علم التشفير

علم التشفير

علم التشفير ..............
فهم أساسيات التشفير و استنتاج الطريقة المناسبة لفك الشفرة ...

تعددت الأساليب المتبعة في عملية تشفير البيانات وأخذت في الفترة الأخيرة تتجه نحو طرق غاية في التعقيد ...
ولكن الفكرة في هذه الطرق تكاد تتشابه كثيرا .... و الاختلاف فيها في أمور فرعية .. فعملية التشفير غالبا ما تعتمد على أحد أسلوبين أساسيين وهما :

1- الترميز. Symbol
2- الكود Code

فالترميز : هو عملية تغير لمواقع الحروف في الكلمة ..أو تبديل هذه الحروف برموز وما شابه ذلك ... و كان يوليوس قيصر أحد أوائل المشفرين ... حيث استخدم الشفرة في مراسلاته مع أصحابه ...

وأما الشفرة : فتقوم بتغير الكلمة كلها واستبدالها ... أي أن نطاقها أوسع من نطاق الحروف المفردة .. وهنا يعتمد برنامج التشفير على قاعدة بيانات ضخمة تحتوي على الكلمات الأساسية ومقابلاتها من الكلمات المشفرة .

مثال على عملية الشفرة :

تأمل في هذه العبارة وحاول فك تشفيرها :

Ab rtx cxor abrxsxoro mp rtx qxmpux

قبل أن تفكر بعملية فك الشفرة يجب أن تنمي عندك موهبة ( تحليل نظم التشفير ) وهذا يحتاج لكثير من القراءة وفهم هذه الأنظمة والطرق التي تستخدمها بالتشفير وبالتالي عمل تطبيقات عليها ..

العبارة السابقة مشفرة بنوع من أبسط أنواع التشفير . فقط يحتاج إلى وقت قليل لكسره ...

الخطوات اللازمة لعملية كسر التشفير ...

1- إذا تأملت قليلا في العبارة ستجد فيها كلمتين متشابهتين وهي ( rtx ) وبفرض إطلاعك على أنظمة التشفير وعلوم اللغات ستعرف أن أكثر الكلمات شيوعا في الإنكليزية هي ( the ) كما أن الحرف ( E ) هو أكثر الحروف استعمالا في الإنكليزية ( يتم استخدامه في الإنكليزية بمعدل كل 8 أحرف ) .

2- ستلاحظ أيضا أن أكثر حرف تكرر في العبارة المشفرة هو ( X ) وهنا يمكن افتراض أن حرف ( X ) يرمز إلى حرف ( E ) وهذا يدعم بقوة الافتراض السابق وهو احتمال كون ( rtx ) هي كلمة ( the ) ... هنا نقوم باستبدال ( rtx ) في العبارة المشفرة بكلمة ( the ) وكذلك كل حرف ( X ) بحرف ( E ) وبذلك نحصل على الجملة التالية :

Ab the ceor abreseoro mp the qemque

3- أيضا على افتراض أن ( rtx ) هي كلمة ( the ) نقوم باستبدال كل حرف ( r ) في العبارة بحرف ( T ) والنتيجة هي كالتالي :

Ab the ceot abteseoro mp the qemque

4- إلى هنا نكون قطعنا مرحلة جيدة في فهم الشفرة والإمساك ببعض الخيوط الأساسية لفكها ...
ولنكمل البقية يجب أن نعرف شيئا عن استخدام الحروف والكلمات وتكرارها وشيوعها في لغة النص المشفر ... وهنا الإنكليزية ...

سأختصر عليك الطريق وأذكر لك بعض الإحصائيات التي يجب أن تكون بديهية لمن يحاول فك هذه الشفرة ...

-تعتبر الحروف الأكثر شيوعا في الإنكليزية هي ( E – T – O – A – N – I – R – S – H ) على الترتيب .

- 25 % من الكلمات التي يتكرر استخدامها في الحوارات هي : The - And – To – In – That – It – Is –

-بعض النسب التوضيحية لاستخدام الحروف في الإنكليزية ..

حرف E يستخدم 25 %
حرف T يستخدم 9 %
حرف O يستخدم 8 %
حرف A يستخدم 7.8 %
حرف N يستخدم 7.2%
حرف I يستخدم 2 %

- بعض النسب التوضيحية لاستخدام مجموعات مكونة من حرفين في الإنكليزية ..

حرفي The يستخدمان 3 %
حرفي In يستخدمان 1.5%
حرفي An يستخدمان 1 %


- بعض النسب التوضيحية لاستخدام مجموعات مكونة من 3 أحرف في الإنكليزية ..

أحرف The تستخدم 6.5 %
أحرف Ing تستخدم 1.5 %
أحرف And تستخدم 6.5 %
أحرف For تستخدم 0.67 %

- والآن إذا طبقنا هذه النسب على العبارة المشفرة بنفس طريقة الطريقة التي بدأنا بها سنكسر الشفرة ونحصل على النص الأصلي وهي :

In the best interests of the people

طبعا هذا النوع من التشفير يعد بسيط جدا وليس فيه أي نوع من أنواع التعقيد الموجودة في نظم التشفير الحديثة مثل DES و RSA

فكّر مثلا كم سيكون الأمر معقدا أكثر لو لم تكن هناك مسافات بين الكلمات ... وكذلك لو تم حشو النص بحروف ورموز زائدة لا معنى لها .... بالتأكيد سيصبح الأمر أعقد قليلا ... ولكن أيضا له طرق لفكه تعتمد على مبدأ التكرار ....

أيضا يمكن جعل هذه الشفرة أكثر تعقيدا إذا تم تقسيمها إلى كتل ومن خلال هذا الأسلوب يتم تقسيم حروف الجملة المراد تشفيرها إلى مجموعات مكونة من ثمانية أحرف ثم بعد ذلك يتم استخدام كل كتلة على حدى بقصد التمويه ... كما يمكن إجراء الاستبدال أو التغيير أو حتى التحويلات الرياضية على كل كتلة ...

التشفير

هي عملية الحفاظ على سرية المعلومات (الثابت منها والمتحرك) باستخدام برامج لها القدرة على تحويل وترجمة تلك المعلومات إلى رموز بحيث إذا ما تم الوصول إليها من قبل أشخاص غير مخول لهم بذلك لا يستطيعون فهم أي شئ لأن ما يظهر لهم هو خليط من الرموز والأرقام و الحروف الغير مفهومة . ولقد شهدت أسواق هذه البرامج انتعاشاً مذهلاً بعد أن سمحت السلطات الأمريكية للشركات التجارية المتخصصة ببيع هذه التقنية للجمهور و عامة الناس بعدما كانت محصورة للاستخدامات العسكرية والحكومية لسنوات طويلة. ولقد اتخذت الحكومة الأمريكية هذا القرار في سبيل دعم الجانب الأمني لمجال التجارة الإلكترونية علماً بأنها وحتى وقت قريب جداً لم تسمح بتصدير هذه التكنولوجيا إلى خارج الولايات المتحدة، خاصة للتي تزيد قوة تشفيرها عن 56 بت

فكرة عامة و مبسطة عن التشفير

على اختلاف أنواع و أشكال البرامج المتخصصة في هذا المجال إلا أنها جميعاً تتشارك في القاعدة أو الأساس وهي مبنية على مفهوم بسيط جداً وهو أن كل رقم أو معلومة مشفرة تحتاج لفكها وإعادتها إلى وضعها الأصلي إلى ثلاث عناصر مجتمعة مع بعضها البعض و لنفرض أنها (س، ص، ع) أما في حالة معرفة قيمة واحدة فقط من هذه العناصر و بقاء الاثنتين الباقيتين مجهولتين فإنك سوف تجد نفسك في دوامة الاحتمالات والتخمين للوصول إلى القيم الصحيحة لهذين العنصرين المجهولين اللازمين لإكمال الحلقة وفك الشفرة وعلى هذا الأساس علينا التعرف على ثلاث مصطلحات لفهم هذه التكنولوجيا: المفتاح العام، المفتاح الخاص، و الرقم الأساس حيث أن أى معلومة يتم تشفيرها لا يمكن الاطلاع عليها صحيحة وكاملة إلا بوجود هذه المفاتيح الثلاثة مجتمعة. ويتم تطبيق هذا المبدأ في مجال التشفير كالتالى:

• يتم إصدار رقم الأساس عن طريق البرنامج المتخصص أو أحد الهيئات المستقلة والمتخصصة في إصدار هذه الأرقام وهو ما يعرف

بـ CA Certificate Authority بحيث يكون لكل مستخدم رقم أساس وهو (ع) .

• يتم تقسيم هذا الرقم إلى مجموعتين (س) وهو ما يعرف بالمفتاح العام و (ص) هو ما يعرف بالمفتاح الخاص، بحيث إذا قمنا بعملية ضرب (س) في (ص) يكون الناتج هو (ع) الرقم الأساس وهو الرقم اللازم لإعادة الملفات والمعلومات إلى وضعها الأصلي قبل التشفير وطبعاً هذا الرقم محمي ومشفر بقوة ولا يمكن الوصول إليه.

• المفتاح العام (Public Key)، وهو الرقم الذي يتم تداوله ونشره بين بقية المستخدمين لتشفير أى معلومات أو رسالة إلكترونية مخصصة لك ويعتبر رقمك العام أساس عملية التشفير ولا يستطيع أحد فك رموز تلك المعلومة غيرك أنت لأنها تحتاج إلى الرقم السرى وليكن هو المفتاح الخاص بك لإكمال العملية الحسابية والوصول إلى الرقم الأساس وبالتالي فتح الملفات مرة أخرى

• المفتاح الخاص (Special Key)، وهو النصف الاَخر المكمل للمفتاح العام للوصول إلى الرقم الأساس وإعادة المعلومات المشفرة إلى وضعها الطبيعي قبل التشفير، و هذا المفتاح هو الذي يميز كل شخص عن غيره من المستخدمين ويكون بمثابة هوية إلكترونية تمكن صاحبها من فك أى معلومة مشفرة مرسلة إليه على أساس رقمه العام ولذلك يجب عليك الاحتفاظ بالمفتاح الخاص سراً وهذا ما يعرف بـ Private Key وبهذه الطريقة لا يستطيع أحد فك الشفرات وقراءة المعلومات المحمية بهذه الطريقة دون اكتمال الحلقة والتي لا تتم إلا بمعرفة القيمة الصحيحة للمفتاح العام و المفتاح الخاص.

أنواع تكنولوجيا التشفير

هناك نوعين من التكنولوجيا المستخدمة في التشفير وهي التشفير المتناظر والتشفير الغير متناظر Symmetric Algorithms and Asymmetric Algorithms و الفرق بينهم بسيط جداً ولكنه مهم جداً في مستوى ودرجة الأمن حيث أن التشفير المتناظر يتم بتشفير الرسالة أو المعلومات باستخدام الرقم العام وكذلك في نفس الوقت يتم فك الشفرة و ترجمة المعلومات إلى وضعها الأصلي باستخدام نفس الرقم العام. ولذلك لو حدث و أن شخص آخر يعرف هذا الرقم أو حصل عليه من الدليل العام فإنه قادر على فك الشفرة و قراءة تلك الرسالة أو المعلومة، أما إذا ما تم تشفير المعلومات بأسلوب (الغير متناظر), فإن المعلومات يتم تشفيرها بالرقم العام ولكن لا يمكن فك الشفرة و الوصول إلى تلك المعلومات إلا بالمفتاح الخاص لصاحب ذلك المفتاح العام الذى تمت على أساسه عملية التشفير.

وبطريقة أخرى للتسهيل، تخيل بأنك تقوم بالاتصال هاتفياً بأحد أصدقاؤك وعندما تدخل رقم هاتفه (الرقم العام), ويبدأ هاتفه بالرنين ولكن ذلك الصديق لا يرد على مكالمتك فيرد عليك جهاز إجابة و تترك له رسالة صوتية في ذلك الجهاز. و الآن لنتخيل بأنك قمت بحماية (تشفير) تلك الرسالة برقم سرى و لا يستطيع أحد الاستماع إلى تلك الرسالة إلا بإدخال ذلك الرقم السرى. فإن كان صديقك هذا قد اتفق معك على اختيار الرقم السرى هو نفس رقم هاتفك العام فهذا ما يسمى بطريقة التشفير المتناظر لأن المفتاح العام = الرقم السرى أما لو قام ذلك الصديق ببرمجة التشفير لطلب الرقم السرى الخاص بك فهذا ما يعرف بالتشفير الغير متناظر لأن المفتاح العام لا يساوي الرقم السرى.

ما هو الـ Encryption

هي عملية تحويل البيانات التي على شكل نصوص بسيطة Plaintext، إلى هيئة لا يمكن لأحد قراءتها وفهمها بدون عملية معاكسة تسمى إزالة التشفير Decryption، تعيدها إلى هيئتها الأصلية. وفيما لا توجد طريقة في التشفير من شأنها توفير الحماية المطلقة للبيانات على المدى البعيد، فإن الأبحاث الحديثة توصلت إلى أساليب في التشفير، تجعل من المستحيل إعادة النصوص المشفرة إلى هيئتها الأصلية/ بدون امتلاك مفتاح التشفير Encryption Key, ويتفق خبراء إنترنت على أهمية تحقيق تشفير محكم للمعلومات الخاصة ببطاقات الائتمان التي ترسل عبر الشبكة في سياق عمليات التجارة الإلكترونية، كشرط لتشجيع الناس على الإقبال على التعامل مع هذا النوع من التجارة.

قوة التشفير

تعتمد قوة التشفير على عدد الخانات المكونة لكل رقم و تقاس بالـ BIT, فمثلاً إذا كان الرقم مكون من 40 خانة فإن القوة ستكون 40 BIT أما إذا كان الرقم عبارة عن 56 خانة تكون قوة التشفير 56 BIT وهكذا. علماً بأن التكنولوجيا المتوفرة في هذا المجال يمكن أن توفر قوة تشفير تصل إلى أكثر من 3000 BIT ولكن لم تسمح الحكومة الأمريكية حتى الآن بتداول قوة تشفير أكثر من 128 BIT لأنه كاف جداً لحماية التجارة الإلكترونية. ومن الجدير بالذكر أن الوقت اللازم ليتمكن أحد لصوص الإنترنت لفك شفرة بقوة 56 BIT هو 22 ساعة و خمسة عشر دقيقة، أما الوقت اللازم لفك شفرة بقوة 128 BIT باستخدام التكنولوجيا الحالية لفك الشفرات فهو 2 ترليون سنة!! لأن اللص في حالة 56 BIT بحاجة لتجربة 72 كوادرليون من الاحتمالات (يعني رقم و أمامه 15 صفر) أما في قوة 128 فإن الاحتمالات المطلوبة للتجربة تصل إلى عدد فلكي وهو 340 انديسليون (يعني رقم وأمامه 36 صفر). ولذلك لم نسمع أبداً بأن معلومة تم تشفيرها بهذه القوة قد تم فكها من قبل هؤلاء اللصوص المحترفين

---

ugl hgjatdv

شكرا ع الشرح الرائع

مشكووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووو وووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووو وووووووووووور

شكرا ع الشرح الرائع والموضح

يسلمو خيو
عالشرح

يا سلاااااااام .. لازم نتعلم .. ولا رايك شنو ؟؟

ههههههه يديك العاااافيـــــــــهــ .. ^_^ ..