لماذا تعتبر التشفير غير المتماثل أكثر أهمية مما تعتقد

للوهلة الأولى ، يبدو التشفير واضحا: تقوم بتشفير البيانات بمفتاح ، وفك تشفيرها بنفس المفتاح. هذا تشفير متماثل ، ويعمل بشكل جيد للعديد من التطبيقات اليومية. ولكن في اللحظة التي تحتاج فيها إلى إرسال رسالة آمنة إلى شخص لم تقابله من قبل ، أو حماية المليارات في معاملات العملة المشفرة ، يصطدم التشفير المتماثل بالحائط. هذا هو المكان الذي يدخل فيه التشفير غير المتماثل إلى الصورة - ويغير اللعبة بشكل أساسي.

المشكلة الأساسية: مفتاح واحد مقابل مفتاحين

التمييز بين هذين النهجين للتشفير يبدو بسيطًا بشكل خادع ولكنه ذو عواقب عميقة. يعتمد التشفير المتماثل على مفتاح واحد لكل من التشفير وفك التشفير. تخيل أليس وبوب: إذا كانت أليس تريد إرسال رسالة محمية إلى بوب باستخدام التشفير المتماثل، يجب عليها بطريقة ما تسليم ذلك المفتاح إليه بأمان. ولكن إليك المشكلة - إذا اعترض مهاجم المفتاح أثناء النقل، فإن الإطار الأمني بالكامل ينهار.

تحل التشفير غير المتماثل هذه المشكلة عن طريق استخدام مفتاحين مرتبطين رياضياً ولكن متميزين. أحدهما هو المفتاح العام، الذي يمكن مشاركته بحرية مع أي شخص. الآخر هو المفتاح الخاص، الذي يجب أن يبقى سرياً. يمكن لأليس تشفير رسالة باستخدام المفتاح العام لبوب، واثقة من أن بوب—المسلح بمفتاحه الخاص—يمكنه فك تشفيرها. حتى إذا قام المتنصت بالتقاط المفتاح العام، فلا يمكنهم قراءة الرسالة.

لماذا طول المفتاح مهم جداً

هنا حيث تصبح الرياضيات جدية. في الأنظمة المتماثلة، يوفر مفتاح 128 بت أمانًا قويًا. لكن المفاتيح غير المتماثلة لا يمكن أن تكون قصيرة بنفس القدر لأنه يوجد نمط رياضي بين المفاتيح العامة والخاصة. يمكن للمهاجمين نظريًا استغلال هذه العلاقة لاختراق التشفير. ونتيجة لذلك، يجب أن تكون المفاتيح غير المتماثلة أطول بشكل كبير لتحقيق حماية معادلة. يتطابق مفتاح غير متماثل بطول 2,048 بت تقريبًا مع مستوى أمان مفتاح متماثل بطول 128 بت - وهو فرق بمقدار 16 ضعف له آثار كبيرة على أداء النظام.

المقايضة: السرعة مقابل الأمان

تشفير المتماثل سريع. سريع جداً. إنه يتطلب موارد حسابية قليلة، وهذا هو السبب في أن معيار التشفير المتقدم (AES) أصبح المعيار الذهبي لحماية المعلومات الحكومية السرية وموجود في عدد لا يحصى من الأجهزة الاستهلاكية في جميع أنحاء العالم.

التشفير غير المتماثل، على النقيض من ذلك، مكلف حسابياً. تجعل المفاتيح الأطول والعمليات الرياضية الأكثر تعقيداً المطلوبة للتشفير بالمفتاح العام منه أبطأ بشكل ملحوظ من البدائل المتماثلة. هذا يخلق معضلة عملية: تحصل على أمان توزيع المفاتيح المتفوق لكن تضحي بسرعة المعالجة.

كيف يعملون معًا في التطبيقات الحقيقية

بدلاً من اختيار نهج واحد، تجمع معظم بنية الأمان الحديثة بين الاثنين. عند زيارة موقع ويب آمن باستخدام HTTPS، يستخدم متصفحك في الواقع بروتوكولات أمان طبقة النقل (TLS)، التي تمزج بين التشفير غير المتماثل والتشفير المتماثل في نموذج هجين. تستخدم مرحلة المصافحة التشفير غير المتماثل لتبادل مفتاح متماثل مؤقت بشكل آمن، والذي يتولى بعد ذلك نقل البيانات الفعلي لأنه أسرع. إنها الأفضل من كلا العالمين.

تعمل أنظمة البريد الإلكتروني المشفرة بطريقة مشابهة. يتم استخدام مفتاحك العام لتشفير الرسائل الصادرة، بينما يقوم مفتاحك الخاص بفك تشفير الرسائل الواردة - مما يقضي على كابوس توزيع المفاتيح الذي يعيق الأنظمة التي تعتمد فقط على التشفير المتماثل.

العلاقة بين العملات الرقمية ( والمفاهيم الخاطئة الشائعة )

تستخدم البيتكوين والعملات المشفرة الأخرى بالتأكيد أزواج المفاتيح العامة والخاصة، مما جعل الكثيرين يفترضون أنهم يستخدمون التشفير غير المتماثل. الحقيقة أكثر تعقيدًا. تعتمد العملات المشفرة في المقام الأول على التوقيعات الرقمية بدلاً من التشفير نفسه. خوارزمية توقيع البيتكوين، ECDSA (خوارزمية التوقيع الرقمي المنحني )، تنشئ دليلاً تشفيرياً على تفويض المعاملة دون تشفير بيانات المعاملة فعليًا. هذا التمييز مهم: التوقيعات الرقمية والتشفير غير المتماثل هما قدرات مرتبطة ولكنها متميزة ضمن التشفير بالمفتاح العام.

عندما تؤمن محفظة العملات المشفرة بكلمة مرور، يتم استخدام التشفير - لكن هذا يحمي ملف المحفظة نفسه، وليس معاملات البلوكشين. تعتمد أمان البلوكشين بشكل أساسي على أنظمة التوقيع الرقمي، وليس التشفير التقليدي.

أي نهج هو الصحيح؟

في السيناريوهات التي تعطي الأولوية للسرعة والكفاءة مع توزيع محدود للمستخدمين، يتفوق التشفير المتماثل. وكالات الحكومة التي تحمي الوثائق السرية، قواعد البيانات المشفرة، وأنظمة الاتصال في الوقت الفعلي تعتمد عادةً عليه.

في السيناريوهات التي تتضمن عدة مستخدمين، ومشاركة المفاتيح العامة، وحيث تكون أمان توزيع المفاتيح أكثر أهمية من السرعة الخام، يصبح التشفير غير المتماثل أمرًا أساسيًا. يعتمد البريد الإلكتروني الآمن، والشهادات الرقمية، وأنظمة البلوكشين، وبروتوكولات المصادقة بشكل كبير على هذا النهج.

الخط السفلي

تظل كل من التشفير المتماثل وغير المتماثل أعمدة أساسية للأمن الرقمي الحديث. لا يعد أي منهما متفوقًا عالميًا - حيث يعالج كل منهما مشاكل مختلفة. مع تطور التهديدات وتقدم العلوم التشفيرية، من المتوقع أن تهيمن الأنظمة الهجينة التي تجمع بين هذه الأساليب، مما يقدم حلولاً عملية تحقق التوازن بين السرعة والأمان وسهولة الاستخدام في عالم رقمي يتزايد.