الگوریتم‌های رمزنگاری تقارنی و تقاطعی

امنیت اطلاعات، به‌ویژه در شبکه‌های ارتباطی مدرن، به یک عامل عظیم تبدیل شده است و حفره‌هایی را برجای می‌گذارد که می‌تواند تأثیرات مخربی داشته باشد. این مقاله به بحثی درباره دو طرح رمزگذاری محبوب می‌پردازد که می‌توان از آنها برای تقویت امنیت ارتباطات در رمزگذاری متقارن و نامتقارن استفاده کرد. در ابتدا، برای شروع این بحث، بهتر است از مبانی شروع کنیم. بنابراین، در ابتدا به تعاریف الگوریتم‌ها و مفاهیم کلیدی رمزنگاری می‌پردازیم و سپس به بررسی و مقایسه الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن و نامتقارن می‌پردازیم و در آن مقایسه، دو تکنیک را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

الگوریتم‌ها

پیش از ارائه توضیحات درباره مقایسه الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن و نامتقارن، به تعریف کلی الگوریتم‌ها می‌پردازیم. یک الگوریتم اساساً یک روش یا فرمولی است که برای حل یک مشکل رمزگشایی داده‌ها استفاده می‌شود. الگوریتم رمزگذاری مجموعه‌ای از روش‌های ریاضی است که برای انجام رمزگذاری بر روی داده‌ها استفاده می‌شود. با استفاده از چنین الگوریتمی، اطلاعات در متن رمزشده ساخته می‌شود و نیاز به استفاده از یک کلید برای بازگرداندن داده‌ها به حالت اصلی آنها وجود دارد. این مفهوم به ما رمزنگاری را معرفی می‌کند که مدت‌هاست در امنیت اطلاعات در سیستم‌های ارتباطی استفاده می‌شود.

رمزنگاری

رمزنگاری یک روش استفاده از اصول پیشرفته ریاضی برای ذخیره و انتقال داده‌ها به شکلی خاص است، به طوری که فقط افراد مورد نظر قادر به خواندن و پردازش آنها باشند. رمزگذاری یک مفهوم کلیدی در رمزنگاری است؛ این فرآیندی است که در آن یک پیام به یک فرمت رمزگذاری شده تبدیل می‌شود که توسط شخص ثالث قابل خواندن یا درک نباشد.

این تکنیک باستانی است و برای اولین بار توسط سزار برای رمزگذاری پیام‌های خود با استفاده از رمز سزار به کار گرفته شد. یک متن ساده می‌تواند به یک متن رمزشده تبدیل شده و از طریق یک کانال ارتباطی ارسال شود، به طوری که هیچ کسی نمی‌تواند در متن ساده دخالت کند. وقتی به مقصد می‌رسد، متن رمزشده به متن اصلی رمزگشایی می‌شود.

اصطلاحات رمزنگاری

• رمزگذاری: فرآیند قفل کردن اطلاعات با استفاده از تکنیک‌های رمزنگاری است.
• رمزگشایی: فرآیند بازکردن قفل اطلاعات رمزگذاری شده با استفاده از تکنیک‌های رمزنگاری.
• کلید: رازی مانند رمز عبوری است که برای رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات استفاده می‌شود. در رمزنگاری از انواع مختلفی از کلیدها استفاده می‌شود.
• استگانوگرافی: در واقع علم پنهان کردن اطلاعات از افرادی است که شما را زیر و رو می‌کنند. تفاوت بین استگانوگرافی و رمزگذاری در این است که جاسوسان بالقوه ممکن است نتوانند در ابتدا اطلاعات پنهانی را تشخیص دهند.
• رمزگذاری متقارن: نوعی رمزگذاری است که در آن از یک کلید مشترک برای رمزگذاری و رمزگشایی استفاده می‌شود. در این نوع رمزگذاری، فرآیند رمزگذاری و رمزگشایی از یکسان هستند و تنها کلید مورد استفاده تفاوت دارد.

رمزگذاری متقارن، ساده‌ترین نوع رمزگذاری است که تنها شامل یک کلید مخفی برای رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات می‌شود. رمزگذاری متقارن یک تکنیک قدیمی و شناخته‌شده است. در این نوع رمزگذاری، از یک کلید مخفی استفاده می‌شود که می‌تواند یک عدد، یک کلمه یا یک رشته از حروف تصادفی باشد. متن اصلی پیام با متن ساده ترکیب شده است تا محتوا را به روشی خاص تغییر دهد.

فرستنده و گیرنده باید کلید مخفی را برای رمزگذاری و رمزگشایی تمام پیام‌ها بدانند. Blowfish، AES، RC4، DES، RC5 و RC6 نمونه‌هایی از رمزگذاری متقارن هستند. الگوریتم متقارن پرکاربردترین AES-128، AES-192 و AES-256 است. نقطه ضعف اصلی رمزگذاری با کلید متقارن این است که همه طرف‌های درگیر باید قبل از اینکه بتوانند رمزگشایی کنند، کلید مورد استفاده برای رمزگذاری داده‌ها را مبادله کنند.

رمزگذاری نامتقارن، یا همان رمزنگاری کلید عمومی، روشی نسبتاً جدید در مقایسه با رمزگذاری متقارن است. در رمزگذاری نامتقارن، برای رمزگذاری یک متن ساده از دو کلید استفاده می‌شود. کلیدهای عمومی از طریق اینترنت یا یک شبکه بزرگ رد و بدل می‌شوند. این روش تضمین می‌کند که افراد مخرب نمی‌توانند از کلیدها بهره‌برداری نامناسبی داشته باشند.

توجه به این نکته مهم است که هر فردی که یک کلید خصوصی دارد، قادر است پیام را رمزگشایی کند، و به همین دلیل، رمزگذاری نامتقارن از دو کلید مرتبط برای افزایش امنیت استفاده می‌کند. یک کلید عمومی به صورت رایگان در دسترس هر فردی است که ممکن است بخواهد برای شما پیامی ارسال کند. کلید خصوصی دوم مخفی نگه داشته می‌شود تا تنها شما بتوانید آن را داشته باشید.

پیامی که با استفاده از کلید عمومی رمزگذاری شده است، تنها با استفاده از کلید خصوصی قابل رمزگشایی است، در حالی که پیامی که با استفاده از کلید خصوصی رمزگذاری شده است، با استفاده از کلید عمومی رمزگشایی می‌شود. امنیت کلید عمومی نیازی به محافظت و مخفی نگه داشتن ندارد؛ زیرا در دسترس عموم است و می‌توان آن را از طریق اینترنت ارسال کرد.

استفاده از کلید نامتقارن به طور قابل ملاحظه‌ای امنیت اطلاعات منتقل شده در طول ارتباط را تضمین می‌کند. رمزگذاری نامتقارن بیشتر در کانال‌های ارتباطی روزمره، به ویژه از طریق اینترنت، مورد استفاده قرار می‌گیرد. الگوریتم‌های رایج رمزگذاری با استفاده از کلید نامتقارن شامل EIGamal، RSA، DSA، تکنیک‌های منحنی بیضی و PKCS هستند.

در رمزگذاری نامتقارن در گواهی‌های دیجیتال، لازم است راهی برای شناسایی کلیدهای عمومی وجود داشته باشد. یک روش معمول استفاده از گواهینامه‌های دیجیتال در مدل ارتباطی مشتری-سرور است. گواهینامه، یک مجموعه اطلاعات است که هویت کاربر و سرور را تشخیص می‌دهد. این شامل اطلاعاتی مانند نام سازمان، صادرکننده گواهینامه، آدرس ایمیل کاربران، کشور و کلید عمومی کاربران است.

زمانی که یک سرور و یک سرویس گیرنده نیاز به یک ارتباط رمزگذاری شده امن دارند، یک درخواست از طریق شبکه برای طرف مقابل ارسال می‌شود تا یک نسخه از گواهی را ارسال کند. با استفاده از گواهی، می‌توان کلید عمومی طرف مقابل را استخراج کرد. همچنین، گواهی می‌تواند برای شناسایی منحصر به فرد دارنده آن استفاده شود. پروتکل‌های SSL/TLS از همزمان استفاده می‌کنند، که شامل رمزگذاری متقارن و نامتقارن است. در ارتباط با گواهینامه‌های SSL امضا شده دیجیتال توسط موسسات گواهی‌دهنده معتبر (CAs)، می‌توانید به سرعت مراجعه کنید.

همچنین، الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن و نامتقارن را می‌توان مقایسه کرد.

در رمزگذاری متقارن، از یک کلید مشترک برای اشتراک بین افرادی که نیاز به دریافت پیام دارند استفاده می‌شود، در حالی که در رمزگذاری نامتقارن از یک جفت کلید عمومی و خصوصی برای رمزگذاری و رمزگشایی پیام‌ها در هنگام برقراری ارتباط استفاده می‌شود.

یک نکته دیگر در مقایسه الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن و نامتقارن این است که رمزگذاری متقارن یک تکنیک قدیمی است، در حالی که رمزگذاری نامتقارن نسبتاً جدیدتر است.

رمزگذاری نامتقارن برای رفع مشکل اشتراک کلید در رمزگذاری متقارن معرفی شده است و نیاز به اشتراک کلید را با استفاده از یک جفت کلید عمومی و خصوصی حذف می‌کند.

رمزگذاری نامتقارن به طور کلی نیازمند زمان بیشتری نسبت به رمزگذاری متقارن است.

به طور کلی می‌توان گفت یکی از موارد مهم در مقایسه الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن و نامتقارن این است که رمزگذاری نامتقارن از رمزگذاری متقارن امن‌تر است.