مقدمة عن علم التشفير

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته 

علم التشفير هو دراسة وممارسة تقنيات الاتصال الآمن في وجود طرف ثالثة يسمى الخصم، يتعامل مع تطوير وتحليل البروتوكولات التي تمنع الطرف الثالث الخبيث من استرداد المعلومات التي يتم مشاركتها بين كيانين وبالتالي اتباع الجوانب المختلفة لأمن المعلومات ويشير الاتصال الآمن إلى السيناريو الذي لا يمكن فيه لأي خصم الوصول إلى الرسالة أو البيانات المشتركة بين طرفين، في علم التشفير الخصم هو كيان خبيث يهدف إلى استرداد المعلومات أو البيانات الثمينة وبالتالي تقويض مبادئ أمن المعلومات وتعد سرية البيانات وتكامل البيانات والمصادقة وعدم التنصل من المبادئ الأساسية للتشفير الحديث. 

 -السرية: تشير إلى بعض القواعد والمبادئ التوجيهية التي يتم تنفيذها عادة بموجب اتفاقيات السرية التي تضمن أن المعلومات مقصورة على أشخاص أو أماكن معينة.    

-تكامل البيانات: هو الحفاظ والتأكد من أن البيانات تظل دقيقة ومتسقة طوال دورة حياتها بالكامل.    

-المصادقة: هي عملية التأكد من أن جزء البيانات الذي يطالب به المستخدم ينتمي إليه.   

-عدم التنصل: هو القدرة على التأكد من أن شخصًا أو طرفًا مرتبطًا بعقد أو اتصال لا يمكنه إنكار صحة توقيعه على مستنده أو إرسال رسالة. 

خذ بعين الاعتبار طرفين، فمثلاً الطرف الأول يُريد إرسال رسالة m إلى الطرف الثاني عبر قناة آمنة، فيتم تحويل رسالة المرسل أو التي تسمى أحيانًا النص العادي إلى نموذج غير قابل للقراءة باستخدام مفتاح k ويسمى النص الناتج الذي تم الحصول عليه بالنص المشفر وتُعرف هذه العملية باسم التشفير، في وقت الاستلام يتم تحويل النص المشفر مرة أخرى إلى نص عادي باستخدام نفس المفتاح k بحيث يمكن قراءته بواسطة المُستلم تُعرف هذه العملية باسم فك التشفير .

-المعادلة الرياضية للتشفير وفك التشفير: 

C = E (m, k)  ---->    m = D (C, k) 

 تشير C إلى Ciphertext بينما E و D هما خوارزميات التشفير وفك التشفير.

-خوارزميات التشفير:

 يتم تصنيف التشفير على نطاق واسع إلى فئتين: تشفير المفتاح المتماثل وتشفير المفتاح غير المتماثل (المعروف شعبياً باسم تشفير المفتاح العام) ويتم تصنيف تشفير المفتاح المتماثل بشكل أكبر على أنه التشفير الكلاسيكي والتشفير الحديث وينقسم التشفير الكلاسيكي إلى تشفير التحويل وتشفير الاستبدال وينقسم التشفير الحديث إلى Stream Cipher و Block Cipher. 

-تشفير المفتاح المتماثل:    

نظام تشفير يشترك فيه مرسل الرسالة ومتلقيها في مفتاح واحد مشترك يُستخدم لتشفير الرسالة وفك تشفيرها وأكثر أنظمة المفاتيح المتماثلة شيوعًا هو معيار تشفير البيانات (DES). 

١-تشفير التبديل:   

في علم التشفير يعد تشفير التحويل طريقة للتشفير يتم من خلالها تغيير المواضع التي تحتفظ بها وحدات النص العادي (والتي تكون عادةً أحرفًا أو مجموعات من الأحرف) وفقًا لنظام عادي بحيث يشكل النص المشفر تبديلًا للنص العادي أي يتم إعادة ترتيب النص العادي رياضيا ، يتم استخدام دالة حيوية على الأحرف للتشفير ووظيفة عكسية لفك التشفير. 

٢-تشفير الاستبدال:    

 يتم التشفير عن طريق استبدال وحدات النص العادي بالنص المشفر وفقًا لنظام ثابت وقد تكون "الوحدات" عبارة عن أحرف مفردة (الأكثر شيوعًا) أوأزواج من الأحرف أوثلاثة من الأحرف أومزيج مما سبق وغيرها. 

٣-تشفير تدفقي:    

خوارزمية تشفير متماثل أو مفتاح سري تقوم بتشفير بت واحد في كل مرة باستخدام Stream Cipher سيتم تشفير نفس البت أو بايت النص العادي إلى بت أو بايت مختلف في كل مرة يتم تشفيرها. 

٤-التشفير الكتلي:    

طريقة تشفير تطبق خوارزمية حتمية جنبًا إلى جنب مع مفتاح متماثل لتشفير كتلة نصية فبدلاً من تشفير بت واحد في كل مرة كما هو الحال في أصفار التدفق.

-تشفير المفتاح غير المتماثل (أو تشفير المفتاح العام):

يتم استخدام مفاتيح مختلفة لتشفير المعلومات وفك تشفيرها وتختلف المفاتيح ولكنها مرتبطة رياضيًا بحيث يكون استرداد النص العادي عن طريق فك تشفير النص المشفر أمرًا ممكنًا وRSA هو الشكل الأكثر استخدامًا لتشفير المفتاح العام. 

-خوارزمية RSA:

تعني Rivest و Shamir و Adelman  وهم مخترعي هذه التقنية، يمكن التبديل بين المفتاحين العام والخاص ويكون حجم المفتاح المتغير (512 أو 1024 أو 2048 بت). 

المصدر هنا وهنا وهنا.