رمزنگاری یا cryptography چیست؟ آشنایی با انواع آنها

ریشه شناسی به فهمیدن کمک می کند: Kryptós (پنهان) و graphía (نوشتن) دو کلمه یونانی هستند که اصطلاح رمزنگاری را تشکیل می دهند. مورد دوم چیزی نیست جز سیستمی که برای غیرقابل خواندن پیام برای کسانی که راه حل رمزگشایی ندارند، طراحی شده است. از کدام سیستم رمزنگاری در علوم کامپیوتر استفاده می شود؟ در اینجا تمام مواردی است که باید درباره رمزنگاری بدانید. ادامه مطلب را بخوانید!

رمزنگاری چیست و چه معنایی دارد؟

رمزنگاری روشی برای محافظت از اطلاعات و داده ها از دسترسی یا رهگیری غیرمجاز است. این شامل استفاده از الگوریتم‌های ریاضی برای رمزگذاری داده‌ها و غیرقابل خواندن آن‌ها برای هر کسی بدون کلید یا رمز عبور مناسب است. عمل رمزنگاری به هزاران سال قبل برمی گردد، اما در عصر دیجیتال، که در آن حجم عظیمی از اطلاعات به صورت الکترونیکی منتقل و ذخیره می شود، اهمیت فزاینده ای پیدا کرده است.

امروزه ارتباطات – از هر نوع – به طور فزاینده ای نقشی اساسی در زندگی هر یک از ما پیدا کرده است. در عصر اینترنت ، میلیاردها اطلاعات (حتی حساس) در شبکه در حال گردش است. به همین دلیل توسعه سیستم های پیچیده ای که بتوانند سطح بالایی از حریم خصوصی برخی از این داده ها را تضمین کنند ، ضرورت بیشتری پیدا کرد. بنابراین کدنویسی رایانه ای موضوعی است که به طور مداوم در حال پیشرفت است. دقیقاً به دلیل تکامل مداوم آن کارشناسان هرگز توصیه نمی کنند که کاربران به آخرین الگوریتم رمزنگاری منتشر شده اعتماد کنند و همیشه خود را به روز نه دارند.

انواع رمزنگاری انواع مختلفی از رمزنگاری وجود دارد که هر کدام کاربردها و نقاط قوت خاص خود را دارند. در ادامه مطلب با آنها آشنا شوید.

رمزنگاری متقارن

رمزنگاری متقارن که به عنوان رمزنگاری کلید مخفی نیز شناخته می شود، شامل استفاده از یک کلید واحد برای رمزگذاری و رمزگشایی می شود. این کلید بین فرستنده و گیرنده داده های رمزگذاری شده مشترک است و آن را به روشی سریع و کارآمد برای رمزگذاری تبدیل می کند. با این حال، نسبت به روش‌های دیگر از امنیت کمتری برخوردار است، زیرا کلید باید مخفی بماند و اگر به دست افراد اشتباه بیفتد، می‌تواند به خطر بیفتد.

متداول ترین الگوریتمی که امروزه در رمزنگاری کلید متقارن استفاده می شود (Advanced Encryption Standard) (AES) نامیده می شود. دو رمزگذار بلژیکی، جوآن دمن و وینسنت ریجمن، استاندارد رمزگذاری پیشرفته را به درخواست موسسه ملی استاندارد و فناوری در اواخر دهه ۹۰ توسعه دادند. در پایان سال ۲۰۰۱ به یک استاندارد عمومی تبدیل شد.

AES مبتنی بر عملیات مختلفی است که بر روی بلاک های داده ۱۶ بایتی انجام می شود، چندین بار تکرار می شود که از سه رمزنگاری بلاک ۱۲۸ بایتی تشکیل شده است (دقیقاً به زیر بلاک های ۸ بایتی ۴ × ۴ تقسیم شده است). در سال ۲۰۰۳، آژانس امنیت ملی ایالات متحده ۱۲۸ بایتی AES را تأیید کرد تا از کلیه اطلاعات دولتی که به صورت مخفی طبقه بندی می شوند و AES با ۱۹۲ و ۲۵۶ بایت برای اسناد به اصطلاح فوق سری محافظت کند.

رمزنگاری نامتقارن

رمزنگاری نامتقارن که به عنوان رمزنگاری کلید عمومی نیز شناخته می شود، شامل استفاده از دو کلید است: یک کلید عمومی و یک کلید خصوصی. کلید عمومی برای هر کسی که می خواهد داده های رمزگذاری شده ارسال کند در دسترس است، در حالی که کلید خصوصی توسط گیرنده مخفی نگه داشته می شود. این روش رمزگذاری امن تر از رمزنگاری متقارن است زیرا کلید خصوصی نمی تواند توسط شخص ثالث به خطر بیفتد.

توابع هش

توابع هش توابع هش نوعی رمزنگاری هستند که داده ها را با هر طولی به مقدار هش با طول ثابت تبدیل می کند. این مقدار برای داده ها منحصر به فرد است و آن را به ابزاری مفید برای تأیید صحت داده ها تبدیل می کند و اغلب در امضای دیجیتال و ذخیره رمز عبور استفاده می شود. تابع هش رمزنگاری مقدار مشخصی از داده ها را تغییر می دهد، مانند یک فایل یا یک پیام با طول متغیر، در یک رشته کوتاه به نام مقدار هش یا خلاصه پیام نامیده می شود. این سیستم رمزگذاری داده ها به طور عمده برای تأیید صحت یک پیام یا برای بررسی اینکه داده مورد نظر تغییر نکرده است. در واقع هرگونه تغییر تصادفی یا عمدی در داده ها، مقدار هش را تغییر می دهد.

هش خوب یک جهته است و بنابراین وارونه سازی آن باید بسیار دشوار باشد. (بنابراین اجازه بازگشت به مقدار اصلی را نمی دهد). از دیرباز MD5 و SHA-1 پرکاربردترین الگوریتم های هش بوده اند، اما اکنون ضعیف قلمداد می شوند و SHA-2 جایگزین آنها می شود که شامل الگوریتم های SHA-224 ، SHA-256 ، SHA-384 یا SHA-512 است. آنها از نظر الگوریتمی مشابه SHA-1 هستند و بنابراین ، به گفته کارشناسان یک استاندارد جدید هش، SHA-3 در سال های آینده انتخاب خواهد شد.

ارتباط بین رمزنگاری و ارز های دیجیتال

رمزنگاری نقش مهمی در عملکرد ارزهای رمزپایه مانند بیتکوین دارد. بلاکچین که فناوری زیربنایی پشت ارزهای دیجیتال است، برای ایمن سازی و تأیید تراکنش ها بر الگوریتم های رمزنگاری پیچیده متکی است. هر تراکنش در بلاکچین رمزگذاری شده و به تراکنش قبلی مرتبط می شود و زنجیره ای از داده های امن و شفاف ایجاد می کند. بدون رمزنگاری، امنیت بلاکچین و یکپارچگی سیستم ارزهای دیجیتال به خطر می افتد.

ارزهای رمزنگاری شده مانند بیتکوین، اتریوم و لایت کوین، برای حفظ امنیت و اطمینان از یکپارچگی تراکنش‌های خود، به شدت به رمزنگاری متکی هستند. بلاکچین که فناوری زیربنایی پشت ارزهای دیجیتال است، از الگوریتم‌های رمزنگاری پیچیده برای ایجاد یک دفتر کل غیرمتمرکز و ایمن از همه تراکنش‌ها استفاده می‌کند. هنگامی که یک کاربر تراکنش را در زنجیره بلاکی آغاز می کند، داده های تراکنش با استفاده از رمزگذاری کلید عمومی، که به نام رمزنگاری نامتقارن نیز شناخته می شود، رمزگذاری می شود.

سپس تراکنش به شبکه گره ها، که رایانه هایی هستند که تراکنش ها را تأیید و اعبار سنجی می کنند، پخش می شود. هر گره در شبکه دارای یک کپی از بلاکچین است که یک دفتر کل توزیع شده حاوی رکوردی از تمام تراکنش های انجام شده است. برای تأیید و تأیید یک تراکنش، گره‌ها از کلید خصوصی خود برای رمزگشایی داده‌های تراکنش و تأیید مطابقت آن با کلید عمومی فرستنده استفاده می‌کنند. سپس تراکنش را به یک بلاک اضافه می کنند که با استفاده از یک تابع هش رمزنگاری به بلاک قبلی در زنجیره متصل می شود. این فرآیند رمزگذاری و تأیید تراکنش ها با استفاده از الگوریتم های رمزگذاری تضمین می کند که بلاکچین ایمن و ضد دستکاری است.

از آنجایی که هر بلاک در زنجیره با استفاده از یک هش رمزنگاری به بلاک قبلی مرتبط است، هرگونه تلاش برای اصلاح یک بلاک منجر به تغییر در مقدار هش می شود. این تغییر بلافاصله توسط شبکه شناسایی می‌شود و مهاجمان نمی‌توانند بلاکچین را بدون شناسایی تغییر دهند. رمزنگاری علاوه بر ایمن سازی تراکنش ها، نقش مهمی در ایجاد و مدیریت ارزهای دیجیتال نیز دارد. به عنوان مثال، بیتکوین از یک الگوریتم رمزنگاری به نام اثبات کار (PoW) برای ایجاد کوین های جدید و تشویق ماینرها برای اعتبارسنجی تراکنش ها استفاده می کند. ماینرها برای حل یک معمای پیچیده ریاضی با هم رقابت می کنند و اولین کسی که آن را حل کند با بیت کوین جدید پاداش می گیرد. الگوریتم PoW تضمین می‌کند که کوین های جدید با نرخ قابل پیش‌بینی ایجاد می‌شوند و بلاکچین امن و غیرمتمرکز باقی می‌ماند.

در نتیجه، رمزنگاری جزء ضروری ارزهای رمزنگاری شده است که امنیت و یکپارچگی لازم را برای اطمینان از ایمن، ایمن و بدون دستکاری تراکنش ها فراهم می کند. همانطور که استفاده از ارزهای دیجیتال به رشد و تکامل ادامه می‌دهد، نقش cryptography در تامین امنیت دارایی‌های دیجیتال و تراکنش‌های آینده حیاتی‌تر خواهد شد.

نتیجه گیری

رمزنگاری ابزاری حیاتی برای ایمن سازی داده ها و اطلاعات دیجیتال است. با افزایش حجم اطلاعاتی که به صورت الکترونیکی منتقل و ذخیره می شوند، حفاظت از آن اطلاعات از دسترسی غیرمجاز بیش از هر زمان دیگری اهمیت پیدا کرده است. با استفاده از روش‌های رمزنگاری مانند رمزنگاری متقارن، رمزنگاری نامتقارن، و توابع هش، افراد و سازمان‌ها می‌توانند از ایمن و ایمن نگه‌داشتن داده‌های خود اطمینان حاصل کنند. استفاده از cryptography در ارزهای دیجیتال مانند بیتکوین اهمیت آن را در عصر دیجیتال نشان می دهد و پتانسیل آن را برای نوآوری های آینده در امنیت داده ها برجسته می کند.