رمزگذاری (Encryption) چیست؟

یکی از مؤثرترین روش‌ها برای اطمینان از امنیت داده‌ها، رمزگذاری است. رمزگذاری فرآیندی است که طی آن اطلاعات به شکل غیرقابل فهم تبدیل می‌شود تا تنها افراد مجاز بتوانند به آن دسترسی داشته باشند. این تکنولوژی که زمانی تنها در اختیار دولت‌ها و سازمان‌های امنیتی بود، اکنون به ابزاری ضروری برای کسب‌وکارها و کاربران عادی تبدیل شده است. در این مطلب، به بررسی ماهیت، کارکردها، و اهمیت رمزگذاری در حفاظت از داده‌ها می پردازیم؛ با ما همراه باشید.

رمزگذاری چیست؟

رمزگذاری یا رمزنگاری نوعی امنیت داده است که در آن اطلاعات به متن رمزی تبدیل می شود. فقط افراد مجاز دارای کلید می توانند کد را رمزگشایی کرده و به اطلاعات متن اصلی دسترسی داشته باشند.

رمزگذاری روشی برای پنهان کردن داده ها است به طوری که فقط اشخاص مجاز می توانند اطلاعات را درک کنند. در اصطلاح فنی، این فرآیند تبدیل متن ساده قابل خواندن توسط انسان به متن غیرقابل درک است که به عنوان متن رمزی نیز شناخته می شود. به عبارت ساده تر، رمزگذاری داده های قابل خواندن را می گیرد و آن را طوری تغییر می دهد که تصادفی به نظر برسد. رمزگذاری مستلزم استفاده از یک کلید رمزنگاری است: مجموعه ای از مقادیر ریاضی که هم فرستنده و هم گیرنده پیام رمزگذاری شده روی آن توافق دارند.

به عبارت ساده‌تر، رمزگذاری راهی برای غیرقابل خواندن کردن داده‌ها برای یک شخص غیرمجاز است. این امر به خنثی کردن مجرمان سایبری کمک می کند، که ممکن است از ابزارهای بسیار پیچیده برای دسترسی به یک شبکه شرکتی استفاده کرده باشند، فقط برای اینکه بفهمند داده ها غیرقابل خواندن و در نتیجه بی فایده هستند.

رمزگذاری نه تنها محرمانه بودن داده‌ها یا پیام‌ها را تضمین می‌کند، بلکه اعتبار و یکپارچگی را نیز فراهم می‌کند و ثابت می‌کند که داده‌ها یا پیام‌های زیربنایی به هیچ وجه از حالت اولیه خود تغییر نکرده‌اند.

رمزگذاری سرتاسری یا End to End encryption چیست؟

رمزگذاری چگونه کار می کند؟

هنگامی اطلاعات یا داده ها از طریق اینترنت به اشتراک گذاشته می شود، این داده از یک سری دستگاه های شبکه در سراسر جهان که بخشی از اینترنت عمومی را تشکیل می دهند، عبور می کنند. هنگامی که اطلاعات در شبکه اینترنت عمومی حرکت می کنند، ممکن است توسط هکر ها به خطر بیفتد یا به سرقت برود. برای جلوگیری از این امر، کاربران می توانند نرم افزار یا سخت افزار خاصی را برای اطمینان از انتقال امن داده ها یا اطلاعات نصب کنند. این فرآیند ها به عنوان رمزگذاری در امنیت شبکه شناخته می شوند.

رمزگذاری در طول زمان تکامل یافته است، به این صورت که از پروتکلی که فقط توسط دولت ها برای عملیات فوق محرمانه استفاده می شد تا سازمان ها برای اطمینان از امنیت و حریم خصوصی داده های خود، به یک امر ضروری روزمره تبدیل شده اند.

چرا رمزگذاری مهم است؟

رمزگذاری در طول زمان به طور قابل توجهی تکامل یافته است. نمونه های اولیه رمزنگاری و تکنیک های مشابه رمزگذاری به تمدن های باستانی مانند مصریان و بین النهرین باز می گردد. رمزگذاری بعداً در زمان جنگ و تلاش‌های جاسوسی رایج شد و به طور مشهور با Enigma Machine، یک دستگاه رمزگذاری جنگ جهانی دوم که توسط آلمانی‌ها برای رمزگذاری پیام‌های مخفی استفاده می‌شد، مرتبط شد.

امروزه، رمزگذاری در حفاظت از داده‌های حساس حیاتی است، به‌ویژه زمانی که سازمان‌ها در حال انتقال به فضای ابری یا استفاده از محیط‌های ابری ترکیبی هستند. این تغییر اغلب منجر به پیچیدگی داده ها، از جمله گسترش داده ها و گسترش سطوح حمله می شود.

رمزگذاری به دلیل نقش حیاتی خود در حفاظت از اطلاعات و حریم خصوصی در دنیای دیجیتال، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در ادامه به دلایل اصلی اهمیت رمزگذاری اشاره می‌کنیم:

حفاظت از اطلاعات حساس: رمزگذاری تضمین می‌کند که داده‌های حساس، مانند اطلاعات مالی، سوابق پزشکی، و اطلاعات شخصی، تنها برای افراد مجاز قابل دسترسی هستند. این امر از افشای غیرمجاز و سوءاستفاده از این اطلاعات جلوگیری می‌کند.

مقابله با تهدیدات سایبری: با گسترش حملات سایبری و افزایش پیچیدگی این تهدیدات، رمزگذاری به عنوان یک لایه امنیتی اساسی عمل می‌کند. حتی اگر مهاجمان به داده‌ها دسترسی پیدا کنند، به دلیل رمزگذاری بودن، قادر به خواندن یا استفاده از آنها نخواهند بود.

حفظ حریم خصوصی: در عصری که نگرانی‌ها درباره حفظ حریم خصوصی به اوج خود رسیده است، رمزگذاری ابزاری موثر برای حفاظت از ارتباطات و اطلاعات شخصی افراد است. این امر به کاربران این اطمینان را می‌دهد که داده‌های آنها در برابر دسترسی‌های غیرمجاز محافظت می‌شود.

رعایت الزامات قانونی: بسیاری از صنایع تحت مقررات سختگیرانه‌ای برای حفاظت از داده‌ها هستند. رمزگذاری یکی از الزامات اساسی برای رعایت این مقررات است و به سازمان‌ها کمک می‌کند تا از تحریم‌ها و مشکلات قانونی جلوگیری کنند.

اعتمادسازی: استفاده از رمزگذاری در سرویس‌های آنلاین و ارتباطات دیجیتال باعث افزایش اعتماد کاربران و مشتریان به این سرویس‌ها می‌شود. این اعتماد می‌تواند برای کسب‌وکارها به معنای افزایش رضایت مشتریان و وفاداری بیشتر باشد.

جلوگیری از نقض اطلاعات: رمزگذاری می‌تواند از نقض‌های اطلاعاتی جلوگیری کند که ممکن است هزینه‌های زیادی برای سازمان‌ها و افراد به دنبال داشته باشد. با رمزگذاری داده‌ها، حتی اگر یک سیستم یا شبکه به خطر بیفتد، اطلاعات همچنان غیرقابل استفاده برای مهاجمان خواهد بود.

به طور خلاصه، رمزگذاری یک ابزار کلیدی برای حفاظت از امنیت داده‌ها و حفظ حریم خصوصی در دنیای دیجیتال است و اهمیت آن در مقابله با انواع تهدیدات سایبری و حفظ اعتماد کاربران غیرقابل انکار است.

انواع رمزگذاری

هنگام راه اندازی یک سیستم برای رمزگذاری داده ها، یک تیم امنیتی باید تعیین کند که از کدام الگوریتم رمزگذاری برای رمزگذاری داده ها استفاده کند. با این حال، قبل از انجام این کار، تیم ابتدا باید در مورد نوع الگوریتم تصمیم بگیرد. دو نوع متداول عبارتند از متقارن و نامتقارن:

کلید های رمزگذاری متقارن (Symmetric encryption keys)

این الگوریتم‌ها که به عنوان رمزهای کلید مخفی یا خصوصی نیز شناخته می‌شوند، از یک کلید برای رمزگذاری و رمزگشایی داده‌ها استفاده می‌کنند. گاهی اوقات از کلید به عنوان یک راز مشترک یاد می شود زیرا فرستنده یا سیستم محاسباتی که رمزگذاری را انجام می دهد باید کلید مخفی را با تمام نهادهای مجاز برای رمزگشایی پیام به اشتراک بگذارد. رمزگذاری کلید متقارن معمولاً بسیار سریعتر از رمزگذاری نامتقارن است. پرکاربردترین رمز کلید متقارن استاندارد رمزگذاری پیشرفته (AES) است که برای محافظت از اطلاعات طبقه بندی شده توسط دولت طراحی شده است.

کلید های رمزگذاری نامتقارن (Asymmetric encryption keys)

رمزنگاری نامتقارن که با نام رمزنگاری کلید عمومی نیز شناخته می شود، روش نسبتا جدیدی است که از دو کلید متفاوت اما مرتبط برای رمزگذاری و رمزگشایی داده ها استفاده می کند. یک کلید مخفی و یک کلید عمومی است. کلید عمومی برای رمزگذاری داده ها و کلید خصوصی برای رمزگشایی و بالعکس استفاده می شود. امنیت کلید عمومی مورد نیاز نیست زیرا به صورت عمومی در دسترس است و می توان آن را از طریق اینترنت به اشتراک گذاشت.

امروزه، بسیاری از فرآیندهای رمزنگاری از یک الگوریتم متقارن برای رمزگذاری داده ها و یک الگوریتم نامتقارن برای تبادل امن کلید مخفی استفاده می کنند.

رمزگذاری نامتقارن گزینه بسیار قوی تری برای اطمینان از امنیت اطلاعات منتقل شده از طریق اینترنت ارائه می دهد. وب سایت ها با استفاده از گواهینامه های لایه سوکت ایمن (SSL) یا امنیت لایه حمل و نقل (TLS) ایمن می شوند. یک پرس و جو به یک وب سرور یک کپی از گواهی دیجیتال را ارسال می کند و یک کلید عمومی را می توان از آن گواهی استخراج کرد، در حالی که کلید خصوصی، خصوصی می ماند.

استاندارد رمزگذاری داده ها (DES)

DES یک روش کلید متقارن منسوخ برای رمزگذاری داده ها است. DES با استفاده از یک کلید برای رمزگذاری و رمزگشایی یک پیام کار می کند، بنابراین فرستنده و گیرنده باید به کلید خصوصی یکسان دسترسی داشته باشند. DES توسط الگوریتم امن تر AES جایگزین شده است. در سال 1977 توسط دولت ایالات متحده به عنوان یک استاندارد رسمی برای رمزگذاری داده های کامپیوتری دولتی پذیرفته شد. می توان گفت که DES انگیزه ای برای صنعت رمزنگاری و رمزگذاری مدرن بود.

استاندارد رمزگذاری داده های سه گانه (3DES)

استاندارد رمزگذاری داده های سه گانه شامل اجرای الگوریتم DES سه بار با سه کلید مجزا بود. 3DES تا حد زیادی به عنوان یک معیار توقف در نظر گرفته می شد، زیرا الگوریتم واحد DES به طور فزاینده ای ضعیف تر از آن تلقی می شد که نمی توانست در برابر حملات brute force مقاومت کند و AES قوی تر هنوز در حال ارزیابی بود.

RSA

Rivest-Shamir-Adleman (RSA) یک الگوریتم و اساس یک سیستم رمزنگاری است – مجموعه ای از الگوریتم های رمزنگاری که برای خدمات یا اهداف امنیتی خاص استفاده می شود. این رمزگذاری کلید عمومی را فعال می کند و اغلب توسط مرورگرها برای اتصال به وب سایت ها و شبکه های خصوصی مجازی (VPN) استفاده می شود. RSA نامتقارن است و در آن از دو کلید مختلف برای رمزگذاری استفاده می شود: یکی عمومی و دیگری خصوصی. اگر رمزگشایی با کلید عمومی انجام شود، رمزگذاری با کلید خصوصی یا بالعکس انجام می شود.

استاندارد رمزگذاری پیشرفته (AES)

استاندارد رمزگذاری پیشرفته که در سال 1997 توسط مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) به عنوان جایگزینی برای استاندارد رمزگذاری داده ها ایجاد شد، رمزی است که توسط دولت ایالات متحده برای محافظت از اطلاعات حساس انتخاب شده است. AES دارای سه طول کلید مختلف برای رمزگذاری و رمزگشایی یک بلوک پیام است: 128 بیت، 192 بیت و 256 بیت. AES به طور گسترده برای محافظت از داده ها در حالت استراحت در برنامه هایی مانند پایگاه داده و هارد دیسک استفاده می شود.

رمزگذاری در فضای ابری

رمزگذاری ابری سرویسی است که توسط ارائه‌دهندگان ذخیره‌سازی ابری ارائه می‌شود که در آن داده‌ها ابتدا با استفاده از الگوریتم‌ها رمزگذاری می‌شوند و سپس به ابر ذخیره‌سازی منتقل می‌شوند. مشتریان ارائه‌دهنده فضای ذخیره‌سازی ابری باید از سطح عمق سیاست‌ها و رویه‌های ارائه ‌دهنده برای رمزگذاری و مدیریت کلید رمزگذاری آگاه باشند و از آن راحت باشند.

از آنجایی که رمزگذاری پهنای باند بیشتری مصرف می‌کند، بسیاری از ارائه‌دهندگان ابر فقط روی چند فیلد پایگاه داده مانند رمزهای عبور و شماره حساب‌ها رمزگذاری اولیه را ارائه می‌کنند. این اغلب برای برخی سازمان ها کافی نیست. بنابراین آنها به مدل Bring Your Own Encryption (BYOE) متکی هستند که در آن از نرم‌افزار رمزگذاری خود استفاده می‌کنند و کلیدهای رمزگذاری خود را مدیریت می‌کنند تا سطح امنیت محاسبات ابری را تضمین کنند.

مزایای رمزگذاری

رمزگذاری، به عنوان یکی از ابزارهای اصلی امنیت اطلاعات، مزایای بسیاری را برای سازمان‌ها و کاربران فراهم می‌کند. در ادامه به برخی از مهم‌ترین مزایای رمزگذاری اشاره می‌کنیم:

حفظ حریم خصوصی و امنیت

رمزگذاری می تواند از نقض اطلاعات جلوگیری کند. حتی اگر یک مهاجم به طور مخرب به یک شبکه دسترسی پیدا کند، اگر دستگاهی رمزگذاری شده باشد، دستگاه همچنان ایمن خواهد بود و تلاش های مهاجم برای مصرف داده ها را بی فایده می کند. رمزگذاری تضمین می‌کند که هیچ کس نمی‌تواند ارتباطات یا داده‌ها را بخواند، مگر گیرنده یا مالک داده مورد نظر. این مانع از رهگیری و دسترسی مهاجمان به داده های حساس می شود.

 حفظ مقررات

رمزگذاری داده ها به سازمان ها اجازه می دهد تا از داده ها محافظت کنند و حریم خصوصی را مطابق با مقررات صنعت و سیاست های دولتی حفظ کنند. بسیاری از صنایع، به ویژه آنهایی که در خدمات مالی و مراقبت های بهداشتی هستند، قوانین صریح در مورد حفاظت از داده ها دارند. به عنوان مثال، قانون Gramm-Leach-Bliley مؤسسات مالی را ملزم می کند تا به مشتریان اطلاع دهند که چگونه داده های آنها به اشتراک گذاشته می شود و همچنین چگونه داده های آنها محافظت می شود. رمزگذاری به مؤسسات مالی کمک می کند تا از این قانون پیروی کنند.

مرور ایمن در اینترنت

رمزگذاری همچنین کاربران را در هنگام مرور اینترنت ایمن نگه می دارد. در اوایل تاریخ اینترنت، مهاجمان راه‌هایی برای سرقت اطلاعات رمزگذاری‌نشده بین کاربران و سرویس‌های وب از طریق پروتکل انتقال ابرمتن (HTTP) پیدا کردند. استاندارد رمزگذاری محتوای وب با اجرای HTTP بر روی پروتکل لایه سوکت امن پدیدار شد و به زودی با پروتکل امنیت لایه حمل و نقل جایگزین شد و شرکت ها، ناشران و ارائه دهندگان تجارت الکترونیک را قادر می ساخت تا تجربه ای امن را برای کاربران ارائه دهند.

ایمن سازی داده های حساس

رمزگذاری یک ویژگی اصلی امنیتی در همه چیز از چت ویدیویی گرفته تا تجارت الکترونیک و رسانه های اجتماعی خواهد بود. اساساً اگر بتوان آن را به اشتراک گذاشت یا ذخیره کرد، رمزگذاری می شود. هم سازمان ها و هم کاربران فردی از رعایت استانداردهای رمزگذاری سود می برند تا اطمینان حاصل شود که داده های شخصی و حرفه ای آنها از سوء استفاده یا به خطر افتادن در امان هستند.

چالش های رمزگذاری

مهاجمان حتی زمانی که بدانند داده ها یا دستگاه ها رمزگذاری شده اند، همچنان حمله خواهند کرد. آنها تصور می کنند که با کمی تلاش، ممکن است از آن عبور کنند. برای سال‌های متمادی، گذرواژه‌های ضعیف به عنوان انگیزه‌ای برای مهاجمان برای ادامه تلاش عمل می‌کردند، زیرا برخی از نرم‌افزارهای پیچیده دیر یا زود می‌توانستند رمز عبور را کشف کنند.

چنین حملات brute force پیچیده‌تر شده‌اند، زیرا مهاجمان امیدوارند که با ایجاد هزاران یا حتی میلیون‌ها حدس، کلید رمزگشایی را کشف کنند. با این حال، اکثر روش‌های رمزگذاری مدرن، همراه با احراز هویت چند عاملی (MFA)، به سازمان‌ها کمک می‌کنند تا در برابر حملات بروت فورس مقاوم‌تر شوند.

توابع هش رمزنگاری

توابع هش نوع دیگری از رمزگذاری را ارائه می دهند. هش تبدیل رشته ای از کاراکترها به یک مقدار یا کلید با طول ثابت است که نشان دهنده رشته اصلی است. هنگامی که داده ها توسط یک تابع هش رمزنگاری محافظت می شود، حتی کوچکترین تغییر در پیام قابل تشخیص است زیرا تغییر بزرگی در هش حاصل ایجاد می کند.

توابع هش نوعی رمزگذاری یک طرفه در نظر گرفته می شوند زیرا کلیدها به اشتراک گذاشته نمی شوند و اطلاعات مورد نیاز برای معکوس کردن رمزگذاری در خروجی وجود ندارد. برای موثر بودن، یک تابع هش باید ویژگی های زیر را داشته باشد:

• کارآمد محاسباتی؛ آسان برای محاسبه.
• قطعی؛ به طور قابل اعتماد همان نتیجه را ایجاد می کند.
• مقاوم

حمله brute force در رمزگذاری چیست؟

حمله brute force زمانی است که مهاجمی که کلید رمزگشایی را نمی‌داند، سعی می‌کند با ایجاد میلیون‌ها یا میلیاردها حدس، کلید را تعیین کند. حملات Brute Force با رایانه های مدرن بسیار سریعتر است، به همین دلیل است که رمزگذاری باید بسیار قوی و پیچیده باشد. اکثر روش های رمزگذاری مدرن، همراه با رمزهای عبور با کیفیت بالا، در برابر حملات brute force مقاوم هستند، اگرچه ممکن است در آینده با قدرتمندتر شدن رایانه ها در برابر چنین حملاتی آسیب پذیر شوند. گذرواژه‌های ضعیف هنوز در معرض حملات brute force هستند.

نحوه شکستن رمزگذاری

برای هر رمزی، اساسی‌ترین روش حمله، نیروی بی‌رحمانه است، هر کلید رمزگشایی ممکن را امتحان کنید تا کلید مناسب پیدا شود. طول کلید تعداد کلیدهای ممکن را تعیین می کند، از این رو امکان این نوع حمله وجود دارد. قدرت رمزگذاری مستقیماً با اندازه کلید مرتبط است، اما با افزایش اندازه کلید، منابع مورد نیاز برای انجام محاسبات نیز افزایش می یابد.

روش های جایگزین برای شکستن رمزگذاری ها شامل حملات کانال جانبی است که به رمز واقعی حمله نمی کند. در عوض، آنها اثرات غیرمستقیم اجرای آن، مانند خطا در اجرا یا طراحی سیستم را اندازه‌گیری می‌کنند یا از آن استفاده می‌کنند.

مهاجمان همچنین ممکن است از طریق تجزیه و تحلیل رمز، تلاش برای شکستن رمز هدفمند کنند، فرآیند تلاش برای یافتن نقطه ضعفی در رمز که می تواند با پیچیدگی کمتر از یک حمله بروت فورس مورد سوء استفاده قرار گیرد. چالش حمله موفقیت آمیز به یک رمز آسان تر است اگر خود رمز قبلاً ناقص باشد.

سخن پایانی

رمزگذاری، به‌عنوان یکی از ابزارهای قدرتمند امنیتی، نه تنها از اطلاعات حساس محافظت می‌کند، بلکه اعتماد کاربران به دنیای دیجیتال را نیز تقویت می‌کند. در دنیایی که تهدیدات سایبری روزافزون است، اهمیت رمزگذاری برای حفظ حریم خصوصی و امنیت داده‌ها هرگز به این اندازه برجسته نبوده است. این فناوری به ما امکان می‌دهد تا با آرامش بیشتری از فضای آنلاین استفاده کنیم و از اطلاعات خود در برابر دسترسی غیرمجاز محافظت کنیم. رمزگذاری، بیش از هر زمان دیگری، سنگ بنای امنیت دیجیتال در عصر مدرن است و همچنان نقش حیاتی خود را در حفاظت از داده‌ها ایفا کرده است.