التشفير بالمفتاح العام، والمعروف أيضًا باسم التشفير غير المتماثل، هو مفهوم أساسي في مجال الأمن السيبراني ظهر بسبب مسألة توزيع المفاتيح في تشفير المفتاح الخاص (التشفير المتماثل). في حين أن توزيع المفاتيح يمثل بالفعل مشكلة كبيرة في التشفير المتماثل الكلاسيكي، فقد قدم تشفير المفتاح العام طريقة لحل هذه المشكلة، ولكنه قدم بالإضافة إلى ذلك نهجًا أكثر تنوعًا يمكن معالجته لمختلف التحديات الأمنية.
إحدى المزايا الأساسية لتشفير المفتاح العام هي قدرته على توفير قنوات اتصال آمنة دون الحاجة إلى مفاتيح مشتركة مسبقًا. في التشفير المتماثل التقليدي، يجب أن يمتلك كل من المرسل والمستقبل مفتاحًا سريًا مشتركًا للتشفير وفك التشفير. يمكن أن يكون توزيع هذه المفاتيح السرية وإدارتها بشكل آمن مهمة مرهقة، خاصة في الأنظمة واسعة النطاق. يعمل التشفير بالمفتاح العام على التخلص من هذا التحدي باستخدام زوج من المفاتيح: مفتاح عام للتشفير ومفتاح خاص لفك التشفير.
يعد نظام التشفير RSA، أحد أكثر خوارزميات تشفير المفتاح العام استخدامًا، وهو يجسد تعدد استخدامات التشفير بالمفتاح العام. في RSA، يعتمد أمان النظام على الصعوبة الحسابية المتمثلة في تحليل الأعداد الصحيحة الكبيرة. يتكون المفتاح العام، المتاح لأي شخص، من عنصرين: المعامل (n) والأس العام (e). يشتمل المفتاح الخاص، المعروف فقط للمستلم، على المعامل (n) والأس الخاص (d). ومن خلال الاستفادة من خصائص الحساب المعياري ونظرية الأعداد، يتيح RSA الاتصال الآمن عبر القنوات غير الآمنة.
بصرف النظر عن توزيع المفاتيح، يخدم تشفير المفتاح العام عدة أغراض أساسية أخرى في مجال الأمن السيبراني. فالتوقيعات الرقمية، على سبيل المثال، هي تطبيق بالغ الأهمية لتشفير المفتاح العام الذي يسمح للكيانات بالتحقق من سلامة الرسائل الرقمية وأصلها. من خلال التوقيع على رسالة باستخدام مفتاحه الخاص، يمكن للمرسل تقديم دليل قاطع على التأليف وعدم التنصل وسلامة البيانات. يمكن للمستلم التحقق من التوقيع باستخدام المفتاح العام للمرسل، مما يضمن عدم العبث بالرسالة أثناء النقل.
علاوة على ذلك، يلعب تشفير المفتاح العام دورًا حيويًا في بروتوكولات التبادل الرئيسية، مثل تبادل مفاتيح Diffie-Hellman. يمكّن هذا البروتوكول طرفين من إنشاء مفتاح سري مشترك عبر قناة غير آمنة دون الحاجة إلى مفاتيح مشتركة مسبقًا. من خلال الاستفادة من خصائص الأسي المعياري، يضمن Diffie-Hellman أنه حتى لو اعترض المتنصت الاتصال، فلن يتمكن من استخلاص المفتاح المشترك دون حل مشكلة صعبة حسابيًا.
بالإضافة إلى الاتصالات الآمنة وتبادل المفاتيح، يدعم تشفير المفتاح العام العديد من آليات الأمن السيبراني الأخرى، بما في ذلك الشهادات الرقمية، وبروتوكولات طبقة المقابس الآمنة (SSL)، واتصالات القشرة الآمنة (SSH). توضح هذه التطبيقات تنوع وأهمية تشفير المفتاح العام في ممارسات الأمن السيبراني الحديثة.
في حين أن توزيع المفاتيح يمثل تحديًا كبيرًا في التشفير الكلاسيكي، فإن تشفير المفتاح العام يقدم حلاً أكثر شمولاً يمتد إلى ما هو أبعد من هذه المشكلة المحددة. من خلال تمكين الاتصال الآمن والتوقيعات الرقمية وتبادل المفاتيح ومجموعة من تطبيقات الأمن السيبراني الأخرى، يلعب تشفير المفتاح العام دورًا حاسمًا في ضمان سرية المعلومات الرقمية وسلامتها وصحتها.
أسئلة وأجوبة أخرى حديثة بخصوص أساسيات التشفير الكلاسيكي EITC/IS/CCF:
- هل يقوم نظام GSM بتنفيذ تشفير الدفق الخاص به باستخدام مسجلات تحويل التغذية المرتدة الخطية؟
- هل فازت تشفير Rijndael بدعوة المنافسة من قبل NIST لتصبح نظام التشفير AES؟
- ما هو هجوم القوة الغاشمة؟
- هل يمكننا معرفة عدد الحدود غير القابلة للاختزال الموجودة لـ GF(2^m) ؟
- هل يمكن لمدخلين مختلفين x1 وx2 إنتاج نفس الإخراج y في معيار تشفير البيانات (DES)؟
- لماذا في FF GF (8) كثيرة الحدود غير القابلة للاختزال نفسها لا تنتمي إلى نفس المجال؟
- في مرحلة صناديق S في DES نظرًا لأننا قمنا بتقليل جزء الرسالة بنسبة 50%، فهل هناك ضمان بعدم فقدان البيانات وبقاء الرسالة قابلة للاسترداد/فك التشفير؟
- مع الهجوم على LFSR واحد، هل من الممكن مواجهة مجموعة من الأجزاء المشفرة والمفككة من الإرسال بطول 2 متر والتي لا يمكن بناء نظام معادلات خطية قابلة للحل منها؟
- في حالة الهجوم على LFSR واحد، إذا استولى المهاجمون على 2 مليون بت من منتصف الإرسال (الرسالة)، فهل لا يزال بإمكانهم حساب تكوين LSFR (قيم p) وهل يمكنهم فك التشفير في الاتجاه العكسي؟
- ما مدى عشوائية TRNGs بناءً على العمليات الفيزيائية العشوائية؟
عرض المزيد من الأسئلة والأجوبة في أساسيات التشفير الكلاسيكي EITC/IS/CCF