Encryption یا رمزنگاری چیست ؟

Encryption یا رمزنگاری فرآیندی است که طی آن اطلاعات یا داده‌های قابل فهم (متن ساده) به یک فرم غیرقابل خواندن (متن رمز) تبدیل می‌شوند. هدف اصلی رمزنگاری حفاظت از اطلاعات در برابر دسترسی‌های غیرمجاز و ایجاد امنیت در ارتباطات است.

دو نوع اصلی رمزنگاری وجود دارد:

1. رمزنگاری متقارن (Symmetric Encryption): در این نوع رمزنگاری، یک کلید واحد برای رمزگذاری و رمزگشایی داده‌ها استفاده می‌شود. ارسال‌کننده و دریافت‌کننده هر دو از همان کلید برای رمزگشایی و رمزگذاری استفاده می‌کنند. مثال‌هایی از الگوریتم‌های متقارن عبارتند از:
   • AES (Advanced Encryption Standard)
   • DES (Data Encryption Standard)
2. رمزنگاری نامتقارن (Asymmetric Encryption): در این روش، از دو کلید مختلف استفاده می‌شود: یک کلید عمومی برای رمزگذاری و یک کلید خصوصی برای رمزگشایی. کلید عمومی برای همه قابل دسترس است، اما فقط فردی که کلید خصوصی را دارد می‌تواند پیام رمزگشایی کند. RSA و ECC از مثال‌های رایج این نوع رمزنگاری هستند.

کاربردهای رمزنگاری شامل:

• ارتباطات امن: مانند ایمیل‌ها یا پیام‌های رمزگذاری‌شده.
• حفاظت از داده‌ها: مانند اطلاعات کارت‌های بانکی.
• امضای دیجیتال: برای اطمینان از اصالت و یکپارچگی پیام‌ها.

رمزنگاری به طور گسترده در اینترنت و امنیت داده‌ها برای محافظت از حریم خصوصی و جلوگیری از نفوذ استفاده می‌شود.

آشنایی با رمزنگاری متقارن (Symmetric Encryption)

رمزنگاری متقارن (Symmetric Encryption) یک روش رمزنگاری است که در آن یک کلید واحد برای رمزگذاری و رمزگشایی داده‌ها استفاده می‌شود. این کلید باید بین دو طرفی که در حال تبادل اطلاعات هستند به اشتراک گذاشته شود. رمزنگاری متقارن به دلیل کارایی بالایی که دارد، معمولاً برای رمزگذاری حجم‌های بزرگی از داده‌ها استفاده می‌شود.

نحوه کار رمزنگاری متقارن:

1. رمزگذاری (Encryption): داده‌های اصلی (متن ساده) با استفاده از یک کلید مخفی رمزگذاری می‌شوند و به یک متن غیرقابل خواندن (متن رمز) تبدیل می‌شوند.
2. رمزگشایی (Decryption): گیرنده، با استفاده از همان کلید مخفی که فرستنده استفاده کرده است، متن رمز را به متن اصلی (متن ساده) تبدیل می‌کند.

مزایا و معایب رمزنگاری متقارن:

مزایا:

1. سرعت بالا: الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن نسبت به رمزنگاری نامتقارن سریع‌تر هستند. این سرعت به‌ویژه زمانی که حجم داده‌ها بزرگ است، مفید است.
2. سادگی: پیاده‌سازی این الگوریتم‌ها به دلیل استفاده از یک کلید برای رمزگذاری و رمزگشایی، ساده‌تر است.

معایب:

1. توزیع کلید: یکی از چالش‌های اصلی در رمزنگاری متقارن این است که کلید باید به شکلی امن بین فرستنده و گیرنده منتقل شود. اگر این کلید فاش شود، امنیت کل سیستم به خطر می‌افتد.
2. نیاز به تعداد زیادی کلید: اگر چندین نفر بخواهند به‌طور ایمن با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، باید بین هر جفت از آن‌ها یک کلید مجزا به اشتراک گذاشته شود. این موضوع باعث افزایش تعداد کلیدهای مورد نیاز می‌شود.

معروف‌ترین الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن:

1. AES (Advanced Encryption Standard): یکی از الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن محبوب و استاندارد که توسط NIST توسعه داده شده و بسیار امن و کارا است. AES با کلیدهای ۱۲۸، ۱۹۲، و ۲۵۶ بیتی کار می‌کند.
2. DES (Data Encryption Standard): یکی از الگوریتم‌های قدیمی‌تر است که در گذشته به عنوان استاندارد رمزنگاری متقارن استفاده می‌شد، اما امروزه به دلیل طول کلید کوتاه و قابلیت شکسته شدن، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3. ۳DES (Triple DES): بهبود یافته الگوریتم DES است که به جای یک بار رمزگذاری، سه بار این فرآیند را انجام می‌دهد تا امنیت بیشتری فراهم کند.
4. Blowfish و Twofish: الگوریتم‌های سریع و امن که معمولاً برای رمزنگاری داده‌های حساس استفاده می‌شوند.

موارد استفاده:

• رمزگذاری فایل‌ها: برای حفاظت از فایل‌ها و داده‌های ذخیره‌شده بر روی دیسک یا سایر رسانه‌های ذخیره‌سازی.
• پروتکل‌های شبکه‌ای امن: مانند TLS/SSL که برای ایجاد ارتباطات امن بین مرورگرها و سرورها استفاده می‌شود.
• حفاظت از داده‌های حساس: مانند اطلاعات کارت‌های اعتباری در تراکنش‌های بانکی.

جمع‌بندی:

رمزنگاری متقارن به دلیل سرعت و کارایی بالا یکی از رایج‌ترین روش‌ها برای حفاظت از داده‌ها است، اما به دلیل مشکلات مرتبط با توزیع امن کلید، معمولاً در کنار رمزنگاری نامتقارن استفاده می‌شود تا از نقاط ضعف آن جلوگیری شود.

آشنایی با رمزنگاری نامتقارن (Asymmetric Encryption)

رمزنگاری نامتقارن (Asymmetric Encryption) یک روش رمزنگاری است که در آن از دو کلید متفاوت برای رمزگذاری و رمزگشایی داده‌ها استفاده می‌شود: یک کلید عمومی و یک کلید خصوصی. این دو کلید به صورت ریاضی به یکدیگر وابسته هستند، اما نمی‌توان از کلید عمومی برای به دست آوردن کلید خصوصی استفاده کرد.

نحوه کار رمزنگاری نامتقارن:

1. کلید عمومی (Public Key): این کلید برای همه قابل دسترس است و می‌تواند به اشتراک گذاشته شود. از کلید عمومی برای رمزگذاری داده‌ها استفاده می‌شود.
2. کلید خصوصی (Private Key): این کلید مخفی و تنها در اختیار صاحب کلید قرار می‌گیرد. از کلید خصوصی برای رمزگشایی داده‌های رمزگذاری شده با کلید عمومی استفاده می‌شود.

فرآیند رمزنگاری و رمزگشایی:

• رمزگذاری (Encryption): فرستنده از کلید عمومی دریافت‌کننده برای رمزگذاری پیام استفاده می‌کند.
• رمزگشایی (Decryption): دریافت‌کننده از کلید خصوصی خود برای رمزگشایی پیام استفاده می‌کند.

این فرآیند تضمین می‌کند که فقط کسی که کلید خصوصی را در اختیار دارد، می‌تواند پیام را رمزگشایی کند.

مزایا و معایب رمزنگاری نامتقارن:

مزایا:

1. امنیت بالا در توزیع کلید: نیازی به به اشتراک گذاشتن کلید خصوصی نیست و کلید عمومی می‌تواند به راحتی در اختیار دیگران قرار گیرد.
2. امضای دیجیتال: امکان استفاده برای تأیید هویت و اصالت پیام‌ها با استفاده از امضای دیجیتال وجود دارد. امضای دیجیتال با کلید خصوصی انجام می‌شود و دیگران می‌توانند با استفاده از کلید عمومی آن را بررسی کنند.
3. توسعه ارتباطات امن: به دلیل امنیت بالاتر در توزیع کلید، استفاده از آن برای ایجاد ارتباطات امن بدون نیاز به کانال‌های امن برای تبادل کلید بسیار مناسب است.

معایب:

1. کندتر بودن: رمزنگاری نامتقارن نسبت به رمزنگاری متقارن بسیار کندتر است. به همین دلیل در مواردی که نیاز به رمزگذاری داده‌های حجیم وجود دارد، کمتر استفاده می‌شود.
2. پیچیدگی محاسباتی: استفاده از الگوریتم‌های ریاضی پیچیده و نیاز به قدرت محاسباتی بالاتر.

معروف‌ترین الگوریتم‌های رمزنگاری نامتقارن:

1. RSA: یکی از معروف‌ترین و پرکاربردترین الگوریتم‌های رمزنگاری نامتقارن است. این الگوریتم بر اساس فاکتورگیری اعداد بزرگ عمل می‌کند. کلیدهای RSA معمولاً از طول‌های ۱۰۲۴، ۲۰۴۸، یا ۴۰۹۶ بیت تشکیل شده‌اند.
2. ECC (Elliptic Curve Cryptography): الگوریتم رمزنگاری منحنی بیضوی که از ریاضیات منحنی‌های بیضوی استفاده می‌کند. این روش نسبت به RSA امنیت بیشتری برای کلیدهای کوچکتر فراهم می‌کند و از لحاظ عملکرد و مصرف منابع کارآمدتر است.
3. DSA (Digital Signature Algorithm): الگوریتمی که به طور خاص برای ایجاد و بررسی امضای دیجیتال استفاده می‌شود.

موارد استفاده:

1. امضای دیجیتال: برای تأیید هویت و یکپارچگی پیام‌ها یا اسناد به کار می‌رود. کلید خصوصی برای امضای پیام استفاده می‌شود و دیگران می‌توانند با استفاده از کلید عمومی امضا را اعتبارسنجی کنند.
2. پروتکل‌های امنیتی: رمزنگاری نامتقارن در بسیاری از پروتکل‌های امنیتی مانند TLS/SSL (برای اتصال‌های امن در وب) و SSH (برای اتصال‌های امن به سرورها) استفاده می‌شود.
3. ایمیل‌های رمزنگاری‌شده: سیستم‌هایی مانند PGP (Pretty Good Privacy) از رمزنگاری نامتقارن برای ارسال ایمیل‌های امن استفاده می‌کنند.
4. رمزنگاری کلید جلسه (Session Key): در بسیاری از پروتکل‌ها، از رمزنگاری نامتقارن برای تبادل امن یک کلید جلسه (کلید متقارن) استفاده می‌شود که سپس از آن برای رمزنگاری داده‌های اصلی با رمزنگاری متقارن استفاده می‌شود.

نحوه استفاده از امضای دیجیتال:

• فرستنده با استفاده از کلید خصوصی خود یک پیام یا سند را امضا می‌کند.
• گیرنده با استفاده از کلید عمومی فرستنده، امضای دیجیتال را بررسی می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که پیام واقعاً از فرستنده است و در طول مسیر تغییر نکرده است.

جمع‌بندی:

رمزنگاری نامتقارن یک تکنیک قدرتمند برای ایجاد امنیت در ارتباطات و اطمینان از حریم خصوصی است. این روش، مشکلات مربوط به توزیع کلید را حل می‌کند و به لطف امضای دیجیتال، امکان تأیید اصالت و یکپارچگی پیام‌ها را فراهم می‌سازد. با وجود سرعت پایین‌تر و پیچیدگی بیشتر نسبت به رمزنگاری متقارن، همچنان به‌طور گسترده در برنامه‌های امنیتی مدرن استفاده می‌شود.