ازدواجية التشفير: مفتاح واحد مقابل مفتاحين

لقد قضيت سنوات في التنقل بين عالم التشفير، ودائمًا ما أندهش من قلة الأشخاص الذين يفهمون حقًا الاختلافات الأساسية بين التشفير المتماثل والتشفير غير المتماثل. دعني أوضح لك ذلك بدون التجميل المعتاد من الشركات.

تنقسم التشفير اليوم أساسًا إلى معسكرين: العالم المتماثل والعالم غير المتماثل. الجانب غير المتماثل له تطبيقان رئيسيان - التشفير والتوقيعات الرقمية.

إليك الحقيقة البسيطة حول هذه الأنظمة:

• التشفير المتماثل: مفتاح واحد يقوم بكل شيء
• التشفير غير المتماثل: مفتاحان مختلفان بأدوار مميزة

الفرق الرئيسي (العبارة مقصودة)

التمييز الأساسي بسيط بشكل مذهل ولكنه مؤثر بشكل عميق. تستخدم الأنظمة المتماثلة مفتاحًا واحدًا لكل من قفل وفتح البيانات. تستخدم الأنظمة غير المتماثلة مفتاحين مرتبطين رياضيًا - واحد عام والآخر خاص.

هذا الاختلاف الذي يبدو طفيفًا يخلق نموذج أمان مختلف تمامًا. لقد شاهدت عددًا لا يحصى من المطورين يكافحون مع هذا المفهوم لأنهم لا يفهمون الآثار.

عندما أقوم بتشفير شيء ما بمفتاح متماثل، فأنا في الأساس أسلم شخصًا ما المفتاح الرئيسي لمنزلي عندما أشارك ذلك المفتاح. إذا قامت أليس بإرسال رسالة إلى بوب باستخدام التشفير المتماثل، يجب عليها بطريقة ما أن توصل نفس المفتاح إلى بوب بشكل آمن. إذا اعترض شخص ما ذلك المفتاح أثناء الإرسال - انتهت اللعبة! أمانك معرض للخطر تمامًا.

مع التشفير غير المتماثل، يمكنني إعطاء مفتاحي العام لأي شخص دون قلق. إذا أرسلت أليس رسالة إلى بوب باستخدام مفتاحه العام، فإن مفتاح بوب الخاص فقط هو القادر على فك تشفيرها. حتى إذا حصل هاكر على مفتاح بوب العام، فإنهم لا يزالون محجوبين. هذه الحل الأنيق يعالج مشكلة توزيع المفاتيح التي تؤرق الأنظمة المتماثلة.

المقايضة الأمنية التي لا يتحدث عنها أحد

إليك شيء تتجاهله الكتب الدراسية: يجب أن تكون المفاتيح غير المتماثلة أطول بكثير لتحقيق مستوى أمان مكافئ. لماذا؟ بسبب العلاقة الرياضية بين المفاتيح.

يوفر مفتاح متماثل بطول 128 بت تقريباً نفس مستوى الأمان مثل مفتاح غير متماثل بطول 2048 بت. هذه ليست خطأ مطبعي - تحتاج المفاتيح غير المتماثلة إلى أن تكون أطول بمقدار 16 مرة! هذه الفجوة الكبيرة تخلق تأثيرات أداء في العالم الحقيقي يتجاهلها العديد من عشاق التشفير بشكل ملائم.

السرعة مقابل الأمان: المعركة الأبدية

لقد قمت بتنفيذ كلا النظامين، والفارق في الأداء واضح. التشفير المتماثل سريع للغاية، ويتطلب موارد حسابية قليلة. نقطة ضعفه هي توزيع المفاتيح - كيف يمكنك مشاركة هذا المفتاح بشكل آمن؟

التشفير غير المتماثل يحل بشكل رائع مشكلة التوزيع لكنه يدفع ثمناً باهظاً في الأداء. هذه الأنظمة مكلفة حسابياً وبطيئة بشكل مؤلم مقارنةً بنظيراتها المتماثلة.

التطبيقات الواقعية

الحل العملي؟ الأنظمة الهجينة! تطبيقات العالم الحقيقي مثل TLS ( التي تدعم المواقع الإلكترونية الآمنة ) تستخدم التشفير غير المتماثل لتبادل مفتاح متماثل بشكل آمن، ثم تتحول إلى التشفير المتماثل الأسرع لنقل البيانات بكميات كبيرة.

تستند الحكومة الأمريكية إلى خوارزمية التشفير المتماثلة AES ( بسبب سرعتها وأمانها للبيانات السرية. في Meanwhile، تستفيد أنظمة البريد الإلكتروني المشفرة من التشفير غير المتماثل لأن تبادل المفاتيح الآمن أهم من السرعة.

مفهوم خاطئ عن العملات الرقمية

أحد الأساطير المزعجة التي أواجهها باستمرار هو أن البيتكوين والعملات المشفرة الأخرى تستخدم التشفير غير المتماثل. لكنها لا تستخدمه! بينما تستخدم أزواج المفاتيح العامة والخاصة، فإنها تستخدم لتوقيعات رقمية، وليس للتشفير.

خوارزمية التوقيع الرقمي لبيتكوين )ECDSA( لا تقوم بتشفير أي شيء. يمكنك توقيع رسالة رقمياً دون تشفيرها - هذه مفاهيم منفصلة يخلط بينها الناس باستمرار.

ستستمر كلتا طريقتي التشفير في التطور مع تقدم التهديدات الحاسوبية. لكل منهما مكانه في نظام الأمان، ومن غير المرجح أن تختفي أي منهما في أي وقت قريب. من المحتمل أن يجلب المستقبل المزيد من الأساليب الهجينة المتطورة التي تستفيد من نقاط القوة في كلا النظامين.