Data Encryption in Transit چیست ؟

Data Encryption in Transit چیست ؟

Data Encryption in Transit به معنای رمزگذاری داده‌ها در هنگام انتقال بین دو نقطه است، به گونه‌ای که محتوای داده‌ها در طول مسیر انتقال از دسترسی‌های غیرمجاز و حملات مخفیانه محافظت شود. این نوع رمزگذاری برای حفظ حریم خصوصی و امنیت اطلاعات در ارتباطات شبکه‌ای، مانند ارتباطات بین سرورها، مرورگرهای وب، ایمیل، یا هر نوع انتقال داده در شبکه‌های عمومی یا خصوصی استفاده می‌شود.

هدف رمزگذاری در حین انتقال

رمزگذاری داده‌ها در حین انتقال با هدف جلوگیری از استراق سمع (Eavesdropping) و حملات مختلفی مثل حملات Man-in-the-Middle (MiTM) انجام می‌شود. این حملات زمانی رخ می‌دهند که یک مهاجم می‌تواند به داده‌های منتقل‌شده دسترسی پیدا کند و آن‌ها را تغییر دهد یا به سرقت ببرد.

نحوه کارکرد Data Encryption in Transit

Data Encryption in Transit به معنای رمزگذاری داده‌ها در حین انتقال از یک نقطه به نقطه دیگر است، به گونه‌ای که حتی اگر شخصی به داده‌ها دسترسی پیدا کند، نتواند آن‌ها را بخواند یا تفسیر کند. این فرآیند شامل چند مرحله اصلی است که امنیت داده‌ها در حین انتقال تضمین می‌شود. در ادامه نحوه کارکرد این فرآیند را توضیح می‌دهم:

1. آغاز ارتباط (Session Initiation)

• وقتی دو طرف (مثل یک کاربر و یک وب‌سایت یا دو سرور) قصد دارند داده‌ها را انتقال دهند، ارتباطی بین آن‌ها ایجاد می‌شود.
• اولین قدم این است که دو طرف از پروتکل‌های امنی استفاده کنند که از رمزگذاری در انتقال پشتیبانی می‌کند، مثل TLS/SSL یا IPsec.

2. تبادل کلید (Key Exchange)

• برای اینکه داده‌ها رمزگذاری شوند، دو طرف باید بر سر یک کلید رمزگذاری توافق کنند. این کلید، اطلاعاتی است که برای رمزگذاری و رمزگشایی داده‌ها استفاده می‌شود.
• در این مرحله از الگوریتم‌های رمزگذاری نامتقارن (مانند RSA یا Diffie-Hellman) برای تبادل امن کلید استفاده می‌شود. در رمزگذاری نامتقارن، هر طرف یک جفت کلید عمومی و خصوصی دارد. کلید عمومی برای رمزگذاری و کلید خصوصی برای رمزگشایی داده‌ها به کار می‌رود.
• مثال:
  • سرور، کلید عمومی خود را به کاربر ارسال می‌کند.
  • کاربر از کلید عمومی سرور برای رمزگذاری کلید متقارن (مثل AES) استفاده می‌کند و آن را به سرور می‌فرستد.
  • سرور با استفاده از کلید خصوصی خود، کلید متقارن را رمزگشایی می‌کند. حالا هر دو طرف کلید متقارن یکسانی دارند که می‌توانند از آن برای رمزگذاری و رمزگشایی داده‌های بعدی استفاده کنند.

3. رمزگذاری داده‌ها (Encrypting the Data)

• پس از اینکه کلید متقارن بین دو طرف تبادل شد، داده‌هایی که قرار است بین آن‌ها منتقل شود، با استفاده از این کلید رمزگذاری می‌شود.
• الگوریتم‌های رمزگذاری متقارن مثل AES یا ChaCha20 معمولاً برای این کار استفاده می‌شوند. این الگوریتم‌ها به دلیل سرعت و کارایی بالا، به‌ویژه برای انتقال حجم بالای داده‌ها، مناسب هستند.
• داده‌ها به صورت قطعات کوچکتر (که به آن‌ها بلاک یا پکت گفته می‌شود) رمزگذاری شده و از طریق شبکه ارسال می‌شوند.

4. انتقال داده‌ها (Data Transmission)

• داده‌های رمزگذاری‌شده از طریق شبکه (مثل اینترنت یا شبکه خصوصی) منتقل می‌شوند. در طول این انتقال، داده‌ها محافظت شده‌اند و حتی اگر مهاجم به این داده‌ها دسترسی پیدا کند، به دلیل رمزگذاری‌شده بودن آن‌ها، نمی‌تواند محتوای واقعی را متوجه شود.
• از پروتکل‌های امن مثل TLS/SSL، IPsec یا SSH برای مدیریت انتقال داده‌های رمزگذاری‌شده استفاده می‌شود.

5. رمزگشایی داده‌ها در مقصد (Decrypting the Data at the Destination)

• پس از دریافت داده‌ها در مقصد، داده‌های رمزگذاری‌شده با استفاده از همان کلید متقارن که قبلاً تبادل شده بود، رمزگشایی می‌شوند.
• گیرنده با استفاده از کلید متقارن داده‌ها را به حالت اولیه برمی‌گرداند و می‌تواند آن‌ها را به درستی مشاهده و پردازش کند.

6. تایید صحت و یکپارچگی داده‌ها (Data Integrity Verification)

• علاوه بر رمزگذاری، برای اطمینان از اینکه داده‌ها در حین انتقال دچار تغییر یا دستکاری نشده‌اند، از روش‌های تأیید یکپارچگی داده‌ها مثل HMAC یا الگوریتم‌های هش مانند SHA-256 استفاده می‌شود.
• این الگوریتم‌ها کدی را تولید می‌کنند که به همراه داده‌ها ارسال می‌شود و در مقصد بررسی می‌شود که آیا داده‌ها در طول مسیر تغییر کرده‌اند یا خیر.
• اگر کد هش یا امضای دیجیتال تطابق داشته باشد، داده‌ها معتبر و کامل تلقی می‌شوند.

7. پایان ارتباط (Session Termination)

• پس از پایان انتقال داده‌ها، ارتباط امن به پایان می‌رسد. کلیدهای رمزگذاری که برای این ارتباط استفاده شده‌اند معمولاً برای هر جلسه جدید دوباره ایجاد می‌شوند تا امنیت بیشتری فراهم شود.

پروتکل‌های رایج در Data Encryption in Transit

برای پیاده‌سازی رمزگذاری در انتقال داده‌ها، پروتکل‌های مختلفی وجود دارد که از این الگوریتم‌ها و روش‌ها استفاده می‌کنند:

• TLS/SSL (Transport Layer Security/Secure Sockets Layer): برای رمزگذاری ارتباطات بین مرورگرها و سرورها (مثلاً برای HTTPS).
• IPsec (Internet Protocol Security): برای رمزگذاری در سطح شبکه و استفاده در VPN‌ها.
• SSH (Secure Shell): برای انتقال امن داده‌ها و دسترسی به سیستم‌های راه دور.
• SFTP/FTPS: برای انتقال فایل به‌صورت امن.

الگوریتم‌های رمزگذاری Data Encryption in Transit

برای Data Encryption in Transit (رمزگذاری داده‌ها در حین انتقال)، چندین الگوریتم رمزگذاری وجود دارد که هر کدام برای اهداف خاصی طراحی شده‌اند. این الگوریتم‌ها به طور کلی به دو دسته تقسیم می‌شوند: رمزگذاری متقارن و رمزگذاری نامتقارن. در ادامه، مهم‌ترین الگوریتم‌های رمزگذاری که برای انتقال امن داده‌ها استفاده می‌شوند را بررسی می‌کنیم:

1. الگوریتم‌های رمزگذاری متقارن (Symmetric Encryption Algorithms)

در رمزگذاری متقارن، یک کلید مشترک برای رمزگذاری و رمزگشایی داده‌ها استفاده می‌شود. این روش به دلیل سرعت بالا و کارایی بهتر، معمولاً در سیستم‌هایی که نیاز به انتقال حجم زیادی از داده‌ها دارند، استفاده می‌شود.

AES (Advanced Encryption Standard)

• AES یکی از امن‌ترین و پراستفاده‌ترین الگوریتم‌های رمزگذاری متقارن است.
• این الگوریتم می‌تواند از کلیدهای ۱۲۸، ۱۹۲ و ۲۵۶ بیتی برای رمزگذاری داده‌ها استفاده کند.
• AES به دلیل سرعت و امنیت بالا، به عنوان استانداردی برای رمزگذاری داده‌ها در پروتکل‌های مختلف مانند TLS/SSL و IPsec استفاده می‌شود.

۳DES (Triple Data Encryption Standard)

• ۳DES نسخه ارتقاء یافته DES است که داده‌ها را سه بار با کلیدهای متفاوت رمزگذاری می‌کند.
• اگرچه امنیت آن بهتر از DES است، اما به دلیل کارایی کمتر نسبت به AES و نیاز به توان پردازشی بیشتر، کمتر استفاده می‌شود.

ChaCha20

• ChaCha20 یک الگوریتم رمزگذاری متقارن است که به عنوان جایگزین سبک‌تر و سریع‌تر برای AES در برخی از پروتکل‌های مدرن مانند TLS 1.3 استفاده می‌شود.
• این الگوریتم برای دستگاه‌های کم‌مصرف و کاربردهای با کارایی بالا بسیار مناسب است.

2. الگوریتم‌های رمزگذاری نامتقارن (Asymmetric Encryption Algorithms)

در رمزگذاری نامتقارن، دو کلید مختلف برای رمزگذاری و رمزگشایی استفاده می‌شود: کلید عمومی (برای رمزگذاری) و کلید خصوصی (برای رمزگشایی). این نوع الگوریتم‌ها امنیت بیشتری ارائه می‌دهند، اما معمولاً کندتر از الگوریتم‌های متقارن هستند.

RSA (Rivest-Shamir-Adleman)

• RSA یکی از محبوب‌ترین الگوریتم‌های نامتقارن است که از کلیدهای عمومی و خصوصی برای رمزگذاری داده‌ها استفاده می‌کند.
• RSA به دلیل امنیت بالای آن برای تبادل کلیدهای امن و امضای دیجیتال در پروتکل‌هایی مانند TLS/SSL و SSH بسیار کاربرد دارد.
• این الگوریتم از کلیدهای ۱۰۲۴، ۲۰۴۸، و ۴۰۹۶ بیتی استفاده می‌کند، که امنیت را با طول کلید افزایش می‌دهد.

ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)

• ECDSA یکی از الگوریتم‌های رمزگذاری مبتنی بر منحنی بیضوی است که برای امضای دیجیتال و تأیید هویت استفاده می‌شود.
• این الگوریتم امنیت بالا و کارایی بهتری نسبت به RSA با کلیدهای کوتاه‌تر ارائه می‌دهد و برای دستگاه‌های کم‌قدرت و سیستم‌های اینترنت اشیا (IoT) بسیار مناسب است.

Diffie-Hellman (DH)

• Diffie-Hellman یک الگوریتم تبادل کلید است که به دو طرف اجازه می‌دهد بدون نیاز به ارسال مستقیم کلید، کلیدهای رمزگذاری مشترکی را بین خود به اشتراک بگذارند.
• این الگوریتم پایه‌ای برای ایجاد کلیدهای امن در پروتکل‌هایی مانند IPsec و TLS است.

3. الگوریتم‌های هش (Hashing Algorithms)

الگوریتم‌های هش به خودی خود برای رمزگذاری داده‌ها استفاده نمی‌شوند، بلکه برای اطمینان از یکپارچگی داده‌ها و ایجاد امضاهای دیجیتال به کار می‌روند. در رمزگذاری در انتقال، الگوریتم‌های هش معمولاً برای بررسی صحت داده‌های منتقل‌شده استفاده می‌شوند.

SHA-256 (Secure Hash Algorithm)

• SHA-256 یک الگوریتم هش است که برای تولید خلاصه‌ای منحصر به فرد از داده‌ها استفاده می‌شود. این الگوریتم در پروتکل‌های امنیتی مانند TLS برای تایید صحت داده‌ها استفاده می‌شود.
• SHA-256 برای حفظ یکپارچگی داده‌ها و جلوگیری از تغییرات ناخواسته در طول انتقال استفاده می‌شود.

HMAC (Hash-based Message Authentication Code)

• HMAC ترکیبی از الگوریتم‌های هش و یک کلید مخفی برای ایجاد یک کد احراز هویت پیام است.
• از HMAC برای تایید اعتبار و یکپارچگی داده‌ها در پروتکل‌های مانند TLS و SSH استفاده می‌شود.

4. پروتکل‌های رمزگذاری که از این الگوریتم‌ها استفاده می‌کنند

• TLS/SSL: از الگوریتم‌های متقارن و نامتقارن مانند AES، RSA و ChaCha20 برای رمزگذاری ارتباطات وب استفاده می‌کند.
• IPsec: از الگوریتم‌هایی مثل AES و ۳DES برای رمزگذاری داده‌ها در شبکه‌های خصوصی مجازی (VPN) بهره می‌برد.
• SSH: از AES و RSA برای انتقال امن داده‌ها و فرمان‌ها در سیستم‌های راه دور استفاده می‌کند.

چالش‌ها و تهدیدات امنیتی Data Encryption in Transit

Data Encryption in Transit به عنوان یک لایه امنیتی مهم برای حفاظت از داده‌ها در هنگام انتقال، با چالش‌ها و تهدیدات متعددی روبه‌رو است. این تهدیدات می‌توانند به تلاش‌های نفوذ، حملات سایبری، و سایر روش‌های ناامن مربوط شوند. در ادامه، به برخی از این چالش‌ها و تهدیدات امنیتی می‌پردازیم:

1. حملات Man-in-the-Middle (MiTM)

• در این نوع حمله، مهاجم به‌صورت مخفیانه به ارتباط بین دو طرف (مانند یک کاربر و سرور) دسترسی پیدا می‌کند و می‌تواند داده‌ها را استراق سمع کرده یا تغییر دهد.
• حتی اگر داده‌ها رمزگذاری شده باشند، اگر مهاجم بتواند به کلید رمزگذاری دسترسی پیدا کند، می‌تواند داده‌ها را رمزگشایی و تغییر دهد.

2. حملات Replay

• در حملات Replay، یک مهاجم داده‌های منتقل‌شده را ضبط کرده و آن‌ها را دوباره ارسال می‌کند.
• این نوع حمله می‌تواند باعث بروز سوءتفاهم‌ها یا دستکاری‌ها در تعاملات بین دو طرف شود.
• استفاده از توکن‌ها و زمان‌بندی‌های معتبر می‌تواند به جلوگیری از این نوع حملات کمک کند.

3. حملات Downgrade

• در این نوع حمله، مهاجم سعی می‌کند ارتباط را به یک نسخه ضعیف‌تر یا ناامن‌تر از پروتکل بازگرداند، به‌طوری‌که بتواند داده‌ها را به‌راحتی رمزگشایی کند.
• به عنوان مثال، مهاجم ممکن است سعی کند ارتباطات از TLS 1.3 را به SSL 3.0 (که امنیت کمتری دارد) کاهش دهد.

4. مدیریت کلید ضعیف

• یکی از بزرگترین چالش‌ها در امنیت داده‌ها، مدیریت امن کلیدهای رمزگذاری است.
• اگر کلیدهای رمزگذاری به‌درستی مدیریت یا ذخیره نشوند، ممکن است در معرض دسترسی غیرمجاز قرار گیرند.
• حملات به کلیدها می‌تواند کل فرآیند رمزگذاری را بی‌اثر کند و به مهاجم اجازه دهد که به داده‌ها دسترسی پیدا کند.

5. تأثیرات انسانی

• خطاهای انسانی، مانند ارسال اطلاعات به آدرس اشتباه یا نادیده گرفتن پروتکل‌های امنیتی، می‌تواند امنیت انتقال داده‌ها را به خطر بیندازد.
• آموزش و آگاهی امنیتی کاربران می‌تواند به کاهش این نوع تهدیدات کمک کند.

6. حملات Phishing و Social Engineering

• مهاجمان ممکن است از تکنیک‌های فیشینگ یا مهندسی اجتماعی برای به دست آوردن اطلاعات ورود به سیستم یا کلیدهای رمزگذاری استفاده کنند.
• این حملات می‌توانند به‌راحتی بر روی افراد و سازمان‌ها تأثیر بگذارند و به دسترسی غیرمجاز به داده‌ها منجر شوند.

7. استفاده از پروتکل‌های ناامن

• برخی از سازمان‌ها ممکن است از پروتکل‌های قدیمی و ناامن برای انتقال داده‌ها استفاده کنند.
• استفاده از پروتکل‌های ضعیف مانند HTTP به‌جای HTTPS می‌تواند داده‌ها را در معرض حملات قرار دهد.

8. مشکلات نرم‌افزاری و آسیب‌پذیری‌ها

• نرم‌افزارهای مورد استفاده برای رمزگذاری ممکن است دارای آسیب‌پذیری‌هایی باشند که مهاجمان می‌توانند از آن‌ها بهره‌برداری کنند.
• نگهداری و به‌روزرسانی منظم نرم‌افزارها و پروتکل‌ها برای جلوگیری از این مشکلات حیاتی است.

9. تداخل شبکه (Network Interference)

• اختلال در شبکه می‌تواند به تأخیر در انتقال داده‌ها یا قطع ارتباط منجر شود، که ممکن است باعث عدم اطمینان در امنیت انتقال شود.
• استفاده از ابزارهای نظارت بر شبکه می‌تواند به شناسایی و مقابله با این مشکلات کمک کند.

10. مسائل قانونی و انطباق (Compliance)

• برخی از سازمان‌ها ممکن است در زمینه انطباق با قوانین و مقررات مربوط به امنیت داده‌ها با چالش‌هایی مواجه شوند.
• رعایت استانداردهای قانونی مانند GDPR یا HIPAA برای حفاظت از داده‌ها در حین انتقال، نیازمند پیاده‌سازی بهترین شیوه‌ها و نظارت مداوم است.