رمزنگاری چیست؟ با دیجیتال شدن روزافزون جهان، نیاز به امنیت بیش از پیش ضروری شده است. اینجاست که رمزنگاری و کاربردهای آن در امنیت سایبری وارد می شود. اساساً، این کلمه به مطالعه تکنیک های ارتباطات ایمن اشاره دارد، اما رمزنگاری ارتباط نزدیکی با رمزگذاری، یا عمل درهم ریختن متن معمولی به آنچه به عنوان متن رمزی شناخته می شود.
پس از رسیدن به متن معمولی (به نام متن ساده) مرتبط است. مقصد چندین شخصیت تاریخی در ایجاد و استفاده از رمزنگاری در طول قرن‌ها اعتبار داشته‌اند، از مورخ یونانی پولی‌بیوس و دیپلمات فرانسوی بلز دو ویژنر گرفته تا امپراتور روم ژولیوس سزار – که به استفاده از یکی از اولین رمزهای مدرن نسبت داده می‌شود و آرتور شربیوس که رمز را ایجاد کرد. دستگاه رمز شکن انیگما در طول جنگ جهانی دوم. به احتمال زیاد، هیچ یک از آنها رمزهای قرن 21 را نمی شناسند.
تعریف رمزنگاری؟
رمزنگاری تکنیک مبهم کردن یا کدگذاری داده ها است که تضمین می کند فقط شخصی که قرار است اطلاعات را ببیند – و کلید شکستن کد را دارد – می تواند آن را بخواند. این کلمه ترکیبی از دو کلمه یونانی است: “kryptós” به معنای پنهان و “graphein” به معنای نوشتن. به معنای واقعی کلمه رمزنگاری به نوشتن پنهان ترجمه می شود، اما در واقعیت، این عمل شامل انتقال امن اطلاعات است.
استفاده از رمزنگاری را می توان در مصریان باستان و استفاده خلاقانه آنها از هیروگلیف جستجو کرد. اما، هنر کدنویسی در طول هزاره‌ها شاهد پیشرفت‌های بزرگی بوده است، و رمزنگاری مدرن، فناوری پیشرفته کامپیوتر، مهندسی و ریاضیات – در میان سایر رشته‌ها – را برای ایجاد الگوریتم‌ها و رمزهای بسیار پیچیده و ایمن برای محافظت از داده‌های حساس در عصر دیجیتال ترکیب می‌کند.
به عنوان مثال، رمزنگاری برای ایجاد انواع مختلف پروتکل های رمزگذاری که به طور منظم برای محافظت از داده ها استفاده می شوند، استفاده می شود. اینها شامل رمزگذاری 128 بیتی یا 256 بیتی، لایه سوکت های امن (SSL) و امنیت لایه حمل و نقل (TLS) است. این پروتکل‌های رمزنگاری از تمامی اطلاعات و داده‌های دیجیتال، از رمز عبور و ایمیل گرفته تا تجارت الکترونیک و تراکنش‌های بانکی محافظت می‌کنند.
انواع مختلفی از رمزنگاری وجود دارد که برای اهداف مختلف مفید هستند. به عنوان مثال، ساده ترین رمزنگاری کلید متقارن است. در اینجا، داده ها با استفاده از یک کلید مخفی رمزگذاری می شوند و سپس هر دو پیام رمزگذاری شده و کلید مخفی برای رمزگشایی به گیرنده ارسال می شوند. البته مشکل اینجاست که در صورت رهگیری پیام، شخص ثالث به راحتی می تواند پیام را رمزگشایی کرده و اطلاعات را بدزدد.
برای ایجاد یک سیستم رمزگذاری ایمن تر، رمزنگاران رمزنگاری نامتقارن را ابداع کردند که گاهی اوقات به عنوان سیستم “کلید عمومی” شناخته می شود. در این مثال، همه کاربران دو کلید دارند: یکی عمومی و دیگری خصوصی. هنگام ایجاد یک پیام رمزگذاری شده، فرستنده از کلید عمومی گیرنده برای رمزگذاری پیام درخواست می کند. به این ترتیب، تنها کلید خصوصی گیرنده مورد نظر آن را رمزگشایی می کند. به این ترتیب، حتی اگر پیام رهگیری شود، شخص ثالث نمی تواند آن را رمزگشایی کند.
رمزنگاری برای چه مواردی استفاده می شود؟
رمزنگاری ریشه در ارسال اطلاعات حساس بین شخصیت های نظامی و سیاسی دارد. پیام ها را می توان رمزگذاری کرد تا برای هر کسی غیر از گیرنده مورد نظر، متن تصادفی به نظر برسد.
امروزه، تکنیک های اصلی برای رمزگذاری به طور کامل شکسته شده است. آنها به حدی شکسته اند که فقط در بخش پازل برخی روزنامه ها یافت می شوند. خوشبختانه، این زمینه پیشرفت‌های عمده‌ای در زمینه امنیت داشته است و الگوریتم‌هایی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند، برای امنیت خود به تجزیه و تحلیل دقیق و ریاضیات متکی هستند.
با پیشرفت امنیت، حوزه رمزنگاری گسترش یافته است تا طیف وسیع تری از اهداف امنیتی را شامل شود. این موارد شامل احراز هویت پیام، یکپارچگی داده ها، محاسبات ایمن و غیره است.
رمزنگاری اساس جامعه مدرن است. این اساس برنامه‌های بی‌شماری اینترنتی از طریق پروتکل انتقال ابرمتن امن (HTTPS)، ارتباط متنی و صوتی امن و حتی ارزهای دیجیتال است.
چرا رمزنگاری مهم است؟
رمزنگاری یک ابزار ضروری امنیت سایبری است. استفاده از آن به این معنی است که داده ها و کاربران یک لایه امنیتی اضافی دارند که حریم خصوصی و محرمانه بودن را تضمین می کند و به جلوگیری از سرقت داده ها توسط مجرمان سایبری کمک می کند. در عمل رمزنگاری کاربردهای زیادی دارد:
- محرمانه بودن: فقط گیرنده مورد نظر می تواند به اطلاعات دسترسی داشته باشد و آنها را بخواند، بنابراین مکالمات و داده ها خصوصی می مانند.
- یکپارچگی داده ها: رمزنگاری تضمین می کند که داده های رمزگذاری شده را نمی توان تغییر داد یا در مسیر فرستنده به گیرنده بدون برجای گذاشتن علائم قابل ردیابی دستکاری کرد – نمونه ای از این امضاهای دیجیتال است.
- احراز هویت: هویت و مقصد (یا مبدا) تأیید می شود.
- عدم انکار: فرستنده ها در قبال پیام های خود پاسخگو می شوند زیرا بعداً نمی توانند منکر ارسال پیام شوند – امضای دیجیتال و ردیابی ایمیل نمونه هایی از این امر است.
ویژگی های رمزنگاری
- محرمانه بودن: اطلاعات فقط توسط شخصی قابل دسترسی است که برای او در نظر گرفته شده است و هیچ شخص دیگری جز او نمی تواند به آن دسترسی داشته باشد.
- یکپارچگی: اطلاعات را نمی توان در ذخیره سازی یا انتقال بین فرستنده و گیرنده مورد نظر بدون شناسایی اطلاعات اضافی تغییر داد.
- عدم رد: خالق/فرستنده اطلاعات نمی تواند قصد خود را برای ارسال اطلاعات در مرحله بعدی انکار کند.
- احراز هویت: هویت فرستنده و گیرنده تایید می شود. همچنین مقصد/منشا اطلاعات تایید شده است.
- قابلیت همکاری: رمزنگاری امکان ارتباط امن بین سیستم ها و پلتفرم های مختلف را فراهم می کند.
- انطباق پذیری: رمزنگاری به طور مداوم تکامل می یابد تا از تهدیدات امنیتی و پیشرفت های فناوری جلوتر بماند.
انواع رمزنگاری چیست؟
تعاریف رمزنگاری کاملاً گسترده است. زیرا این اصطلاح طیف گسترده ای از فرآیندهای مختلف را در بر می گیرد. به این ترتیب، انواع مختلفی از الگوریتم‌های رمزنگاری وجود دارد که هر کدام بسته به نوع اطلاعاتی که منتقل می‌شوند، سطوح مختلفی از امنیت را ارائه می‌دهند. در زیر سه نوع اصلی رمزنگاری وجود دارد:
- رمزنگاری کلید متقارن: این شکل ساده تر رمزنگاری نام خود را از این واقعیت گرفته است که فرستنده و گیرنده هر دو یک کلید برای رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات به اشتراک می گذارند. چند نمونه از این استاندارد رمزگذاری داده ها (DES) و استاندارد رمزگذاری پیشرفته (AES) هستند. مشکل اصلی در اینجا یافتن راهی برای به اشتراک گذاشتن ایمن کلید بین فرستنده و گیرنده است.
- رمزنگاری کلید نامتقارن: نوع امن‌تری از رمزنگاری، این رمزنگاری شامل فرستنده و گیرنده دو کلید است: یکی عمومی و دیگری خصوصی. در طول فرآیند، فرستنده از کلید عمومی گیرنده برای رمزگذاری پیام استفاده می کند، در حالی که گیرنده از کلید خصوصی خود برای رمزگشایی آن استفاده می کند. این دو کلید متفاوت هستند و از آنجایی که فقط گیرنده کلید خصوصی را خواهد داشت، آنها تنها کسانی هستند که می توانند اطلاعات را بخوانند. الگوریتم RSA محبوب ترین شکل رمزنگاری نامتقارن است.
- توابع هش: اینها انواعی از الگوریتم های رمزنگاری هستند که شامل استفاده از کلید نمی شوند. در عوض، یک مقدار هش – تعدادی طول ثابت که به عنوان یک شناسه داده منحصر به فرد عمل می کند – بر اساس طول اطلاعات متن ساده ایجاد می شود و برای رمزگذاری داده ها استفاده می شود. این معمولاً توسط سیستم عامل های مختلف برای محافظت از رمزهای عبور استفاده می شود .
با توجه به موارد فوق، واضح است که تفاوت اصلی در رمزگذاری متقارن و نامتقارن در رمزنگاری این است که اولی فقط شامل یک کلید است در حالی که دومی به دو کلید نیاز دارد.
انواع رمزنگاری متقارن
رمزگذاری متقارن گاهی اوقات رمزنگاری کلید مخفی نامیده می شود زیرا از یک کلید مخفی – ظاهراً – برای رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات استفاده می شود. انواع مختلفی از این نوع رمزنگاری وجود دارد که عبارتند از:
- رمزهای جریانی: این رمزها روی یک بایت داده در یک زمان کار می کنند و به طور منظم کلید رمزگذاری را تغییر می دهند. در این فرآیند، جریان کلید می‌تواند در کنار جریان پیام یا مستقل از جریان پیام باشد. این به ترتیب خود سنکرون یا همزمان نامیده می شود.
- رمزهای بلوکی: این نوع رمزنگاری – که شامل رمز Feistel است – یک بلوک از داده ها را در یک زمان رمزگذاری و رمزگشایی می کند.
اشکال رمزنگاری کلید نامتقارن
رمزنگاری نامتقارن – که گاهی اوقات به عنوان رمزگذاری کلید عمومی شناخته می شود – به این واقعیت بستگی دارد که گیرنده دارای دو کلید است: یک کلید عمومی و یک کلید خصوصی. اولین مورد توسط فرستنده برای رمزگذاری اطلاعات استفاده می شود، در حالی که گیرنده دومی را – که فقط آنها دارند – برای رمزگشایی ایمن پیام استفاده می کند.
رمزنگاری کلید نامتقارن پیام ها را با استفاده از الگوریتم ها رمزگذاری و رمزگشایی می کند. اینها بر اساس اصول ریاضی مختلفی مانند ضرب یا فاکتورسازی – ضرب دو عدد اول بزرگ برای تولید یک عدد تصادفی عظیم و تصادفی که شکستن آن فوق‌العاده دشوار است – یا قدرت و لگاریتم است که اعداد بسیار پیچیده ایجاد می‌کنند که رمزگشایی آنها تقریبا غیرممکن است. مانند رمزگذاری 256 بیتی. انواع مختلفی از الگوریتم های کلید نامتقارن وجود دارد، مانند:
- RSA: اولین نوع رمزنگاری نامتقارن ایجاد شده، RSA اساس امضای دیجیتال و مبادلات کلید، از جمله موارد دیگر است. الگوریتم بر اساس اصل فاکتورسازی است.
- رمزنگاری منحنی بیضوی (ECC): ECC که اغلب در گوشی‌های هوشمند و صرافی‌های ارزهای دیجیتال یافت می‌شود، از ساختار جبری منحنی‌های بیضوی برای ساخت الگوریتم‌های پیچیده استفاده می‌کند. به طور قابل توجهی، به حافظه ذخیره سازی یا پهنای باند استفاده زیادی نیاز ندارد، و به ویژه برای دستگاه های الکترونیکی با قدرت محاسباتی محدود مفید است.
- الگوریتم امضای دیجیتال (DSA): DSA که بر اساس اصول توان مدولار ساخته شده است، استاندارد طلایی برای تأیید امضای الکترونیکی است و توسط موسسه ملی استانداردها و فناوری ها ایجاد شده است.
- رمزگذاری مبتنی بر هویت (IBE): این الگوریتم منحصربه‌فرد نیاز به دریافت‌کننده پیام برای ارائه کلید عمومی خود به فرستنده را نفی می‌کند. در عوض، یک شناسه منحصر به فرد شناخته شده – مانند یک آدرس ایمیل – توسط فرستنده برای تولید یک کلید عمومی برای رمزگذاری پیام استفاده می شود. سپس یک سرور شخص ثالث قابل اعتماد کلید خصوصی مربوطه را تولید می کند که گیرنده می تواند برای رمزگشایی اطلاعات به آن دسترسی داشته باشد.
مزایای رمزنگاری؟
- کنترل دسترسی: رمزنگاری می تواند برای کنترل دسترسی استفاده شود تا اطمینان حاصل شود که تنها طرف هایی با مجوزهای مناسب به یک منبع دسترسی دارند. فقط کسانی که کلید رمزگشایی صحیح را دارند می توانند به لطف رمزگذاری به منبع دسترسی داشته باشند.
- ارتباط امن: برای برقراری ارتباط آنلاین امن، رمزنگاری بسیار مهم است. مکانیسم های امنی برای انتقال اطلاعات خصوصی مانند رمز عبور، شماره حساب بانکی و سایر داده های حساس از طریق اینترنت ارائه می دهد.
- محافظت در برابر حملات: رمزنگاری به دفاع در برابر انواع مختلف حملات، از جمله حملات مجدد و انسان در وسط کمک می کند . استراتژی هایی برای شناسایی و توقف این حملات ارائه می دهد.
- انطباق با الزامات قانونی: رمزنگاری می تواند به شرکت ها در برآوردن انواع الزامات قانونی، از جمله حفاظت از داده ها و قوانین حریم خصوصی کمک کند.
کاربردهای رایج برای رمزنگاری؟
رمزهای عبور
رمزنگاری اغلب برای تأیید اعتبار رمز عبور استفاده می شود و در عین حال رمزهای عبور ذخیره شده را نیز پنهان می کند. به این ترتیب، سرویس ها می توانند رمزهای عبور را بدون نیاز به نگه داشتن یک پایگاه داده متنی ساده از همه رمزهای عبور که ممکن است در برابر هکرها آسیب پذیر باشند، احراز هویت کنند.
ارز دیجیتال
ارزهای رمزنگاری شده مانند بیت کوین و اتریوم بر روی رمزگذاری داده های پیچیده ساخته شده اند که برای رمزگشایی به مقادیر قابل توجهی قدرت محاسباتی نیاز دارند. از طریق این فرآیندهای رمزگشایی، سکه های جدید “ضربه” شده و وارد گردش می شوند. ارزهای دیجیتال همچنین برای محافظت از کیف پول های رمزنگاری، تأیید تراکنش ها و جلوگیری از کلاهبرداری به رمزنگاری پیشرفته متکی هستند.
وبگردی امن
هنگام مرور وب‌سایت‌های امن، رمزنگاری از کاربران در برابر استراق سمع و حملات مرد میانی (MitM) محافظت می‌کند. پروتکل های لایه سوکت ایمن (SSL) و امنیت لایه حمل و نقل (TLS) بر رمزنگاری کلید عمومی برای محافظت از داده های ارسال شده بین وب سرور و کلاینت و ایجاد کانال های ارتباطی ایمن متکی هستند.
امضاهای الکترونیکی
امضای الکترونیکی یا امضای الکترونیکی برای امضای اسناد مهم آنلاین استفاده می شود و اغلب توسط قانون قابل اجرا است. امضاهای الکترونیکی ایجاد شده با رمزنگاری را می توان برای جلوگیری از تقلب و جعل تایید کرد.
احراز هویت
در شرایطی که احراز هویت ضروری است، مانند ورود به حساب بانکی آنلاین یا دسترسی به یک شبکه امن، رمزنگاری می‌تواند به تأیید یا تأیید هویت کاربر و احراز هویت امتیازات دسترسی او کمک کند.
ارتباطات امن
چه به اشتراک گذاری اسرار طبقه بندی شده دولتی و چه صرفاً داشتن یک مکالمه خصوصی، از رمزگذاری سرتاسر برای احراز هویت پیام و محافظت از ارتباطات دو طرفه مانند مکالمات ویدیویی، پیام های فوری و ایمیل استفاده می شود. رمزگذاری End-to-End سطح بالایی از امنیت و حریم خصوصی را برای کاربران فراهم می کند و به طور گسترده در برنامه های ارتباطی مانند WhatsApp و Signal استفاده می شود.
چگونه خطرات مرتبط با رمزنگاری را به حداقل برسانیم؟
سازمان ها و افراد می توانند تهدیدات مربوط به رمزنگاری را با یک سیستم مدیریت کلید الکترونیکی اختصاصی از یک ارائه دهنده معتبر به حداقل برسانند و کاهش دهند. راه حل باید از یک ماژول امنیتی سخت افزاری برای تولید و محافظت از کلیدها و زیربنای امنیت کل سیستم استفاده کند.
این باید شامل ویژگی‌هایی مانند چرخه حیات مدیریت کلید، تولید کلید قوی، کنترل‌های مبتنی بر خط‌مشی دقیق، تشخیص سریع مصالحه، تخریب کلید امن، احراز هویت قوی کاربر، مدیریت گردش کار ایمن، و حسابرسی و گزارش استفاده ایمن باشد. این امر از کلیدهای سازمان محافظت می کند، کارایی را افزایش می دهد و از انطباق با داده ها و مقررات حفظ حریم خصوصی اطمینان حاصل می کند. راه حل بالقوه دیگر کوانتوم رمزنگاری است که به موجب آن کپی کردن داده های کدگذاری شده در حالت کوانتومی غیرممکن است.
نتیجه گیری
رمزنگاری برای محافظت از داده ها و ارتباطات با تبدیل متن ساده به متن رمزی با استفاده از تکنیک های مختلف ضروری است. محرمانه بودن، صداقت، اصالت و عدم انکار را حفظ می کند. رمزنگاری سیستم های کلیدی متقارن و نامتقارن و همچنین توابع هش را در بر می گیرد و در برنامه هایی مانند امنیت رایانه، ارزهای دیجیتال، مرور آنلاین ایمن و امضای الکترونیکی ضروری است. این محافظت قوی در برابر دسترسی و حملات غیرمجاز ارائه می دهد، در حالی که به طور مداوم برای مقابله با خطرات امنیتی جدید و پیشرفت های فناوری توسعه می یابد.
سوالات متداول در مورد رمزنگاری – سوالات متداول
هدف از رمزنگاری چیست؟
هدف از رمزنگاری ایمن سازی و محافظت از اطلاعات حساس با رمزگذاری آن ها به گونه ای است که فقط اشخاص مجاز قادر به درک آن باشند.
امضای دیجیتال چیست؟
امضای دیجیتال تکنیک‌های رمزنگاری هستند که برای تأیید اعتبار، یکپارچگی و عدم انکار اسناد یا پیام‌های دیجیتال استفاده می‌شوند.
آیا کامپیوترهای کوانتومی می توانند سیستم های رمزنگاری موجود را بشکنند؟
کامپیوترهای کوانتومی به دلیل توانایی آنها در حل مسائل ریاضی بسیار سریعتر از کامپیوترهای سنتی، پتانسیل شکستن سیستم های رمزنگاری موجود را دارند.
چگونه از رمزنگاری در معاملات تجارت الکترونیک استفاده می شود؟
رمزنگاری در معاملات تجارت الکترونیک برای رمزگذاری داده های حساس مانند اطلاعات کارت اعتباری در حین انتقال استفاده می شود تا از محرمانه بودن و یکپارچگی آن اطمینان حاصل شود.