علم التشفير هو فرع من فروع علوم الحاسوب والرياضيات يهتم بالحماية والأمان والخصوصية للمعلومات، ويتمثل في تحويل البيانات والمعلومات من صيغة مفهومة للإنسان إلى صيغة غير مفهومة، أو ما يسمى بالنص المشفر، وذلك باستخدام تقنيات وأساليب معينة لتأمين البيانات من الوصول غير المصرح به.
تتنوع تقنيات التشفير وتشمل العديد من الأساليب والأدوات المختلفة، مثل تشفير النصوص والصور والفيديوهات والصوتيات، وتشفير الاتصالات والبريد الإلكتروني والبيانات المخزنة على الحواسيب والخوادم، وتستخدم هذه التقنيات في العديد من المجالات مثل الأعمال التجارية والحكومية والعسكرية والصحية والمصرفية وغيرها.
نبدة عن تاريخ التشفير
يمكن تتبع تاريخ علم التشفير إلى عدة آلاف السنين، حيث كان الإنسان القديم يستخدم تقنيات بسيطة لتشفير رسائله وإبقائها بعيدة عن أعين المتطفلين. ولكن يعود أول استخدام موثق للتشفير إلى القرن الخامس قبل الميلاد.
ومنذ ذلك الحين، تطورت تقنيات التشفير بشكل كبير خاصة مع تطور التقنيات الحاسوبية والإنترنت، حيث أصبحت الحاجة إلى تأمين البيانات والخصوصية أمراً مهماً جداً. وفي العقود الأخيرة، شهد علم التشفير نمواً كبيراً وتطورات ملحوظة في مجال التشفير الحديث، وخاصة مع تطور تقنيات التشفير الرقمية وظهور أنظمة التشفير المعتمدة على المفاتيح العامة والخاصة، وأصبحت هذه التقنيات مستخدمة على نطاق واسع في العديد من المجالات.
خوارزميات التشفير و انواعها
خوارزمية التشفير هي سلسلة من الإجراءات الرياضية التي تستخدم لتحويل البيانات من صيغة مفهومة للإنسان إلى صيغة غير مفهومة ومشفرة، وذلك لتأمين البيانات من الوصول غير المصرح به.
وتختلف خوارزميات التشفير في مستوى الأمان الذي توفره، ويمكن تقسيمها إلى نوعين رئيسيين: التشفير المتماثل و التشفير غير المتماثل.
في التشفير المتماثل (Symmetric Encryption)، يتم استخدام نفس المفتاح للتشفير وفك التشفير، حيث يتم تحديد مفتاح سري يستخدم لتشفير البيانات وفك تشفيرها، وهذا المفتاح يجب أن يحفظ بسرية تامة، ومن أمثلة خوارزميات التشفير المتماثل هي AES وDES.
أما في التشفير غير المتماثل (Asymmetric Encryption)، يتم استخدام مفتاحين مختلفين: المفتاح العام والمفتاح الخاص، حيث يتم استخدام المفتاح العام لتشفير البيانات، ويمكن لأي شخص معرفته، أما المفتاح الخاص فهو يستخدم لفك تشفير البيانات، ويجب أن يبقى بسرية تامة. ومن أمثلة خوارزميات التشفير غير المتماثل هي RSA وDSA.
استخدامات التشفير
يوجد العديد من الاستخدامات المختلفة لعلم التشفير، وهناك بعض الأمثلة على استخداماته:
- تأمين الاتصالات: يتم استخدام التشفير لتأمين الاتصالات عبر الإنترنت، مثل البريد الإلكتروني والدردشة الفورية والتعاملات المصرفية عبر الإنترنت، وهذا يساعد في حماية البيانات الحساسة والخصوصية للمستخدمين.
- تشفير قواعد البيانات: يمكن استخدام التشفير لحماية قواعد البيانات الحساسة من الوصول غير المصرح به، ويساعد ذلك في حماية البيانات الحساسة، مثل المعلومات الطبية والمالية.
- الأمن العسكري: يتم استخدام علم التشفير في الأمن العسكري لتأمين الاتصالات بين القوات العسكرية والحكومية، ويساعد ذلك في الحفاظ على سرية المعلومات وتأمين البلدان.
- تأمين البيانات السحابية: يمكن استخدام علم التشفير في تأمين البيانات السحابية وحمايتها من الوصول غير المصرح به، وهذا يساعد في حماية بيانات المستخدمين في السحابة والتأكد من عدم سرقتها.
- تأمين الأعمال التجارية: حيث يتم استخدام تقنيات التشفير لحماية البيانات التجارية الحساسة والمعاملات المالية وتأمين الاتصالات بين الشركات والعملاء.
- تأمين الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية: حيث يتم استخدام تقنيات التشفير لحماية الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية من الاختراق والوصول غير المصرح به.
عيوب التشفير
- التشفير يستهلك موارد الحاسوب: يحتاج العديد من خوارزميات التشفير إلى استهلاك كميات كبيرة من موارد الحاسوب، مما يزيد من تكاليف الحوسبة وقد يؤدي إلى بطء النظام.
- قابلية الاختراق: يمكن اختراق بعض خوارزميات التشفير باستخدام تقنيات الهجمات الإلكترونية المتقدمة، وهذا يعني أن بعض التشفيرات ليست بالضرورة قوية بما يكفي لحماية البيانات.
- الإدارة الصعبة: يمكن أن تكون عملية إدارة الشهادات الرقمية والمفاتيح العامة والخوادم الأمر صعبًا ومعقدًا للمستخدمين العاديين.
- صعولة في الاسترداد: يمكن أن تواجه بعض الشركات والمؤسسات صعوبة في استرداد البيانات المشفرة في حالة فقدان المفاتيح الخاصة بالتشفير.
- التشفير يؤثر على الأداء: يمكن أن يؤثر استخدام التشفير على أداء بعض الأنظمة والتطبيقات، حيث يزيد من الوقت اللازم لإرسال واستقبال البيانات.
أدوات التشفير
- OpenSSL: هو أحد أشهر مكتبات التشفير المفتوحة المصدر والتي تستخدم في العديد من التطبيقات والأنظمة.
- GnuPG: هو برنامج مفتوح المصدر يستخدم لتشفير البيانات وإدارة المفاتيح العامة والخاصة.
- VeraCrypt: هو برنامج تشفير الملفات والأقراص الصلبة والتي يمكن استخدامها لإنشاء حاويات تشفير مشفرة.
- TrueCrypt: هو برنامج مفتوح المصدر لتشفير الأقراص الصلبة والملفات، والذي يوفر أيضًا خاصية إخفاء الملفات المشفرة.
- BitLocker: هو برنامج تشفير مدمج في أنظمة التشغيل Windows والذي يمكن استخدامه لتشفير الأقراص الصلبة والأقراص المحمولة.
- AESCrypt: هو برنامج مفتوح المصدر يستخدم لتشفير الملفات بخوارزمية التشفير المتقدمة (AES).
- Cryptomator: وهي أداة تشفير مجانية ومفتوحة المصدر لنظام التشغيل Windows وMac وLinux، وتستخدم لتشفير الملفات والمجلدات.
- Signal: وهي تطبيق تشفير للمحادثات الفورية والمكالمات الصوتية والمرئية على الهواتف الذكية.