تشفير قوي

تُستخدم مصطلحات التشفير القوي أو التشفير القوي عمومًا للإشارة إلى خوارزميات التشفير التي توفر، عند استخدامها بشكل صحيح، مستوى عالٍ جدًا (عادةً ما يكون منيعًا) من الحماية ضد أي متطفل ، بما في ذلك الوكالات الحكومية. ^{[ 1 ]} لا يوجد تعريف دقيق للحدود الفاصلة بين التشفير القوي والتشفير الضعيف ( القابل للاختراق ) ، إذ يتغير هذا الحد باستمرار نتيجةً للتحسينات في الأجهزة وتقنيات تحليل الشفرات . ^{[ 2 ]} هذه التحسينات تجعل في نهاية المطاف القدرات التي كانت حكرًا على وكالة الأمن القومي في متناول الأفراد المهرة، ^{[ 3 ]} لذا عمليًا، لا يوجد سوى مستويين من أمان التشفير: "تشفير يمنع أختك الصغيرة من قراءة ملفاتك، وتشفير يمنع الحكومات الكبرى من قراءة ملفاتك" ( بروس شناير ). ^{[ 2 ]}

تتمتع خوارزميات التشفير القوية بمستوى أمان عالٍ ، ويُعرَّف هذا المستوى عمليًا بعدد البتات في المفتاح . على سبيل المثال، عند التعامل مع ضوابط تصدير التشفير ، اعتبرت حكومة الولايات المتحدة، اعتبارًا من عام 1999، أن...أي تطبيق لخوارزمية التشفير المتناظر بمفتاح يزيد طوله عن 56 بت أو ما يعادله من المفتاح العام ^{[ 4 ]} يُعتبر قويًا، وبالتالي قد يخضع لترخيص التصدير . ^{[ 5 ]} لكي تكون الخوارزمية قوية، يجب أن يكون لها مفتاح طويل بما فيه الكفاية وأن تكون خالية من نقاط الضعف الرياضية المعروفة، لأن استغلال هذه النقاط يقلل فعليًا من حجم المفتاح. في بداية القرن الحادي والعشرين، كان مستوى الأمان النموذجي لخوارزميات التشفير المتناظر القوية 128 بت (قد تكون القيم الأقل قليلاً قوية أيضًا، ولكن عادةً ما يكون هناك فائدة تقنية ضئيلة من استخدام أحجام مفاتيح أصغر). ^{[ 5 ]}

يُعدّ إثبات مقاومة أي نظام تشفير للهجوم مسألة معقدة، تتطلب اختبارات ومراجعات مكثفة، ويُفضّل أن تتم في منتدى عام. فالخوارزميات والبروتوكولات الجيدة ضرورية (كما هو الحال مع المواد الجيدة لبناء مبنى قوي)، ولكن تصميم النظام وتنفيذه الجيدان ضروريان أيضاً: "من الممكن بناء نظام تشفير ضعيف باستخدام خوارزميات وبروتوكولات قوية" (تماماً كما أن استخدام مواد جيدة في البناء لا يضمن بنية متينة). العديد من الأنظمة الواقعية تكون ضعيفة عندما لا يُستخدم التشفير القوي بشكل صحيح، على سبيل المثال، إعادة استخدام القيم العشوائية ^{[ 6 ].} قد لا يتضمن الهجوم الناجح خوارزمية على الإطلاق، على سبيل المثال، إذا تم توليد المفتاح من كلمة مرور، فإن تخمين كلمة مرور ضعيفة يكون سهلاً ولا يعتمد على قوة عناصر التشفير الأساسية. ^{[ 7 ]} يمكن أن يصبح المستخدم الحلقة الأضعف في الصورة العامة، على سبيل المثال، من خلال مشاركة كلمات المرور ورموز الأجهزة مع الزملاء. ^{[ 8 ]}

في البداية، حصرت التكلفة الباهظة للتشفير القوي استخدامه على الهيئات الحكومية والعسكرية، ^{[ 9 ]} وحتى منتصف القرن العشرين، كانت عملية التشفير تتطلب جهدًا بشريًا كبيرًا، وكانت الأخطاء (التي تحول دون فك التشفير) شائعة جدًا، لذا لم يكن بالإمكان تشفير سوى نسبة ضئيلة من المعلومات المكتوبة. ^{[ 10 ]} وتمكنت الحكومة الأمريكية، على وجه الخصوص، من الحفاظ على احتكار تطوير واستخدام التشفير في الولايات المتحدة حتى ستينيات القرن العشرين. ^{[ 11 ]} وفي سبعينيات القرن العشرين، أتاح التوفر المتزايد لأجهزة الكمبيوتر القوية والاكتشافات البحثية غير المصنفة ( معيار تشفير البيانات ، وخوارزميات ديفي-هيلمان و RSA ) التشفير القوي للاستخدام المدني. ^{[ 12 ]} وشهد منتصف تسعينيات القرن العشرين انتشارًا عالميًا للمعرفة والأدوات المتعلقة بالتشفير القوي. ^{[ 12 ]} وبحلول القرن الحادي والعشرين، زالت القيود التقنية، على الرغم من أن غالبية الاتصالات ظلت غير مشفرة. ^{[ 10 ]} وفي الوقت نفسه، أصبحت تكلفة بناء وتشغيل الأنظمة ذات التشفير القوي مماثلة تقريبًا لتكلفة الأنظمة ذات التشفير الضعيف. ^{[ 13 ]}

أحدث استخدام الحواسيب ثورة في عملية تحليل الشفرات، وأبرز مثال على ذلك برنامج كولوسوس في بليتشلي بارك . ولكن كما ساهم تطوير الحواسيب الرقمية والإلكترونيات في تحسين تحليل الشفرات، فقد أتاح أيضًا إمكانية استخدام شفرات أكثر تعقيدًا. عادةً ما يكون استخدام شفرة جيدة فعالًا للغاية، بينما يتطلب كسرها جهدًا أكبر بكثير، مما يجعل تحليل الشفرات غير فعال وغير عملي لدرجة تكاد تكون مستحيلة.

يُستخدم مصطلح "قوي تشفيرياً" غالباً لوصف خوارزمية تشفير ، ويشير، مقارنةً بخوارزمية أخرى (أضعف تشفيرياً)، إلى مقاومة أكبر للهجمات. لكن يمكن استخدامه أيضاً لوصف خوارزميات التجزئة وخوارزميات إنشاء المعرفات الفريدة وأسماء الملفات. انظر، على سبيل المثال، وصف دالة Path.GetRandomFileName في مكتبة وقت تشغيل Microsoft .NET. ^{[ 14 ]} في هذا السياق، يعني المصطلح "صعب التخمين".

يُفترض أن تكون خوارزمية التشفير غير قابلة للاختراق (وفي هذه الحالة تكون في أقصى قوتها الممكنة)، ولكنها قد تكون قابلة للاختراق (وفي هذه الحالة تكون في أضعف حالاتها الممكنة)، لذا لا يوجد، من حيث المبدأ، تدرج في القوة كما قد يوحي به المصطلح : الخوارزمية (أ) أقوى من الخوارزمية (ب) التي بدورها أقوى من الخوارزمية (ج)، وهكذا. ويزداد الوضع تعقيدًا، ويصعب اختزاله في مقياس قوة واحد، نظرًا لوجود أنواع عديدة من الهجمات التحليلية للشفرات ، ولأن أي خوارزمية معينة من المرجح أن تجبر المهاجم على بذل جهد أكبر لاختراقها عند استخدام هجوم معين مقارنةً بآخر.

يوجد نظام تشفير واحد معروف لا يمكن اختراقه، وهو نظام المفتاح لمرة واحدة ، والذي لا يمكن استخدامه عمومًا نظرًا للصعوبات التي ينطوي عليها تبادل مفاتيح التشفير لمرة واحدة دون اختراقها. لذا، يمكن مقارنة أي خوارزمية تشفير بالخوارزمية المثالية، وهي المفتاح لمرة واحدة.

يُستخدم هذا المصطلح عادةً (بشكل فضفاض) للإشارة إلى هجوم محدد، وهو البحث الشامل عن المفاتيح ، خاصةً في الشروحات للمبتدئين في هذا المجال. في الواقع، مع هذا الهجوم (بافتراض اختيار المفاتيح عشوائيًا دائمًا)، يوجد تدرج في المقاومة يعتمد على طول المفتاح المستخدم. ولكن مع ذلك، توجد مشكلتان رئيسيتان: تسمح العديد من الخوارزميات باستخدام مفاتيح بأطوال مختلفة في أوقات مختلفة، ويمكن لأي خوارزمية الاستغناء عن استخدام كامل طول المفتاح الممكن. لذا، فإن خوارزميتي Blowfish و RC5 هما خوارزميات تشفير كتلية صُممت خصيصًا للسماح بأطوال مفاتيح متعددة ، وبالتالي لا يمكن القول إنهما تتمتعان بقوة خاصة فيما يتعلق بالبحث الشامل عن المفاتيح. علاوة على ذلك، تقيّد لوائح التصدير الأمريكية طول المفاتيح للمنتجات المشفرة القابلة للتصدير، وفي العديد من الحالات في الثمانينيات والتسعينيات (على سبيل المثال، حالة الموافقة على تصدير Lotus Notes الشهيرة ) لم تُستخدم سوى مفاتيح جزئية، مما قلل من "قوة" الحماية ضد هجوم البحث الشامل لتلك الإصدارات (المخصصة للتصدير). حدث الشيء نفسه تقريبًا خارج الولايات المتحدة أيضًا، كما هو الحال على سبيل المثال في حالة وجود أكثر من خوارزمية تشفير واحدة في معيار الهاتف الخلوي GSM .

يُستخدم هذا المصطلح عادةً للدلالة على أن خوارزمية ما مناسبة لمهمة معينة في علم التشفير أو أمن المعلومات ، ولكنها في الوقت نفسه مقاومة لتحليل الشفرات ، ولا تحتوي على ثغرات أمنية تُذكر. وتتنوع هذه المهام، وقد تشمل ما يلي:

• توليد العشوائية
• تشفير البيانات
• توفير طريقة لضمان سلامة البيانات

قد يُفهم من مصطلح "قوي تشفيرياً" أن الطريقة الموصوفة تتمتع بنوع من النضج، وربما تكون معتمدة للاستخدام ضد أنواع مختلفة من الهجمات المنهجية نظرياً وعملياً. بل قد يعني ذلك أن الطريقة قادرة على مقاومة تلك الهجمات لفترة كافية لحماية المعلومات المنقولة (وما يكمن وراءها) لفترة زمنية مفيدة. ولكن نظراً لتعقيد هذا المجال ودقته، فإن كلا الأمرين نادراً ما يكون صحيحاً. ولأن هذه الضمانات غير متوفرة فعلياً في الواقع العملي، فإن استخدام لغة توحي بتوفرها سيكون مضللاً في الغالب.

سيبقى هناك دائمًا قدر من عدم اليقين حيث أن التطورات (على سبيل المثال، في نظرية تحليل الشفرات أو مجرد القدرة الحاسوبية بأسعار معقولة) قد تقلل من الجهد المطلوب لاستخدام بعض أساليب الهجوم بنجاح ضد خوارزمية ما.

بالإضافة إلى ذلك، يتطلب الاستخدام الفعلي للخوارزميات التشفيرية تغليفها في نظام تشفير ، وغالبًا ما يؤدي ذلك إلى ظهور ثغرات أمنية لا تعود إلى عيوب في الخوارزمية نفسها. على سبيل المثال، تتطلب جميع الخوارزميات تقريبًا اختيارًا عشوائيًا للمفاتيح، وأي نظام تشفير لا يوفر هذه المفاتيح سيكون عرضة للهجوم بغض النظر عن أي خصائص مقاومة للهجوم تتمتع بها خوارزمية (خوارزميات) التشفير المستخدمة.

يؤدي الاستخدام الواسع للتشفير إلى زيادة تكاليف المراقبة ، لذا تهدف السياسات الحكومية إلى تنظيم استخدام التشفير القوي. ^{[ 15 ]} في العقد الأول من الألفية الثانية، كان تأثير التشفير على قدرات المراقبة محدودًا بسبب تزايد نسبة الاتصالات التي تمر عبر منصات التواصل الاجتماعي العالمية، والتي لم تستخدم التشفير القوي، مما وفر للحكومات البيانات المطلوبة. ^{[ 16 ]} يتحدث مورفي عن ضرورة تحقيق توازن تشريعي بين سلطة الحكومة، بحيث تكون واسعة بما يكفي لمواكبة التكنولوجيا سريعة التطور، وفي الوقت نفسه ضيقة بما يكفي لتمكين الجمهور والهيئات الرقابية من فهم الاستخدام المستقبلي للتشريع. ^{[ 17 ]}

• فاغل، جيفري ل. (2015). "التشفير الخفي: السلطة، والثقة، والتكلفة الدستورية للمراقبة الجماعية" . مجلة إنديانا للقانون . 90 (1).
• رينهولد، أرنولد ج. (17 سبتمبر 1999). التشفير القوي: موجة التغيير العالمية . أوراق إحاطة معهد كاتو رقم 51. معهد كاتو .
• ديفي، ويتفيلد؛ لاندو، سوزان (2007). "تصدير علم التشفير في القرنين العشرين والحادي والعشرين". تاريخ أمن المعلومات . إلسيفير. ص 725-736 . doi : 10.1016/b978-044451608-4/50027-4 . ISBN  978-0-444-51608-4.
• مورفي، سيان سي (2020). "أسطورة حروب التشفير: حقيقة وصول الدولة إلى الاتصالات المشفرة" . مجلة القانون العام العالمية . 49 ( 3-4 ). منشورات سيج: 245-261 . doi : 10.1177/1473779520980556 . hdl : 1983/3c40a9b4-4a96-4073-b204-2030170b2e63 . ISSN 1473-7795 . 
• ريبي، ثيا؛ كوهن، فيليب؛ إمبيراتوري، فيليب؛ رويتر، كريستيان (26 فبراير 2022). "سياسة الأمن الأمريكية: تنظيم الاستخدام المزدوج للتشفير وآثاره على المراقبة" (ملف PDF) . المجلة الأوروبية لأبحاث الأمن . 7 (1). سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا ​​ذ.م.م.: 39-65 . doi : 10.1007/s41125-022-00080-0 . ISSN 2365-0931 . 
• فيجنباوم، جوان (24 أبريل 2019). "التشفير والمراقبة" . مجلة اتصالات رابطة آلات الحوسبة (ACM ). 62 (5). رابطة آلات الحوسبة (ACM): 27-29 . doi : 10.1145/3319079 . ISSN 0001-0782 . 
• شناير، بروس (1998). "مخاطر أمنية في علم التشفير" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 مارس 2024 .

• تشفير 40 بت
• ملخص أمان التشفير
• تصدير التشفير
• مقارنة مكتبات التشفير
• نزاع التشفير بين مكتب التحقيقات الفيدرالي وشركة آبل
• ملخص أمان وظائف التجزئة
• مستوى الأمان