التشفير بالمفتاح العام

الموسوعة الحرة

يتم استخدام رقم غير متوقع (عادة ما يكون كبيرًا وعشوائيًا ) لبدء توليد زوج مقبول من المفاتيح مناسب للاستخدام بواسطة خوارزمية المفتاح غير المتماثل.
في هذا المثال، تم توقيع الرسالة رقميًا باستخدام المفتاح الخاص لأليس، لكن الرسالة نفسها غير مشفرة. 1) تُوقّع أليس رسالةً باستخدام مفتاحها الخاص. 2) باستخدام المفتاح العام لأليس، يستطيع بوب التحقق من أن أليس هي من أرسلت الرسالة وأنها لم تُعدّل.
في نظام تبادل المفاتيح ديفي-هيلمان ، يُنشئ كل طرف زوجًا من المفاتيح العامة والخاصة، ويوزع المفتاح العام من هذا الزوج. بعد الحصول على نسخة أصلية (وهذا أمر بالغ الأهمية) من المفاتيح العامة لكل منهما، يستطيع أليس وبوب حساب سر مشترك دون اتصال بالإنترنت. يمكن استخدام هذا السر المشترك، على سبيل المثال، كمفتاح لتشفير متناظر .
في نظام التشفير غير المتماثل، يمكن لأي شخص تشفير الرسائل باستخدام مفتاح عام، ولكن لا يمكن فك تشفير هذه الرسائل إلا من قبل حامل المفتاح الخاص المقابل. يعتمد أمان النظام على سرية المفتاح الخاص، الذي يجب ألا يُفصح عنه لأي شخص آخر.

التشفير بالمفتاح العام ، أو التشفير غير المتماثل ، هو فرع من فروع أنظمة التشفير التي تستخدم أزواجًا من المفاتيح المترابطة. يتكون كل زوج من مفتاح عام ومفتاح خاص مطابق له . [ 1 ] [ 2 ] تُولّد أزواج المفاتيح باستخدام خوارزميات تعتمد على مسائل رياضية تُسمى الدوال أحادية الاتجاه . يعتمد أمان التشفير بالمفتاح العام على الحفاظ على سرية المفتاح الخاص؛ بينما يمكن توزيع المفتاح العام علنًا دون المساس بالأمان. [ 3 ] توجد أنواع عديدة من أنظمة التشفير بالمفتاح العام، ولكل منها أهداف أمنية مختلفة، بما في ذلك التوقيع الرقمي ، وتبادل مفاتيح ديفي-هيلمان ، وتغليف المفاتيح العامة ، وتشفير المفاتيح العامة.

تُعدّ خوارزميات المفتاح العام من العناصر الأمنية الأساسية في أنظمة التشفير الحديثة ، بما في ذلك التطبيقات والبروتوكولات التي تضمن سرية وموثوقية الاتصالات الإلكترونية وتخزين البيانات. وهي تُشكّل أساسًا للعديد من معايير الإنترنت، مثل بروتوكول أمان طبقة النقل (TLS) وبروتوكول SSH وبروتوكول S/MIME وبروتوكول PGP . وبالمقارنة مع التشفير المتناظر ، قد يكون التشفير بالمفتاح العام بطيئًا جدًا بالنسبة للعديد من الأغراض، [ 4 ] لذا غالبًا ما تجمع هذه البروتوكولات بين التشفير المتناظر والتشفير بالمفتاح العام في أنظمة التشفير الهجينة .

وصف

قبل منتصف سبعينيات القرن الماضي، كانت جميع أنظمة التشفير تستخدم خوارزميات المفتاح المتناظر ، حيث يستخدم كل من المرسل والمستقبل نفس مفتاح التشفير مع الخوارزمية الأساسية، ويجب على كليهما الحفاظ على سرية المفتاح. وبطبيعة الحال، كان لا بد من تبادل المفتاح بين الأطراف المتصلة في كل نظام من هذا النوع بطريقة آمنة قبل أي استخدام للنظام، على سبيل المثال، عبر قناة آمنة . هذا الشرط ليس بالأمر الهين، وسرعان ما يصبح غير قابل للإدارة مع ازدياد عدد المشاركين، أو عند عدم توفر قنوات آمنة، أو عند تغيير المفاتيح بشكل متكرر (كما هو متعارف عليه في ممارسات التشفير السليمة). وعلى وجه الخصوص، إذا كان الهدف هو حماية الرسائل من المستخدمين الآخرين، فإنه يلزم وجود مفتاح منفصل لكل زوج محتمل من المستخدمين.

وعلى النقيض من ذلك، في نظام التشفير بالمفتاح العام، يمكن نشر المفاتيح العامة على نطاق واسع وبشكل علني، ولا يلزم سوى الاحتفاظ بالمفاتيح الخاصة المقابلة سراً.

أشهر نوعين من أنواع التشفير بالمفتاح العام هما التوقيع الرقمي والتشفير بالمفتاح العام:

  • في نظام التوقيع الرقمي ، يستطيع المرسل استخدام مفتاح خاص مع رسالة لإنشاء توقيع . يمكن لأي شخص يمتلك المفتاح العام المقابل التحقق من تطابق التوقيع مع الرسالة، لكن المزور الذي لا يعرف المفتاح الخاص لا يستطيع إنشاء أي زوج من الرسالة/التوقيع يجتاز التحقق باستخدام المفتاح العام. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

على سبيل المثال، يمكن لناشر برامج إنشاء زوج مفاتيح توقيع وتضمين المفتاح العام في البرامج المثبتة على أجهزة الكمبيوتر. لاحقًا، يمكن للناشر توزيع تحديث للبرنامج موقّع باستخدام المفتاح الخاص، ويمكن لأي جهاز كمبيوتر يتلقى التحديث التأكد من صحته من خلال التحقق من التوقيع باستخدام المفتاح العام. طالما حافظ ناشر البرامج على سرية المفتاح الخاص، فحتى لو تمكن مزوّر من توزيع تحديثات خبيثة على أجهزة الكمبيوتر، فلن يتمكن من إقناعها بصحة هذه التحديثات.

  • في نظام التشفير بالمفتاح العام ، يمكن لأي شخص يمتلك مفتاحًا عامًا تشفير رسالة، مما ينتج عنه نص مشفر ، ولكن فقط أولئك الذين يعرفون المفتاح الخاص المقابل يمكنهم فك تشفير النص المشفر للحصول على الرسالة الأصلية. [ 8 ]

على سبيل المثال، يمكن لصحفي نشر المفتاح العام لزوج مفاتيح التشفير على موقع إلكتروني، ما يسمح للمصادر بإرسال رسائل سرية مشفرة إلى المؤسسة الإخبارية. ولا يستطيع فك تشفير هذه الرسائل إلا الصحفي الذي يعرف المفتاح الخاص المقابل، إذ لا يمكن لأي شخص يتجسس على الرسائل الإلكترونية أثناء وصولها إلى الصحفي فك تشفيرها.

مع ذلك، لا يُخفي التشفير بالمفتاح العام البيانات الوصفية مثل نوع الحاسوب الذي استخدمه المرسل لإرسال الرسالة، أو وقت إرسالها، أو طولها. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] كما أن التشفير بالمفتاح العام وحده لا يُخبر المُستقبِل بأي شيء عن هوية مُرسل الرسالة [ 8 ] : 283 [ 13 ] [ 14 ] - فهو يُخفي محتوى الرسالة فقط.

تشمل التطبيقات المبنية على التشفير بالمفتاح العام مصادقة خوادم الويب باستخدام TLS ، والنقد الرقمي ، واتفاقية المفتاح المصادق عليها بكلمة المرور ، ومصادقة محتوى البريد الإلكتروني وإخفائه باستخدام OpenPGP أو S/MIME ، وخدمات ختم الوقت وبروتوكولات عدم الإنكار .

تتمثل إحدى القضايا المهمة في ضمان صحة المفتاح العام، أي التأكد من أنه صحيح ويعود للشخص أو الكيان المدعى به، وأنه لم يتم التلاعب به أو استبداله من قبل طرف ثالث (ربما خبيث). وهناك عدة طرق ممكنة لمعالجة هذه المسألة، منها:

البنية التحتية للمفاتيح العامة (PKI)، حيث تقوم جهة خارجية واحدة أو أكثر، تُعرف باسم سلطات إصدار الشهادات ، بتصديق ملكية أزواج المفاتيح. ويعتمد بروتوكول أمان طبقة النقل (TLS) على هذه البنية. وهذا يعني أن نظام PKI (البرمجيات والأجهزة والإدارة) يمكن أن يكون موثوقًا به من قبل جميع الأطراف المعنية.

تعمل شبكة الثقة على لامركزية عملية المصادقة باستخدام مصادقة فردية للروابط بين المستخدم ومفتاحه العام. يستخدم برنامج PGP هذا الأسلوب، بالإضافة إلى البحث في نظام أسماء النطاقات (DNS). كما يستخدم نظام DKIM لتوقيع رسائل البريد الإلكتروني رقميًا هذا الأسلوب أيضًا.

أنظمة التشفير الهجينة

نظرًا لأن خوارزميات المفاتيح غير المتماثلة تتطلب عادةً موارد حاسوبية أكبر بكثير من خوارزميات المفاتيح المتماثلة، فمن الشائع استخدام خوارزمية تبادل مفاتيح غير متماثلة عامة/خاصة لتشفير وتبادل مفتاح متماثل ، والذي يُستخدم بدوره في تشفير المفاتيح المتماثلة لنقل البيانات باستخدام هذا المفتاح المشترك . تستخدم بروتوكولات PGP و SSH و SSL/TLS هذه الآلية، ولذلك تُسمى أنظمة تشفير هجينة . يتميز تبادل المفاتيح الأولي القائم على التشفير غير المتماثل ، والذي يُستخدم لمشاركة مفتاح متماثل مُولّد من الخادم إلى العميل، بعدم الحاجة إلى مشاركة المفتاح المتماثل مسبقًا يدويًا، كما هو الحال في الطباعة الورقية أو الأقراص المنقولة عبر البريد، مع توفير معدل نقل بيانات أعلى لتشفير المفاتيح المتماثلة مقارنةً بتشفير المفاتيح غير المتماثلة لبقية الاتصال المشترك.

نقاط الضعف

كما هو الحال مع جميع الأنظمة الأمنية، توجد نقاط ضعف محتملة في التشفير بالمفتاح العام. فإلى جانب سوء اختيار خوارزمية المفتاح غير المتماثل (إذ لا يوجد سوى عدد قليل منها يُعتبر مُرضيًا على نطاق واسع) أو قصر طول المفتاح، يكمن الخطر الأمني ​​الرئيسي في كشف المفتاح الخاص لأحد الزوجين. عندئذٍ، ستُفقد جميع جوانب أمان الرسائل، والمصادقة، وما إلى ذلك، المُشفّرة بهذا المفتاح الخاص. ويتم التخفيف من هذا الخطر عادةً (كما هو الحال في أنظمة TLS الحديثة ) باستخدام أنظمة تدعم سرية التوجيه الأمامي ، والتي تُولّد مجموعة مفاتيح مؤقتة أثناء الاتصال، ويجب أن تكون هذه المفاتيح معروفة أيضًا لكي يتم اختراق الاتصال.

بالإضافة إلى ذلك، مع ظهور الحوسبة الكمومية ، تُعتبر العديد من خوارزميات المفاتيح غير المتماثلة عرضة للهجمات، ويجري تطوير مخططات جديدة مقاومة للحوسبة الكمومية للتغلب على هذه المشكلة. [ 15 ] [ 16 ]

إلى جانب نقاط الضعف الخوارزمية أو المتعلقة بطول المفتاح، أشارت بعض الدراسات إلى مخاطر عند تفويض التحكم في المفتاح الخاص إلى أطراف ثالثة. فقد وجدت دراسة أجريت على تطبيق أوروغواي للبنية التحتية للمفتاح العام بموجب القانون رقم 18.600 أن الحفظ المركزي للمفاتيح من قبل مزودي خدمات الثقة قد يُضعف مبدأ سرية المفتاح الخاص، مما يزيد من احتمالية التعرض لهجمات الوسيط، ويثير مخاوف بشأن عدم الإنكار القانوني. [ 17 ]

الخوارزميات

جميع أنظمة المفتاح العام معرضة نظريًا لهجوم البحث الشامل عن المفتاح . [ 18 ] مع ذلك، يُعدّ هذا الهجوم غير عملي إذا كان حجم العمليات الحسابية اللازمة لنجاحه - والذي أطلق عليه كلود شانون اسم "عامل العمل" - يفوق قدرة جميع المهاجمين المحتملين. في كثير من الحالات، يمكن زيادة عامل العمل ببساطة عن طريق اختيار مفتاح أطول. لكن قد تمتلك خوارزميات أخرى عوامل عمل أقل بكثير بطبيعتها، مما يجعل مقاومة هجوم البحث الشامل (مثلًا، باستخدام مفاتيح أطول) غير ذات صلة. طُوّرت بعض الخوارزميات الخاصة والمحددة للمساعدة في مهاجمة بعض خوارزميات تشفير المفتاح العام؛ إذ توجد هجمات معروفة على كل من تشفير RSA وتشفير ElGamal أسرع بكثير من أسلوب البحث الشامل. مع ذلك، لم يتم تحسين أي من هذه الخوارزميات بشكل كافٍ لتكون عملية في الواقع.

تم اكتشاف نقاط ضعف جوهرية في العديد من خوارزميات المفاتيح غير المتماثلة التي كانت واعدة في السابق. فقد تبين أن خوارزمية "تعبئة الحقيبة" غير آمنة بعد تطوير هجوم جديد. [ 19 ] وكما هو الحال مع جميع وظائف التشفير، قد تكون تطبيقات المفتاح العام عرضة لهجمات القنوات الجانبية التي تستغل تسريب المعلومات لتسهيل البحث عن مفتاح سري. وغالبًا ما تكون هذه الهجمات مستقلة عن الخوارزمية المستخدمة. وتجري حاليًا أبحاث لاكتشاف الهجمات الجديدة والحماية منها.

تغيير المفاتيح العامة

من الثغرات الأمنية المحتملة الأخرى لاستخدام المفاتيح غير المتماثلة إمكانية وقوع هجوم "الوسيط" ، حيث يتم اعتراض اتصال المفاتيح العامة من قِبل طرف ثالث (الوسيط) ثم تعديله لتوفير مفاتيح عامة مختلفة. يجب على المهاجم، في جميع الأحوال، اعتراض الرسائل والردود المشفرة وفك تشفيرها وإعادة تشفيرها باستخدام المفاتيح العامة الصحيحة لأجزاء الاتصال المختلفة لتجنب الشبهات. [ 20 ]

يُعتبر الاتصال غير آمن عندما تُنقل البيانات بطريقة تسمح باعتراضها (وتُسمى أيضًا " التنصت "). تشير هذه المصطلحات إلى قراءة بيانات المُرسِل الخاصة بالكامل. ويكون الاتصال غير آمن بشكل خاص عندما لا يستطيع المُرسِل منع عمليات الاعتراض أو مراقبتها. [ 21 ]

قد يكون تنفيذ هجوم الوسيط صعبًا نظرًا لتعقيدات بروتوكولات الأمان الحديثة. مع ذلك، يصبح الأمر أسهل عندما يستخدم المرسل وسائط غير آمنة مثل الشبكات العامة أو الإنترنت أو الاتصالات اللاسلكية. في هذه الحالات، يستطيع المهاجم اختراق بنية الاتصالات التحتية بدلًا من البيانات نفسها. قد يجد موظفٌ خبيثٌ افتراضيٌّ في مزود خدمة الإنترنت (ISP) هجوم الوسيط أمرًا يسيرًا نسبيًا. إذ لا يتطلب الحصول على المفتاح العام سوى البحث عنه أثناء إرساله عبر أجهزة اتصالات مزود الخدمة؛ وفي أنظمة المفاتيح غير المتماثلة المُطبقة بشكل صحيح، لا يُشكل هذا خطرًا كبيرًا.

في بعض هجمات الوسيط المتقدمة، يرى أحد طرفي الاتصال البيانات الأصلية بينما يتلقى الطرف الآخر نسخةً خبيثة منها. قد تمنع هجمات الوسيط غير المتناظرة المستخدمين من إدراك اختراق اتصالهم، حتى عندما يكون من المعروف أن بيانات أحد المستخدمين مخترقة، لأنها تبدو سليمة للمستخدم الآخر. قد يؤدي هذا إلى خلافات مُربكة بين المستخدمين، مثل "لا بد أن المشكلة من جانبك!"، مع أن كلا الطرفين ليسا مُخطئين. لذا، لا يمكن منع هجمات الوسيط بشكل كامل إلا عندما تكون بنية الاتصالات التحتية خاضعة لسيطرة أحد الطرفين أو كليهما فعليًا، كما هو الحال عبر مسار سلكي داخل مبنى المُرسِل. باختصار، يسهل تغيير المفاتيح العامة عندما يكون جهاز الاتصالات الذي يستخدمه المُرسِل تحت سيطرة المُهاجم. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]

البنية التحتية للمفاتيح العامة

يتمثل أحد أساليب منع هذه الهجمات في استخدام بنية المفاتيح العامة (PKI)؛ وهي مجموعة من الأدوار والسياسات والإجراءات اللازمة لإنشاء الشهادات الرقمية وإدارتها وتوزيعها واستخدامها وتخزينها وإلغائها ، بالإضافة إلى إدارة تشفير المفاتيح العامة. ومع ذلك، فإن هذا الأسلوب ينطوي على نقاط ضعف محتملة.

على سبيل المثال، يجب أن تحظى جهة إصدار الشهادات بثقة جميع الأطراف المشاركة للتأكد من أنها تحققت بشكل صحيح من هوية حامل المفتاح، وأنها ضمنت صحة المفتاح العام عند إصدار الشهادة، وأنها محمية من القرصنة الإلكترونية، وأنها اتفقت مع جميع المشاركين على التحقق من جميع شهاداتهم قبل بدء الاتصالات المحمية. فعلى سبيل المثال، تُزوَّد متصفحات الويب بقائمة طويلة من "شهادات الهوية الموقعة ذاتيًا" من مزودي البنية التحتية للمفاتيح العامة (PKI) - تُستخدم هذه الشهادات للتحقق من مصداقية جهة إصدار الشهادات، ثم في خطوة ثانية، للتحقق من شهادات جهات الاتصال المحتملة. ويمكن للمهاجم الذي يستطيع خداع إحدى جهات إصدار الشهادات هذه لإصدار شهادة لمفتاح عام مزيف أن يشن هجوم "الرجل في المنتصف" بسهولة كما لو لم يتم استخدام نظام الشهادات على الإطلاق. إن المهاجم الذي يخترق خوادم جهة معينة ويحصل على مخزونها من الشهادات والمفاتيح (العامة والخاصة) سيكون قادراً على انتحال الهوية، والتخفي، وفك التشفير، وتزوير المعاملات بلا حدود، بافتراض أنه قادر على وضع نفسه في مسار الاتصال.

على الرغم من مشاكلها النظرية والمحتملة، فإن بنية المفتاح العام تُستخدم على نطاق واسع. ومن الأمثلة على ذلك بروتوكول TLS وسلفه SSL ، واللذان يُستخدمان عادةً لتوفير الأمان لمعاملات متصفحات الويب (على سبيل المثال، تستخدم معظم مواقع الويب بروتوكول TLS لبروتوكول HTTPS ).

إلى جانب مقاومة زوج مفاتيح معين للهجوم، يجب مراعاة أمان التسلسل الهرمي للشهادات عند نشر أنظمة المفاتيح العامة. تقوم جهة إصدار الشهادات - عادةً ما تكون برنامجًا مصممًا خصيصًا لهذا الغرض ويعمل على خادم - بالتحقق من هويات المفاتيح الخاصة المحددة من خلال إصدار شهادة رقمية. عادةً ما تكون شهادات المفاتيح العامة الرقمية صالحة لعدة سنوات، لذا يجب حفظ المفاتيح الخاصة المرتبطة بها بشكل آمن طوال تلك الفترة. عند اختراق مفتاح خاص يُستخدم لإنشاء شهادة في مستوى أعلى من التسلسل الهرمي لخادم البنية التحتية للمفاتيح العامة، أو الكشف عنه عن طريق الخطأ، يصبح من الممكن حدوث هجوم وسيط ، مما يجعل أي شهادة تابعة غير آمنة تمامًا.

البيانات الوصفية غير المشفرة

معظم برامج التشفير بالمفتاح العام المتاحة لا تخفي البيانات الوصفية في رأس الرسالة، والتي قد تتضمن هوية المرسل والمستلم، وتاريخ الإرسال، وموضوع الرسالة، والبرنامج المستخدم، وما إلى ذلك. بل تخفي فقط محتوى الرسالة، ولا يمكن فك تشفيرها إلا باستخدام المفتاح الخاص للمستلم المقصود. هذا يعني أن طرفًا ثالثًا قد يتمكن من بناء نموذج مفصل للغاية للمشاركين في شبكة الاتصال، بالإضافة إلى المواضيع التي تتم مناقشتها، حتى لو كان محتوى الرسالة نفسه مخفيًا.

مع ذلك، ظهرت مؤخرًا تجربةٌ لتقنية المراسلة ذات الرؤوس المشفرة، والتي تُخفي هوية المُرسِل والمُستقبِل، وتُقلِّل بشكلٍ كبيرٍ من البيانات الوصفية المُتاحة لطرفٍ ثالث. [ 25 ] تقوم الفكرة على مستودعٍ مفتوحٍ يحتوي على كتل بيانات وصفية مُشفَّرة بشكلٍ منفصل، بالإضافة إلى الرسائل المُشفَّرة. المُستقبِل المقصود فقط هو القادر على فك تشفير كتلة البيانات الوصفية، وبعد ذلك يُمكنه تحديد رسائله وتنزيلها وفك تشفيرها. نظام المراسلة هذا حاليًا في مرحلة تجريبية ولم يُفعَّل بعد. سيؤدي توسيع نطاق هذه الطريقة إلى كشف خادم البريد الوارد الذي يستخدمه المُستقبِل والطابع الزمني للإرسال والاستلام فقط للطرف الثالث. قد يُشارك آلاف المستخدمين الخادم، مما يجعل نمذجة الشبكات الاجتماعية أكثر صعوبة.

تاريخ

في بدايات علم التشفير ، كان الطرفان يعتمدان على مفتاح يتبادلانه عبر وسيلة آمنة، وإن لم تكن تشفيرية، كاجتماع مباشر أو عبر وسيط موثوق. وكان هذا المفتاح، الذي يجب على الطرفين الحفاظ على سريته التامة، يُستخدم لتبادل الرسائل المشفرة. إلا أن هذا النهج في توزيع المفاتيح يُثير عدداً من الصعوبات العملية الهامة .

الترقب

كتب ويليام ستانلي جيفونز في كتابه "مبادئ العلم" الصادر عام 1874: [ 26 ]

هل يستطيع القارئ أن يحدد العددين اللذين إذا ضُربا معًا ينتج العدد 8,616,460,799 ؟ [ 27 ] أعتقد أنه من غير المرجح أن يعرف أحدٌ غيري الإجابة. [ 26 ]

هنا وصف العلاقة بين الدوال أحادية الاتجاه وعلم التشفير، ثم ناقش بالتفصيل مسألة التحليل المستخدمة لإنشاء دالة الباب الخلفي . في يوليو 1996، قال عالم الرياضيات سولومون دبليو غولومب : "توقع جيفونز سمة أساسية لخوارزمية RSA لتشفير المفتاح العام، مع أنه بالتأكيد لم يخترع مفهوم تشفير المفتاح العام." [ 28 ]

اكتشاف سري

في عام 1970، تصور جيمس إتش. إليس ، وهو خبير تشفير بريطاني في مقر الاتصالات الحكومية البريطانية (GCHQ)، إمكانية "التشفير غير السري" (المعروف الآن باسم تشفير المفتاح العام)، لكنه لم يجد طريقة لتطبيقه. [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

في عام 1973، قام زميله كليفورد كوكس بتطبيق ما يُعرف الآن بخوارزمية تشفير RSA ، مما وفر طريقة عملية للتشفير غير السري. وفي عام 1974، قام مالكولم ج. ويليامسون ، عالم الرياضيات والتشفير في مقر الاتصالات الحكومية البريطانية (GCHQ) ، بتطوير ما يُعرف الآن بتبادل مفاتيح ديفي-هيلمان . كما تم تمرير هذه الخوارزمية إلى وكالة الأمن القومي الأمريكية . [ 32 ] كانت كلتا المنظمتين تركزان على الجانب العسكري، ولم تكن القدرة الحاسوبية المتاحة آنذاك كافية؛ لذا لم تستغل أي منهما إمكانات التشفير بالمفتاح العام. وفقًا لرالف بنجامين :

رأيتُ أن أهميته القصوى تكمن في الاستخدام العسكري... فإذا استطعتَ مشاركة مفتاحك بسرعة وبشكل إلكتروني، فستكون لك ميزة كبيرة على خصمك. ولم تُحقق التشفير بالمفتاح العام كامل إمكاناته إلا في نهاية مسيرة التطور، بدءًا من تصميم بيرنرز-لي لبنية إنترنت مفتوحة لمركز سيرن ، مرورًا بتكييفها واعتمادها في شبكة أربانت . [ 32 ]

لم يتم الاعتراف بهذه الاكتشافات علنًا إلا بعد أن رفعت الحكومة البريطانية السرية عن البحث في عام 1997. [ 33 ]

اكتشاف علني

في عام 1976، نشر ويتفيلد ديفي ومارتن هيلمان نظام تشفير بمفتاح غير متماثل ، حيث تأثرا بعمل رالف ميركل في توزيع المفاتيح العامة، وكشفا عن طريقة لتبادل المفاتيح العامة. عُرفت هذه الطريقة، التي تستخدم الأسس في حقل منتهٍ ، باسم تبادل مفاتيح ديفي-هيلمان . [ 34 ] كانت هذه أول طريقة عملية منشورة لإنشاء مفتاح سري مشترك عبر قناة اتصال موثقة (ولكنها غير سرية) دون استخدام سر مشترك مسبق. عُرفت "تقنية ميركل لتبادل المفاتيح العامة" باسم ألغاز ميركل ، وقد طُوّرت عام 1974 ونُشرت عام 1978. هذا يجعل التشفير غير المتماثل مجالًا حديثًا نسبيًا في علم التشفير، على الرغم من أن علم التشفير نفسه يعود تاريخه إلى أكثر من 2000 عام. [ 35 ]

في عام ١٩٧٧، ابتكر رون ريفست ، وآدي شامير ، وليونارد أدلمان ، وجميعهم كانوا آنذاك في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، تعميمًا لخوارزمية كوكس بشكل مستقل . ونشر المؤلفون الأخيرون عملهم في عام ١٩٧٨ في عمود مارتن غاردنر في مجلة ساينتفك أمريكان ، وأصبحت الخوارزمية تُعرف باسم RSA ، نسبةً إلى الأحرف الأولى من أسمائهم. [ ٣٦ ] تستخدم RSA عملية الأسس بتردد حاصل ضرب عددين أوليين كبيرين جدًا ، للتشفير وفك التشفير، حيث تُنفذ كلًا من التشفير باستخدام المفتاح العام والتوقيعات الرقمية باستخدام المفتاح العام. ويرتبط أمانها بالصعوبة البالغة لتحليل الأعداد الصحيحة الكبيرة إلى عواملها الأولية، وهي مشكلة لا توجد لها تقنية عامة فعالة معروفة. وقد نُشر وصف للخوارزمية في عمود الألعاب الرياضية في عدد أغسطس ١٩٧٧ من مجلة ساينتفك أمريكان . [ ٣٧ ]

منذ سبعينيات القرن الماضي، تم تطوير عدد كبير ومتنوع من تقنيات التشفير والتوقيع الرقمي واتفاقية المفاتيح وغيرها، بما في ذلك توقيع رابين وتشفير ElGamal و DSA و ECC .

إضافةً إلى الخوارزميات التي طُوّرت ضمن الأوساط الأكاديمية والمعيارية المفتوحة، طوّرت عدة دول معايير وطنية للتشفير بالمفتاح العام لاستخدامها ضمن نطاق اختصاصها. وتشمل هذه المعايير SM2 وSM9 (الصين)، وGOST R 34.10-2012 (روسيا)، و EC-KCDSA (كوريا الجنوبية)، وDSTU 4145 ( أوكرانيا ).

أمثلة

تتضمن أمثلة تقنيات المفاتيح غير المتماثلة ذات السمعة الطيبة والمستخدمة لأغراض متنوعة ما يلي:

تتضمن أمثلة خوارزميات المفاتيح غير المتماثلة التي لم يتم اعتمادها على نطاق واسع ما يلي:

تتضمن أمثلة خوارزميات المفاتيح غير المتماثلة البارزة - ولكنها غير آمنة - ما يلي:

تتضمن أمثلة البروتوكولات التي تستخدم خوارزميات المفاتيح غير المتماثلة ما يلي:

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ر. شيري (أغسطس 2007). معجم أمن الإنترنت، الإصدار 2. مجموعة عمل الشبكة. doi : 10.17487/RFC4949 . RFC 4949 .لأغراض إعلامية.
  2. ↑ بيرنشتاين، دانيال جيه؛ لانج، تانيا (14 سبتمبر 2017). "التشفير ما بعد الكمومي" . مجلة نيتشر . 549 (7671): 188-194 . Bibcode : 2017Natur.549..188B . doi : 10.1038 / nature23461 . ISSN 0028-0836 . PMID 28905891. S2CID 4446249 .   
  3. ↑ ستالينغز، ويليام (3 مايو 1990). التشفير وأمن الشبكات: المبادئ والتطبيق . برنتيس هول. ص 165. ISBN  9780138690175.
  4. ^ ألفاريز، رافائيل. كاباليرو جيل، كانديدو؛ سانتونيا، خوان؛ زامورا ، أنطونيو (27 يونيو 2017). "خوارزميات تبادل المفاتيح خفيفة الوزن" . أجهزة الاستشعار . 17 (7): 1517. دوى : 10.3390/s17071517 . ردمك 1424-8220 . بمك 5551094 . بميد 28654006 .   
  5. ↑ مينيز، ألفريد ج .؛ فان أورشوت، بول س .؛ فانستون، سكوت أ. (أكتوبر 1996). "الفصل 8: التشفير بالمفتاح العام". دليل التشفير التطبيقي (PDF) . مطبعة CRC. الصفحات 425-488 . ISBN  0-8493-8523-7تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أكتوبر 2022 .
  6. ↑ بيرنشتاين، دانيال ج. (1 مايو 2008). "حماية الاتصالات من التزوير". نظرية الأعداد الخوارزمية (ملف PDF) . المجلد 44. منشورات MSRI. القسم 5: التوقيعات بالمفتاح العام، الصفحات 543-545 . تاريخ الاسترجاع: 8 أكتوبر 2022 . 
  7. ↑ بيلاري، ميهير ؛ غولدواسير، شافي (يوليو 2008). "الفصل 10: التوقيعات الرقمية". محاضرات في علم التشفير (ملف PDF) . ص 168. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 20 أبريل 2022. تم الاطلاع عليه في 11 يونيو 2023 . 
  8. 1 2 مينيز، ألفريد ج .؛ فان أورشوت، بول س .؛ فانستون، سكوت أ. (أكتوبر 1996). "8: التشفير بالمفتاح العام". دليل التشفير التطبيقي (PDF) . مطبعة CRC. الصفحات 283-319 . ISBN  0-8493-8523-7تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أكتوبر 2022 .
  9. ↑ دانيزيس، جورج ؛ دياز، كلوديا؛ سيفيرسون، بول (2010). "الفصل 13: الاتصالات المجهولة". في روزنبرغ، بيرتون (محرر). دليل التشفير المالي والأمن (PDF) . تشابمان آند هول/سي آر سي. الصفحات 341-390 . ISBN  978-1420059816بما أن برنامج PGP، بالإضافة إلى ضغط الرسائل، لا يقوم بأي محاولات أخرى لإخفاء حجمها، فمن السهل تتبع رسالة في الشبكة بمجرد مراقبة طولها.
  10. ↑ راكوف، تشارلز ؛ سيمون، دانيال ر. (1993). "الدفاع التشفيري ضد تحليل حركة البيانات". وقائع الندوة السنوية الخامسة والعشرين لجمعية آلات الحوسبة حول نظرية الحوسبة . STOC '93: ندوة جمعية آلات الحوسبة حول نظرية الحوسبة . جمعية آلات الحوسبة . الصفحات 672-681 . doi : 10.1145/167088.167260 . لا يمكن افتراض إخفاء أنواع معينة من المعلومات بشكل معقول. على سبيل المثال، يمكن لأي شخص لديه الموارد اللازمة لفحص جميع قنوات الاتصال المادية المتاحة لأي طرف الحصول على حد أقصى لحجم الاتصالات المرسلة أو المستلمة (من أي نوع). 
  11. ↑ كارغر، بول أ. (مايو 1977). "11: قيود التشفير من طرف إلى طرف". التحكم غير التقديري في الوصول لأنظمة الحوسبة اللامركزية (رسالة ماجستير). مختبر علوم الحاسوب ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . hdl : 1721.1/149471 . يبدو السيناريو الموصوف آمنًا، لأن جميع البيانات مشفرة قبل إرسالها إلى معالجات الاتصالات. مع ذلك، يجب إرسال معلومات تحكم معينة كنص عادي من المضيف إلى معالج الاتصالات لتمكين الشبكة من العمل. تتضمن هذه المعلومات عنوان وجهة الحزمة، وطول الحزمة، والفاصل الزمني بين عمليات إرسال الحزم المتتالية.
  12. ↑ تشاوم، ديفيد ل. (فبراير 1981). ريفست، ر. (محرر). "البريد الإلكتروني غير القابل للتتبع، وعناوين المرسل، والأسماء المستعارة الرقمية". مجلة اتصالات رابطة آلات الحوسبة . 24 (2). رابطة آلات الحوسبة . مؤخرًا، طُرحت بعض الحلول الجديدة لـ"مشكلة توزيع المفاتيح" (مشكلة تزويد كل متواصل بمفتاح سري)، تحت مسمى التشفير بالمفتاح العام. مشكلة تشفيرية أخرى، هي "مشكلة تحليل حركة البيانات" (مشكلة الحفاظ على سرية هوية المتصلين وتوقيت اتصالاتهم)، ستزداد أهمية مع نمو البريد الإلكتروني.
  13. ↑ ديفيس، دون (2001). "عيوب في التوقيع والتشفير في S/MIME وPKCS#7 وMOSS وPEM وPGP وXML" . وقائع المؤتمر التقني السنوي لـ USENIX لعام 2001. USENIX . الصفحات 65-78 . لماذا يُعدّ التوقيع والتشفير البسيط غير آمن؟ ببساطة، يكون التوقيع والتشفير عرضةً لـ "إعادة التوجيه الخفية": تقوم أليس بالتوقيع والتشفير ليراها بوب، لكن بوب يُعيد تشفير رسالة أليس المُوقّعة ليراها تشارلي. في النهاية، يعتقد تشارلي أن أليس كتبت إليه مباشرةً، ولا يستطيع كشف حيلة بوب. خطأ في الاستشهاد: معلمة غير معروفة ""davis2001defectivesignencrypt"" في <ref>الوسم؛ المعلمات المدعومة هي dir و follow و group و name (انظر صفحة المساعدة ).
  14. ↑ آن، جي هي (12 سبتمبر 2001). التشفير الموثق في بيئة المفتاح العام: مفاهيم وتحليلات أمنية (تقرير فني). أرشيف IACR للمطبوعات الإلكترونية في علم التشفير. 2001/079 . تاريخ الاسترجاع: 24 نوفمبر 2024 .خطأ في الاستشهاد: معلمة غير معروفة ""an2001authencpubkey"" في <ref>الوسم؛ المعلمات المدعومة هي dir و follow و group و name (انظر صفحة المساعدة ).
  15. ^ اسكريبانو بابلوس، خوسيه اجناسيو. غونزاليس فاسكو، ماريا إيزابيل (أبريل 2023). "تبادل مفاتيح مجموعة ما بعد الكم الآمن: تنفيذ حل يعتمد على Kyber" . اي اي تي للاتصالات . 17 (6): 758-773 . دوى : 10.1049 / cmu2.12561 . اتش دي ال : 10016/37141 . ردمك 1751-8628 . S2CID 255650398 .  
  16. ↑ ستورر، كريستيان؛ لوغرين، توماس (2023)، مولدر، فالنتين؛ ميرمود، آلان؛ ليندرز، فنسنت؛ تيلنباخ، برنارد (محررون)، "التشفير غير المتماثل"، اتجاهات في تقنيات حماية البيانات والتشفير ، تشام: سبرينغر نيتشر سويسرا، ص 11-14 ، doi : 10.1007/978-3-031-33386-6_3 ، ISBN  978-3-031-33386-6{{citation}}: CS1 maint: work parameter with ISBN ( link )
  17. ^ سابيغيرو، آرييل؛ فيسنتي، ألفونسو؛ إسنال ، جونزالو (نوفمبر 2024). "فليكن هناك ثقة" . 2024 IEEE URUCON . دوى : 10.1109/URUCON63440.2024.10850093 .
  18. ↑ بار، كريستوف؛ بيلزل، يان؛ برينيل، بارت (2010). فهم التشفير: كتاب دراسي للطلاب والممارسين . سبرينغر. ISBN 978-3-642-04100-6.
  19. ↑ شامير، عدي (نوفمبر 1982). "خوارزمية زمنية متعددة الحدود لكسر نظام التشفير الأساسي ميركل-هيلمان". الندوة السنوية الثالثة والعشرون حول أسس علوم الحاسوب (SFCS 1982) . الصفحات 145-152 . doi : 10.1109/SFCS.1982.5 . 
  20. ↑ وانغ، لي؛ ويغلينسكي، ألكسندر م. (1 أكتوبر 2014). "الكشف عن هجمات الوسيط باستخدام تقنيات أمن الطبقة الفيزيائية اللاسلكية: هجمات الوسيط باستخدام أمن الطبقة الفيزيائية" . الاتصالات اللاسلكية والحوسبة المتنقلة . 16 (4): 408-426 .
  21. ↑ تونغال، آبي (20 فبراير 2020). "ما هو هجوم الوسيط وكيف يمكن منعه؟ - ما الفرق بين هجوم الوسيط والتنصت؟" . أب جارد . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يونيو 2020 .
  22. ↑ تونغال، آبي (20 فبراير 2020). "ما هو هجوم الوسيط وكيف يمكن منعه - أين تحدث هجمات الوسيط؟" . أب جارد . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يونيو 2020 .
  23. ↑ مارتن (30 يناير 2013). "الصين، جيت هاب، ورجل في المنتصف" . جريت فاير . مؤرشف من الأصل في 19 أغسطس 2016. تم الاطلاع عليه في 27 يونيو 2015 .
  24. ↑ بيرسي (4 سبتمبر 2014). "السلطات تشن هجومًا وسيطًا على جوجل" . جريت فاير . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يونيو 2020 .
  25. ↑ بيورغفينسدوتير، هانا؛ بنتلي، فيل (24 يونيو 2021). "Warp2: طريقة للبريد الإلكتروني والمراسلة باستخدام عناوين ورؤوس مشفرة". arXiv : 1411.6409 [ cs.CR ].
  26. 1 2 جيفونز، دبليو إس (1874). مبادئ العلم: رسالة في المنطق والمنهج العلمي . ماكميلان وشركاه. ص 141. تم الاطلاع عليه في 18 يناير 2024 . 
  27. ↑ وايسشتاين، إي دبليو (2024). "عدد جيفونز" . ماث وورلد . تم الاسترجاع في 18 يناير 2024 .
  28. ↑ غولوب، سولومون و. (1996). "حول تحليل عدد جيفونز". كريبتولوجيا . 20 (3): 243. doi : 10.1080/0161-119691884933 . S2CID 205488749 . 
  29. ↑ إليس، جيمس هـ. (يناير 1970). "إمكانية التشفير الرقمي الآمن غير السري" (ملف PDF) . كريبتوسيلار . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يناير 2024 .
  30. ↑ إليس، جيمس هـ. (يناير 1970). "إمكانية التشفير الرقمي الآمن غير السري" . جامعة جورج واشنطن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 ديسمبر 2025 .
  31. ↑ ساور، باتريك (11 مارس 2016). "العبقري المجهول الذي أمّن دفاعات بريطانيا الحاسوبية ومهّد الطريق للتسوق الآمن عبر الإنترنت" . صحيفة التلغراف .
  32. 1 2 إسبينر، توم (26 أكتوبر 2010). "رواد GCHQ يتحدثون عن نشأة التشفير بالمفتاح العام" . ZDNet .
  33. ↑ سينغ، سيمون (1999). كتاب الشفرات . دابلداي. الصفحات 279-292 . 
  34. ↑ ديفي، ويتفيلد ؛ هيلمان، مارتن إي. (نوفمبر 1976). "اتجاهات جديدة في علم التشفير" (ملف PDF) . معاملات IEEE في نظرية المعلومات . 22 (6): 644-654 . رمز Bibcode : 1976ITIT...22..644D . CiteSeerX 10.1.1.37.9720 . doi : 10.1109/TIT.1976.1055638 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 29 نوفمبر 2014. 
  35. ↑ "التشفير غير المتماثل" . دليل IONOS الرقمي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يونيو 2022 .
  36. ↑ ريفست، ر.؛ شامير، أ.؛ أدلمان، ل. (فبراير 1978). "طريقة للحصول على التوقيعات الرقمية وأنظمة التشفير بالمفتاح العام" (ملف PDF) . مجلة اتصالات رابطة مكائن ​​الحوسبة . 21 (2): 120-126 . CiteSeerX 10.1.1.607.2677 . doi : 10.1145/359340.359342 . S2CID 2873616. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 17 ديسمبر 2008. تم الاطلاع عليه في 15 نوفمبر 2019 .  
  37. ↑ روبنسون، سارة (يونيو 2003). "لا تزال شركة RSA تحافظ على أسرارها بعد سنوات من الهجمات، وتحصد إشادات لمؤسسيها" (ملف PDF) . أخبار SIAM . 36 (5).

مصادر