التشفير المتماثل مقابل غير المتماثل: الأسس والتطبيقات في عالم البلوكشين

تنقسم التشفير الحديث إلى منطقتين رئيسيتين: التشفير المتماثل وغير المتماثل. تشكل هذه الأنظمة أساس الأمان الرقمي الحالي وتعتبر أساسية لفهم كيفية عمل تقنيات البلوكشين والعملات الرقمية.

تصنيف الأنظمة التشفيرية

يمكن تصنيف أنظمة التشفير على النحو التالي:

• تشفير المفتاح المتماثل
  • أنظمة التشفير المتماثل
• تشفير المفتاح غير المتماثل (أو تشفير المفتاح العام)
  • أنظمة التشفير غير المتماثل
  • توقيع رقمي (يمكن أن يتضمن أو لا يتضمن تشفير)

الاختلافات الأساسية بين التشفير المتماثل وغير المتماثل

التمييز الأساسي بين هذين النوعين من الخوارزميات بسيط ولكنه عميق: تستخدم الخوارزميات المتماثلة مفتاحًا واحدًا فقط للتشفير وفك التشفير، بينما تستخدم الخوارزميات غير المتماثلة مفتاحين مختلفين ولكن مرتبطين رياضيًا. يحدد هذا الفرق تمامًا طريقة عملها وتطبيقاتها العملية.

وظيفة المفاتيح التشفيرية

في التشفير، تولد الخوارزميات مفاتيح تتكون من تسلسلات من البتات تُستخدم لتشفير وفك تشفير المعلومات. يختلف التعامل مع هذه المفاتيح حسب نوع التشفير:

• في الأنظمة المتماثلة: يتم استخدام نفس المفتاح للتشفير وفك التشفير.
• في الأنظمة غير المتماثلة: يتم استخدام مفتاح عام لتشفير ( الذي يمكن مشاركته) ومفتاح خاص لفك تشفير ( الذي يجب أن يبقى سريًا).

لتوضيح ذلك بمثال: إذا أرسلت أليس إلى بوب رسالة مشفرة باستخدام خوارزمية متناظرة، فسيتعين عليها مشاركة مفتاح التشفير معه حتى يتمكن من فك تشفيرها. وهذا يخلق مشكلة أمان، حيث يمكن لأي متداخل يحصل على المفتاح الوصول إلى الرسالة.

بالمقابل، إذا استخدمت أليس خوارزمية غير متماثلة، ستستخدم المفتاح العام لبوب لتشفير الرسالة، ولن يستطيع فك تشفيرها سوى بوب باستخدام مفتاحه الخاص. وهذا يوفر مستوى أعلى من الأمان في نقل المعلومات.

طول المفاتيح ومستوى الأمان

فرق مهم آخر يتعلق بطول المفاتيح:

• المفاتيح المتماثلة: عادةً ما تكون من 128 أو 256 بت، مختارة عشوائيًا.
• المفاتيح غير المتماثلة: تتطلب أطوالاً أكبر بكثير (عادةً 2048 بت أو أكثر) لتقديم مستوى أمان مكافئ.

تعود هذه الفروق الكبيرة إلى أن المفاتيح غير المتماثلة تحافظ على علاقة رياضية فيما بينها يمكن أن يستغلها المهاجمون بشكل محتمل. توفر مفتاح متماثل بقدرة 128 بت مستوى أمان تقريباً مماثلاً لمفتاح غير متماثل بقدرة 2048 بت.

المزايا والعيوب النسبية

تقدم كل نوع من التشفير فوائد وقيود مختلفة:

التشفير المتماثل:

• ✅ سرعة معالجة أكبر
• ✅ استهلاك أقل للموارد الحاسوبية
• ❌ مشاكل في توزيع المفاتيح بشكل آمن

التشفير غير المتماثل:

• ✅ يحل مشكلة توزيع المفاتيح
• ✅ يسمح بالتوقيعات الرقمية والتحقق من الهوية
• ❌ بطء أكبر في المعالجة
• ❌ استهلاك أكبر للموارد الحاسوبية

تطبيقات عملية

التشفير المتماثل قيد الاستخدام

تُطبق التشفير المتماثل على نطاق واسع في أنظمة الكمبيوتر الحديثة بسبب كفاءتها. مثال بارز هو Advanced Encryption Standard (AES)، المستخدم من قبل الحكومة الأمريكية لتصنيف معلومات الأمان، والذي حل محل معيار التشفير البيانات السابق (DES) الذي تم تطويره في السبعينيات.

التشفير غير المتماثل في العمل

تُستخدم الأنظمة غير المتماثلة بشكل متكرر في البيئات التي يحتاج فيها العديد من المستخدمين إلى تشفير وفك تشفير الرسائل بشكل متزامن. واحدة من حالات الاستخدام الشائعة هي البريد الإلكتروني المشفر، حيث يقوم المفتاح العام بتشفير الرسالة ولا يمكن فك تشفيرها إلا من قبل المستلم باستخدام مفتاحه الخاص.

أنظمة هجينة

في الممارسة العملية، تجمع العديد من التطبيقات بين كلا النوعين من التشفير للاستفادة من مزايا كل منهما. بروتوكولات الأمان SSL (المعتبرة الآن غير آمنة) و TLS (المستخدمة على نطاق واسع من قبل متصفحات الويب الحالية) هي أمثلة بارزة على الأنظمة الهجينة التي تستخدم التشفير غير المتماثل لتبادل المفاتيح والمتماثل لنقل البيانات.

التشفير في عالم العملات الرقمية

تعد التكنولوجيا التشفيرية أساسية في العملات المشفرة، حيث توفر مستويات عالية من الأمان. عندما يقوم المستخدم بإنشاء كلمة مرور لمحفظته الرقمية، يقوم خوارزمية تشفير بتشفير الملفات اللازمة للوصول إلى البرنامج.

ومع ذلك، هناك سوء فهم شائع: على الرغم من أن البيتكوين والعملات الرقمية الأخرى تستخدم مفاتيح عامة وخاصة، إلا أن ليس كل أنظمة البلوكشين تستخدم خوارزميات التشفير غير المتماثل بالمعنى الدقيق.

من المهم التمييز بين التشفير غير المتماثل و التوقيعات الرقمية، وهما حالتا الاستخدام الرئيسيتان لتشفير المفتاح العام. ليست جميع أنظمة التوقيع الرقمي تستخدم التشفير، على الرغم من أنها تستخدم المفاتيح العامة والخاصة. في الواقع، من الممكن توقيع رسالة رقمياً دون تشفيرها.

خوارزمية RSA هي مثال على نظام يسمح بتوقيع الرسائل المشفرة، لكن خوارزمية التوقيع الرقمي المستخدمة من قبل Bitcoin (ECDSA - خوارزمية التوقيع الرقمي المنحني Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) لا تستخدم التشفير على الإطلاق، بل تركز فقط على المصادقة والتحقق من المعاملات.

أهمية التشفير في العصر الرقمي

في العالم الرقمي اليوم، تلعب كل من التشفير المتماثل وغير المتماثل دورًا حاسمًا في حماية المعلومات الحساسة والاتصالات عبر الشبكة. على الرغم من أن لكل منهما نقاط قوة وضعف خاصة بها، فإن الجمع الذكي بينهما يوفر حلولًا قوية لاحتياجات الأمان المختلفة.

مع تطور التكنولوجيا، تواصل الأنظمة التشفيرية تطورها لمقاومة التهديدات المتزايدة التعقيد، مما يجعلها أعمدة أساسية لأمن المعلومات وسلامة البيانات في البلوكشين وما بعدها.