در ساده‌ترین تعریف، رمزنگاری (Encryption) فرایند محافظت از اطلاعات یا داده‌ها با استفاده از مدل‌های ریاضی است که طی آن، داده‌ها به گونه‌ای درهم‌ریخته می‌شوند که تنها افراد دارای کلید رمزگشایی قادر به دسترسی به آن‌ها باشند. این فرایند ممکن است بسیار ساده یا پیچیده باشد و طی سال‌ها، ریاضی‌دانان و متخصصان علوم رایانه، اشکال متنوعی از رمزنگاری را ابداع کرده‌اند که امروزه در حفاظت از اطلاعات کاربران و کسب‌وکارها نقش حیاتی دارند.

رمز نگاری چگونه عمل می‌کند؟

رمزنگاری با تبدیل داده‌های قابل‌خواندن (متن ساده یا Plaintext) به داده‌های غیرقابل‌خواندن (متن رمز شده یا Ciphertext) انجام می‌شود. این کار معمولاً با استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری انجام می‌شود. برای بازگرداندن داده‌ها به حالت اولیه، نیاز به کلید رمزگشایی (Decryption Key) وجود دارد که ترکیبی از اعداد یا رمز عبور است و از طریق همان الگوریتم تولید می‌شود.

در روش‌های رمزگذاری امن، تعداد کلیدهای رمزگذاری آن‌قدر زیاد است که برای افراد غیرمجاز، حدس زدن کلید درست یا اجرای حمله‌ای مانند Brute Force (آزمون همه ترکیب‌های ممکن) عملاً غیرممکن یا بسیار زمان‌بر خواهد بود.

انواع رمزنگاری

رمزنگاری، فرآیند تبدیل اطلاعات از حالت ساده (Plaintext) به حالت رمزگذاری‌شده (Ciphertext) است به‌گونه‌ای که بدون دسترسی به کلید مناسب، محتوای آن قابل درک نباشد. هدف اصلی رمزگذاری، محافظت از محرمانگی، یکپارچگی و صحت داده‌هاست. رمزگذاری به‌عنوان یکی از زیرساخت‌های مهم امنیت سایبری در حوزه‌های مختلفی مانند بانکداری الکترونیکی، ارتباطات امن، فضای ابری و حتی رمز‌ارزها کاربرد دارد.

رمزگذاری به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود:

رمزنگاری متقارن (Symmetric Encryption)

در این روش که با نام رمزنگاری کلید مشترک یا کلید خصوصی نیز شناخته می‌شود، یک کلید واحد برای رمزگذاری و رمزگشایی داده استفاده می‌شود. این نوع رمزنگاری از نظر مصرف منابع مقرون‌به‌صرفه‌تر است و سرعت بالاتری دارد.

عیب: اگر کلید به دست شخصی غیرمجاز بیفتد، می‌تواند به تمام اطلاعات رمزگذاری‌شده دسترسی پیدا کند. بنابراین خودِ انتقال کلید نیز باید با روش دیگری رمزنگاری شود که این موضوع به وابستگی بیشتر بین الگوریتم‌ها منجر می‌شود.

رمزنگاری نامتقارن (Asymmetric Encryption)

در این روش که با نام رمزنگاری کلید عمومی نیز شناخته می‌شود، دو کلید مجزا مورد استفاده قرار می‌گیرد: یک کلید عمومی برای رمزگذاری که میان همه به اشتراک گذاشته می‌شود، و یک کلید خصوصی که فقط گیرنده دارد. هر کسی می‌تواند پیامی را با استفاده از کلید عمومی رمز کند، اما فقط دارنده کلید خصوصی می‌تواند آن را رمزگشایی کند.

رمزنگاری نامتقارن نسبت به نوع متقارن پیچیده‌تر، سنگین‌تر و پرهزینه‌تر است. کلیدهای عمومی معمولاً 1024 تا 2048 بیت هستند و برای حجم بالای داده مناسب نیستند.

الگوریتم‌های رایج رمزنگاری

با پیشرفت کامپیوترهای کوانتومی، بسیاری از الگوریتم‌های رمزگذاری فعلی در معرض تهدید قرار دارند. بنابراین، محققان در حال توسعه الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتوم هستند. رمزنگاری پست‌کوانتومی به‌عنوان آینده امنیت دیجیتال، جایگاه مهمی خواهد داشت.

الگوریتم‌های متقارن:

  • DES (استاندارد رمزنگاری داده): توسعه‌یافته در دهه 1970 با کلیدی 56 بیتی که امروزه ناکارآمد محسوب می‌شود.

  • Triple DES (3DES): نسخه‌ی ارتقایافته‌ی DES که هر بلوک داده را سه‌بار رمزگذاری می‌کند. گرچه ایمن‌تر از DES است، اما از سال 2023 توسط مؤسسه NIST منسوخ اعلام شد.

  • AES (استاندارد رمزنگاری پیشرفته): رایج‌ترین الگوریتم امروز که از بلوک‌های 128 بیتی استفاده کرده و در سه سطح کلیدی 128، 192 و 256 بیت عرضه می‌شود.

  • Twofish: سریع‌ترین الگوریتم متقارن که در برنامه‌هایی مانند PGP کاربرد دارد. رایگان است ولی متن‌باز نیست و از کلیدهایی تا 256 بیت پشتیبانی می‌کند.

الگوریتم‌های نامتقارن:

  • RSA: یکی از نخستین الگوریتم‌های کلید عمومی که در سال 1977 توسط محققان MIT توسعه یافت. مبتنی بر تجزیه عددی دو عدد اول است و کلیدهایی تا 4096 بیت تولید می‌کند.

  • ECC (رمزنگاری منحنی بیضوی): نوع پیشرفته‌ای از رمزنگاری نامتقارن با امنیت بالا و حجم کوچک‌تر. مثلاً کلید ECC با 256 بیت معادل امنیتی یک کلید RSA با 3072 بیت را دارد. برای امضای دیجیتال و رمزگذاری کلیدهای متقارن استفاده می‌شود.

اهمیت رمزگذاری داده‌ها

رمزگذاری بخشی جدانشدنی از زندگی دیجیتال روزمره ماست. چه در زمان ارسال پیام، انجام تراکنش بانکی یا مرور یک وب‌سایت، اغلب در حال استفاده از رمزنگاری هستیم.

نشانه‌ای از رمزنگاری در وب‌سایت‌ها، وجود HTTPS در ابتدای آدرس سایت است (حرف S مخفف “Secure” است). همچنین VPNها نیز برای رمزگذاری ترافیک شبکه از رمزنگاری استفاده می‌کنند.

رمزنگاری(Encryption) چیست و چگونه عمل می‌کند؟ بیشتر بخوانید: راه‌های افزایش سرعت کامپیوتر قدیمی بدون هزینه

رمزگذاری نقش اساسی در موارد زیر دارد:

  • حفظ حریم خصوصی کاربران

  • محافظت از اطلاعات حساس در برابر حملات سایبری

  • انطباق با قوانین و مقررات مربوط به امنیت داده مانند HIPAA، PCI DSS، GDPR و FCPA

چهار وظیفه کلیدی رمزگذاری

  1. محرمانگی (Confidentiality): جلوگیری از افشای داده‌ها

  2. صحت (Integrity): تأیید منبع اصلی اطلاعات

  3. احراز هویت (Authentication): اطمینان از عدم دستکاری پیام

  4. جبران‌ناپذیری (Non-repudiation): ممانعت از انکار ارسال پیام توسط فرستنده

مزایای رمزنگاری

  • حفاظت از داده‌ها در دستگاه‌ها و حین انتقال

  • حفظ یکپارچگی اطلاعات و جلوگیری از جعل یا اخاذی

  • امن‌سازی انتقال داده‌ها به سرویس‌های ابری

  • کمک به انطباق با مقررات امنیتی جهانی

معایب رمزنگاری

  • باج‌افزار: مجرمان سایبری می‌توانند از رمزنگاری برای قفل‌کردن داده‌ها و اخاذی استفاده کنند.

  • مدیریت کلیدها: در صورتی که کلیدها گم یا سرقت شوند، داده‌ها غیرقابل دسترس خواهند بود.

  • رایانش کوانتومی: تهدیدی بزرگ برای رمزنگاری‌های رایج که می‌تواند با قدرت محاسباتی بالا رمزها را در زمان کوتاه بشکند. در پاسخ به این تهدید، NIST در حال معرفی الگوریتم‌های مقاوم در برابر محاسبات کوانتومی است.

نتیجه گیری:

رمزگذاری یکی از مهم‌ترین پایه‌های امنیت در دنیای دیجیتال است. از محافظت مکالمات خصوصی گرفته تا ایمن‌سازی تراکنش‌های مالی و ذخیره‌سازی اطلاعات حیاتی، نقش رمزگذاری غیرقابل‌انکار است. با توجه به پیشرفت‌های فناورانه، شناخت و به‌کارگیری درست الگوریتم‌های رمزگذاری برای کاربران، توسعه‌دهندگان و سازمان‌ها امری حیاتی است تا بتوانند در برابر تهدیدات سایبری مقاومت کرده و از اطلاعات ارزشمند خود محافظت کنند.

فروشگاه اینترنتی آ.اس.پ (اقتباس از مقاله‌ای ازCloud.google)
در صورت استفاده از این مقاله، نام و آدرس فروشگاه اینترنتی آ.اس.پ را به عنوان منبع ذکر کنید.