آنها را تهدیدی برای روش های رمزگذاری موجود می کند. با این حال، اگر از طول کلید بیشتر در AES (256 بیت یا بیشتر) استفاده کنید، زمان و منابع مورد نیاز یک ماشین کوانتومی برای رمزگشایی پیام غیرعملی می شود.
