كيف يضمن تشفير المفتاح العام سلامة البيانات

تحتاج البيانات إلى الأمان ، والأمان يحتاج إلى التشفير.

ضمن أشياء أخرى،   التشفير   يلعب دورًا حيويًا في ضمان أمن البيانات. إنها عملية تحويل البيانات إلى صيغة غير مفهومة لا يمكن فك تشفيرها أو فك تشفيرها إلا بمساعدة مفتاح تشفير.

مفتاح التشفير هو تسلسل عشوائي من الأحرف يتم إنشاؤه في آلية تشفير. يتم استخدامه لتحويل نص عادي إلى نص مشفر أثناء التشفير. يمكنك استخدام نفس المفتاح (التشفير المتماثل) أو مفتاح مختلف (التشفير غير المتماثل) لتحويل النص المشفر إلى نص عادي.

يخفي التشفير الرسالة الفعلية ويحولها إلى نص مشفر ، مما يجعلها غير قابلة للقراءة. يعد تشفير المفتاح العام أحد هذه الطرق التي يمكنك من خلالها تشفير رسالة. فكر في الأمر على أنه قفل بمفتاحين (مفتاح عام ومفتاح خاص). إذا قام المستخدم بإغلاقه بالمفتاح الأول ، فيمكن للمفتاح الثاني فقط فتحه والعكس صحيح.

هناك طرق أخرى ، مثل التشفير المتماثل أو التشفير المختلط ، ولكن في الوقت الحالي ، دعونا نلقي نظرة أعمق على تشفير المفتاح العام ونرى كيف يوفر أمانًا مرتفعًا للبيانات للمستخدمين.

ما هو تشفير المفتاح العام؟

تشفير المفتاح العام ، المعروف أيضًا باسم تشفير المفتاح العام ، هو تقنية تستخدم مفتاحين مختلفين لتشفير البيانات وفك تشفيرها. أحدهما هو المفتاح العام ، المتاح للجميع لتشفير البيانات ، والآخر هو المفتاح الخاص الذي يمكن للبادئ استخدامه لفك التشفير.

يُطلق على تشفير المفتاح العام أيضًا اسم التشفير غير المتماثل ، ويستخدم على نطاق واسع لأمان طبقة النقل / طبقة مآخذ التوصيل الآمنة (TLS / SSL) ، مما يجعل بروتوكول نقل النص التشعبي الآمن (HTTPS) ممكنًا.

لإرسال رسالة مشفرة ، يمكنك الحصول على المفتاح العام للمستلم من دليل مشترك. استخدم هذا المفتاح لتشفير رسالة قبل إرسالها ، وسيتمكن المستلم من فك تشفيرها باستخدام مفتاحه الخاص المقابل.

في المقابل ، إذا قمت بتشفير رسالة باستخدام مفتاحك الخاص ، فلن يتمكن المستلم من فك تشفيرها إلا باستخدام مفتاحك العام ، للتحقق من هويتك. يمكنك تنفيذ كل من التشفير وفك التشفير تلقائيًا دون قفل رسالة ماديًا وفتحها. المنظمات تستفيد من   برنامج التشفير   لتنفيذ العملية بسلاسة وضمان حماية قوية للبيانات.

يعد تشفير المفتاح العام عملية تشفير آمنة للغاية حيث لا يتطلب من أي شخص مشاركة مفتاحه الخاص ، مما يمنع تسربه أثناء الإرسال. يوفر أمانًا كبيرًا للمعلومات ويحافظ على حماية بياناتك ضد الوصول غير المصرح به.

تستخدم اتصالات الإنترنت البنية التحتية للمفتاح العام (PKI) لإدارة الهوية والأمن. التشفير غير المتماثل ، أو تشفير المفتاح العام ، هو التقنية الأساسية التي تمكن البنية التحتية للمفاتيح العمومية (PKI) وتوفر حماية البيانات في قنوات الاتصال المختلفة.

من ناحية أخرى ، يعد تشفير المفتاح الخاص ، المعروف أيضًا باسم التشفير المتماثل ، تقنية تستخدم مفتاحًا واحدًا لكل من التشفير وفك التشفير. كلاهما   التشفير المتماثل وغير المتماثل   لها فوائدها وتحدياتها بناءً على حالة الاستخدام وقوة التشفير المطلوبة.

كيف يعمل تشفير المفتاح العام؟

يمكّن تشفير المفتاح العام المستخدمين من إرسال الرسائل واستلامها سراً. يسمح لكل مستخدم بإنشاء زوج من المفاتيح: مفتاح عام ومفتاح خاص . كلا المفتاحين لهما علاقة رياضية بينهما. لكن المفتاح الخاص لا يمكن اشتقاقه عمليًا من مفتاح عمومي.

في التشفير ، يمكن للمرء استخدام مفتاح عام لتشفير رسالة لا يمكن للمفتاح الخاص للمستلم فك تشفيرها إلا. علاوة على ذلك ، إذا قام المرسل بتشفير رسالة باستخدام مفتاحه الخاص ، فيمكن للمستلم المقصود التحقق من هوية المرسل باستخدام مفتاح عام.

يستخدم تشفير المفتاح العام أطوال مفاتيح أطول تقلل من متاعب إدارة المفاتيح حيث لا توجد حاجة لتبادل المفاتيح. بمجرد استخدام مفتاح لتشفير الرسالة ، لا يمكن استخدامه لفك تشفيرها.

تطبيقات تشفير المفتاح العام

يُستخدم تشفير المفتاح العام عادةً في التوقيعات الإلكترونية. التوقيع الإلكتروني هو طريقة رياضية لمصادقة هوية المستخدم والحفاظ على سلامة مستند أو رسالة أو برنامج. تستخدم الشركات بشكل عام   برنامج التوقيع الإلكتروني   لتوزيع المستندات الحساسة من الناحية القانونية وجمع التوقيعات الرقمية.

بصرف النظر عن التوقيعات الرقمية ، يتم استخدام تشفير المفتاح العام لأغراض أخرى مختلفة.

أمن خادم الويب

يعد تشفير المفتاح العام في صميم بروتوكول تشفير TLS / SSL الذي يضمن الأمان في HTTPS. يحمي خوادم الويب والعملاء من   هجوم المقهى   مثل هجمات man-in-the-middle ، حيث يعترض المهاجم الاتصال والوصول إلى المحتوى داخل الرسائل. يعد التشفير المتماثل أيضًا جزءًا من HTTPS ، حيث يتم استخدام تشفير المفتاح العام لتبادل المفاتيح بين طرفين ، ويتم استخدام مفاتيح التشفير المتماثل لتنفيذ عملية التشفير.

يمكّن تشفير المفتاح العام المرسل والمستقبل من التحقق من هوياتهما ويساعدهما في الدفاع ضد هجمات الرجل في الوسط. يوفر أمان خادم الويب أيضًا ميزة إضافية في ترتيب مواقع الويب أعلى على محركات البحث مثل Google أو Bing.

مصادقة الهوية

لقد قفزت البيانات الآن إلى ما وراء الشبكات التقليدية إلى السحابة ، والأجهزة المحمولة ، وأجهزة إنترنت الأشياء (IoT) ، والعديد من التقنيات الأخرى ، مما يجعل من الضروري للمؤسسات تأمين الهويات. يتيح تشفير المفتاح العام للمؤسسات استخدام شهادات الهوية الرقمية واستبدال كلمات المرور لمنعها   هجمات القوة الغاشمة.

تشفير البريد الإلكتروني

يستخدم تشفير البريد الإلكتروني تشفير المفتاح العام لمصادقة رسالة وتشفيرها. يساعد في حماية الرسالة من الكيانات غير المصرح بها أو المتسللين الضارين. حتى إذا قام المهاجم باختراق كلمة مرور خادم البريد ، فلن يتمكن من عرض محتويات رسائل البريد الإلكتروني بسبب التشفير.

يمكنك استخدام   برنامج تشفير البريد الإلكتروني   لحماية رسائل البريد الإلكتروني من خلال التوقيع عليها رقميًا لإثبات هويتك وتشفير المحتوى والمرفقات أثناء النقل أو المخزنة على الخادم.

تستخدم طرق تشفير البريد الإلكتروني الآمنة مثل امتدادات بريد الإنترنت الآمنة / متعددة الأغراض (S / MIME) البنية التحتية للمفاتيح العامة للتحقق من الهوية الرقمية وتسهيل التشفير.

عملة مشفرة

تعتمد العملات المشفرة البارزة مثل Bitcoin على تشفير المفتاح العام للمعاملات. يمتلك المستخدمون مفتاحًا عامًا متاحًا للجميع ، ويتم الاحتفاظ بالمفاتيح الخاصة سرية ، والتي تُستخدم لتنفيذ المعاملة.

على سبيل المثال ، في دفتر أستاذ Bitcoin ، ترتبط مخرجات المعاملات غير المنفقة (UTXO) بمفتاح عام. عندما يريد المستخدم "أ" توقيع معاملة مع المستخدم "ب" ، يستخدم المستخدم "مفتاحه الخاص لإنفاق UTXO وإنشاء UTXO جديد مرتبط بالمفتاح العام للمستخدم" ب ".

خوارزميات تشفير المفتاح العام

خوارزميات تشفير المفتاح العام هي وظائف رياضية تُستخدم إما لتشفير رسالة أو التحقق من أصل الرسالة وهوية المرسل.

بعض خوارزميات تشفير المفتاح العام الشائعة مذكورة أدناه.

خوارزمية ريفست شامير أدلمان (RSA)

تسمح خوارزمية RSA للأشخاص باستخدام المفاتيح العامة والخاصة لتشفير الرسالة. عند استخدام مفتاح عمومي للتشفير ، سيسهل المفتاح الخاص فك التشفير والعكس صحيح. بسبب هذه الخاصية ، أصبحت خوارزمية تشفير غير متماثل شائعة. تساعد RSA المنظمات على ضمان سرية المعلومات وتكاملها وعدم التنصل منها ومصداقيتها في التخزين أو النقل.

تنشئ خوارزمية RSA مفتاحًا عامًا ومفتاحًا خاصًا من خلال عملية معقدة تتضمن تحليل أعداد صحيحة كبيرة ، والتي هي نتاج رقمين أوليين كبيرين.

لنأخذ مثالاً لنرى كيف تعمل خوارزمية RSA. ضع في اعتبارك عددين أوليين ، p و q ، تم تكوينهما باستخدام خوارزمية اختبار رابين-ميلر البدائية. تحدد خوارزمية اختبار رابين-ميلر البدائية ما إذا كان الرقم أوليًا. استخدم العددين الأوليين واحسب مقياسهما ، n.

يتكون المفتاح العام من المعامل (n) والأس العام ، e. لا يجب أن تكون قيمة الأس العام سرًا لأن المفتاح العام متاح للجميع. عادة ما يتم أخذها على أنها 65537.

يتكون المفتاح الخاص من المعامل (n) والأس خاص ، d (محسوب من الخوارزمية الإقليدية الموسعة لإيجاد معكوس الضرب فيما يتعلق بمجموع n).

يبلغ طول مفاتيح RSA عادةً 1024 بت ، لكن الحكومة وبعض الصناعات تطلب استخدام حد أدنى لطول المفتاح يبلغ 2048 بت لمزيد من الأمان.

خوارزمية التوقيع الرقمي (DSA)

خوارزمية التوقيع الرقمي هي نوع من خوارزمية تشفير المفتاح العام التي تُستخدم لإنشاء التوقيعات الإلكترونية. يسمح للمستلم بمصادقة هوية المرسل والتحقق من أصل الرسالة.

ومن المثير للاهتمام ، أن المرسل يضع توقيعه الإلكتروني باستخدام المفتاح الخاص ، والذي يتم التحقق منه بواسطة المتلقي بمساعدة المفتاح العام المقابل. ببساطة ، المفتاح الخاص فريد من نوعه ؛ يمكن لشخص أو كيان واحد استخدامه. ومع ذلك ، يمكن لأي شخص مصادقة أصل الرسالة باستخدام المفتاح العام لأنه متاح للجميع.

تتمتع خوارزميات التوقيع الرقمي بقوة كبيرة ، لكن طول التوقيع أصغر مقارنة بخوارزميات التوقيع الأخرى. سرعته الحاسوبية أقل وتتطلب مساحة تخزين أقل للعمل.

تشفير المنحنى الإهليلجي (ECC)

يعد تشفير المنحنى الإهليلجي نوعًا من تشفير المفتاح العام الذي يستفيد من نظرية المنحنى الإهليلجي لإنشاء مفاتيح تشفير فعالة وفعالة. تنشئ ECC مفاتيح من خلال خصائص معادلات المنحنى البيضاوي بدلاً من تحليل رقمين أوليين كبيرين.

إنه شائع في تطبيقات الأجهزة المحمولة لأنه يوفر نفس مستوى الأمان مع مفتاح 256 بت الذي توفره أنظمة التشفير الأخرى مثل RSA في مفتاح 3072 بت أثناء استخدام طاقة حسابية أقل وموارد بطارية أقل.

مع التطور المستمر في الحوسبة الكمومية ، سيكون من السهل فك شفرات خوارزميات التشفير التي تعتمد على تحليل رقمين أوليين كبيرين. قد يكون توزيع ECC و Quantum key أفضل البدائل المعقولة لتشفير البيانات في الأيام القادمة.

تشفير المفتاح العام في TLS / SSL

يضمن بروتوكول TLS / SSL الاتصالات المشفرة عبر الشبكة من خلال الاستفادة من التشفير غير المتماثل والمتماثل مع توفير أمان البيانات من طرف إلى طرف. في مصافحة TLS / SSL ، يوافق الخادم على خوارزمية تشفير. تحتوي مواقع الويب على شهادات TLS / SSL التي تحتوي على المفتاح العام ، بينما يتم تثبيت المفتاح الخاص على الخادم.

يتم بعد ذلك تشفير الاتصالات بين العميل والخادم باستخدام خوارزمية التشفير المحددة والمفاتيح المقابلة. يساعد في حماية الرسائل من المتسللين الضارين ويضمن قناة اتصال آمنة بين العميل والخادم.

في العملية برمتها ، ليست هناك حاجة لمشاركة مفاتيح التشفير. يتم استخدام المفتاح العام للمستلم لتشفير رسالة لا يمكن فك تشفيرها إلا عن طريق المفتاح الخاص للمستلم.

هل تشفير المفتاح العام أفضل؟

يتكون تشفير المفتاح العام من استخدام مفتاحين ، مما يوفر طريقة تشفير أكثر أمانًا مقارنة بالتشفير المتماثل. لا توجد عمليات تبادل للمفاتيح الخاصة في تشفير المفاتيح العامة التي تقضي على متاعب إدارة المفاتيح. في المقابل ، إذا تمت سرقة مفتاح خاص تم تبادله أو فقده في تشفير متماثل ، فقد يؤدي ذلك إلى تعريض النظام بأكمله للخطر.

يتبع تشفير المفتاح العام عملية معقدة لتشفير الرسائل. يستغرق الأمر وقتًا وأحيانًا موارد أكثر من التشفير المتماثل ، ولكنه يوفر أمانًا أكبر. يقوم أيضًا بتشفير الشهادات الرقمية بحيث لا يتمكن المتسللون الضارون من الوصول إليها حتى لو تم اختراقها.

يعتمد اختيار التشفير على استخدامه وطبيعة الجهاز والتخزين والقوة الحسابية ومستوى الأمان والعناصر الأخرى. اعتمادًا على هذه المعلمات ، سيكون لكل من أنظمة التشفير المتماثلة وغير المتماثلة مزاياها وعيوبها.

فوائد تشفير المفتاح العام

الميزة الرئيسية لاستخدام تشفير المفتاح العام هي أمان بيانات أكثر قوة. نظرًا لأنه لا يتعين على المستخدمين مشاركة مفاتيحهم الخاصة أو نقلها أو الكشف عنها لأي شخص ، فإن ذلك يقلل من خطر اعتراض مجرم إلكتروني لمفتاح خاص واستغلاله لفك تشفير الاتصالات.

يساعد المستخدمين على معالجة تحديات التوزيع الرئيسية التي يواجهونها أثناء استخدام تشفير المفتاح الخاص. إنه يمكّن المؤسسات من الحفاظ على سرية البيانات وسلامتها ، مما يؤدي إلى أمان معلومات أكثر قوة.

بصرف النظر عن قوة التشفير ، يمكّن تشفير المفتاح العام المستخدمين أيضًا من التحقق من الهويات الرقمية مع ضمان عدم التنصل. جعلت هذه الفوائد التشفير غير المتماثل خيارًا شائعًا للتشفير ، من Pretty Good Privacy (PGP) و HTTPS إلى OpenID Connect (OIDC) و WebAuthN.

تحديات تشفير المفتاح العام

العيب الرئيسي لتشفير المفتاح العام هو السرعة المنخفضة التي يتم بها تنفيذ عملية التشفير. يتطلب الأمر مزيدًا من القوة والتخزين الحسابيين لإنشاء زوج من المفتاح العام والمفتاح الخاص ، باستخدام عمليات حسابية معقدة تتضمن عوامل كبيرة للأرقام الأولية.

تجهيز للتشفير

قم بتجهيز حزمة الأمان الخاصة بك ببرنامج تشفير وحماية كل اتصال يحتاج إلى الحفاظ على الخصوصية. سيساعدك تشفير المفتاح العام على توفير حماية قوية لبياناتك باستخدام آلية تشفير معقدة.

إلى جانب التشفير والدفاعات الأمنية الأخرى ، ستتمكن من ضمان أمن المعلومات والامتثال للمعايير التنظيمية.

اكتشف الأشياء الأخرى التي تحتاجها لتعزيز أمن المعلومات في مؤسستك.