التشفير المتماثل، والتشفير غير المتماثل، والتجزئة

كثيرًا ما يقول الناس "إنه مشفَّر" كأن ذلك يحسم سؤالًا أمنيًا. لكنه لا يفعل، لأن التشفير ليس شيئًا واحدًا. يتناول هذا الدرس اللبنات الثلاث خلف كل ادعاء بالحماية الرقمية تقريبًا: التشفير المتماثل، والتشفير غير المتماثل، والتجزئة (hashing). كل واحدة تضمن شيئًا مختلفًا، ومعرفة أيها قيد الاستخدام يخبرك بما يُحمى فعليًا.

التشفير المتماثل: مفتاح واحد مشترك

يصف مركز تعلّم Cloudflare التشفير المتماثل ببساطة: «يوجد مفتاح واحد فقط، وتستخدم جميع الأطراف المتواصلة المفتاح نفسه (السري) للتشفير وفك التشفير على حد سواء.» معيار التشفير المتقدم (AES) هو المثال المعياري اليوم، بعد أن حل محل معيار تشفير البيانات الأقدم (DES) عندما جعل طول مفتاح DES القصير كسره ممكنًا بالقوة الغاشمة. التشفير المتماثل سريع وهو ما يشفّر فعليًا معظم بياناتك، سواء كانت ملفًا على القرص أو محتوى صفحة ويب مُحمَّلة عبر HTTPS. مشكلته المحورية هي التوزيع: يحتاج كلا الطرفين إلى المفتاح السري نفسه، وإيصال ذلك المفتاح إلى الطرف الآخر دون أن يراه أحد آخر هو بالضبط المشكلة التي يحلها التشفير غير المتماثل.

التشفير غير المتماثل: مفتاحان يعملان كزوج

في التشفير غير المتماثل، أو تشفير المفتاح العام، يوجد مفتاحان مرتبطان رياضيًا: «يُستخدَم مفتاح واحد للتشفير، ومفتاح مختلف لفك التشفير»، بحسب Cloudflare. يمكن نشر مفتاح التشفير لأي شخص — ومن هنا اسم "المفتاح العام" — بينما يبقى مفتاح فك التشفير المطابق خاصًا. البيانات المُقفلة بالمفتاح العام لا يمكن فتحها إلا بالمفتاح الخاص. هذا ما يتيح لشخصين لم يلتقيا قط الاتفاق على سر مشترك عبر شبكة مفتوحة، وهو بالضبط ما يحدث في بداية كل اتصال HTTPS (يتناول الدرس التالي هذه المصافحة بالتفصيل). RSA والتشفير بالمنحنيات الإهليلجية هما الخوارزميتان الشائعتان خلف ذلك اليوم.

التجزئة: بصمة، لا قفل

دالة التجزئة (hash function) ليست أيًا مما سبق: فهي لا تقفل شيئًا، ولا يوجد مفتاح لفتحها به. يعرّفها NIST بأنها دالة «تحوّل سلسلة بتات ذات طول اعتباطي إلى سلسلة بتات ذات طول ثابت» — بعبارة بسيطة، تحوّل أي ملف أو رسالة إلى بصمة قصيرة وثابتة الحجم. يحدد NIST الخصائص التي يجب أن تتوفر في دالة تجزئة معتمدة: يجب أن يكون من غير الممكن حسابيًا إيجاد مُدخَل ينتج مخرَجًا معينًا (اتجاه واحد)، ومن غير الممكن إيجاد مُدخَلين مختلفين ينتجان المخرَج نفسه (مقاومة التصادم). ولهذا تتحقق التجزئة من السلامة — هل تغيّر هذا الملف؟ — وتحمي كلمات المرور المخزَّنة: يمكن لخدمة أن تتحقق من كلمة مرور مقابل تجزئتها المخزَّنة دون أن تحتفظ أبدًا بكلمة المرور الفعلية. دوال التجزئة الأقدم مثل MD5 وSHA-1 لم تعد تُعتبر آمنة أمام مهاجم مصمِّم، ولهذا تستخدم الأنظمة الحديثة عائلتي SHA-2 أو SHA-3 بدلًا منهما.

ما الذي تضمنه كل واحدة فعليًا

كيف تجتمع عمليًا

لا يستخدم شيء تقريبًا واحدة من هذه فقط. يستخدم الاتصال الآمن النموذجي التشفير غير المتماثل بإيجاز، للاتفاق على سر مشترك، ثم ينتقل إلى التشفير المتماثل السريع للبيانات الفعلية، بينما تعمل التجزئة طوال الوقت للتأكد من عدم تعديل أي شيء أُرسل في الطريق. إدراك هذه الأدوار الثلاثة هو ما يجعل بقية هذه المادة — التواقيع، والشهادات، وTLS، والتشفير من طرف إلى طرف — منطقية باعتبارها تركيبات من المجموعة الصغيرة نفسها من الأدوات، لا سحرًا منفصلًا.