التوقيع الرقمي

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
تُوقّع أليس رسالةً - "مرحباً بوب!" - بإضافة توقيع يُحسب من الرسالة ومفتاحها الخاص. يستلم بوب الرسالة، بما في ذلك التوقيع، وباستخدام مفتاح أليس العام، يتحقق من صحة الرسالة الموقعة.
تُوقّع أليس رسالةً - "مرحباً بوب!" - بإضافة توقيعٍ يُحسب من الرسالة ومفتاحها الخاص. يستلم بوب الرسالة والتوقيع. ويستخدم مفتاح أليس العام للتحقق من صحة الرسالة المُوقّعة.

التوقيع الرقمي هو نظام رياضي للتحقق من صحة الرسائل أو المستندات الرقمية. يمنح التوقيع الرقمي الصحيح على الرسالة المتلقي ثقة بأن الرسالة واردة من مرسل معروف لديه. [ 1 ] [ 2 ]

التوقيعات الرقمية هي نوع من أنواع التشفير بالمفتاح العام ، وتستخدم بشكل شائع لتوزيع البرامج ، [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] والمعاملات المالية، وبرامج إدارة العقود ، وفي حالات أخرى يكون من المهم فيها اكتشاف التزوير أو التلاعب .

التوقيع الرقمي على رسالة أو مستند يشبه التوقيع الخطي على الورق، ولكنه لا يقتصر على وسيط مادي كالورق - إذ يمكن توقيع أي سلسلة بتات رقميًا - وبينما يمكن نسخ التوقيع الخطي على الورق إلى ورقة أخرى في عملية تزوير ، فإن التوقيع الرقمي على الرسالة مرتبط رياضيًا بمحتوى الرسالة ، مما يجعل من المستحيل عمليًا لأي شخص تزوير توقيع رقمي صالح على أي رسالة أخرى. [ 6 ]

تُستخدم التوقيعات الرقمية غالبًا لتنفيذ التوقيعات الإلكترونية ، والتي تشمل أي بيانات إلكترونية تحمل غرض التوقيع، [ 7 ] ولكن ليس كل التوقيعات الإلكترونية تستخدم التوقيعات الرقمية. [ 8 ] [ 9 ]

تعريف

يتكون نظام التوقيع الرقمي من ثلاث خوارزميات: [ 6 ] [ 10 ]

  • خوارزمية لتوليد المفاتيح تختار مفتاحًا خاصًا عشوائيًا من مجموعة من المفاتيح الخاصة الممكنة. تُخرج الخوارزمية المفتاح الخاص ومفتاحًا عامًا مطابقًا له .
  • خوارزمية توقيع تقوم، عند إعطائها رسالة ومفتاح خاص، بإنتاج توقيع.
  • خوارزمية للتحقق من التوقيع، تقوم، عند إعطاء الرسالة والمفتاح العام والتوقيع، إما بقبول أو رفض ادعاء الرسالة بصحة الرسالة.

يلزم وجود خاصيتين رئيسيتين:

  1. الصحة : ​​التوقيعات التي تنتجها خوارزمية التوقيع باستخدام مفتاح خاص تجتاز خوارزمية التحقق باستخدام المفتاح العام المقابل.
  2. الأمن ( عدم إمكانية التزوير الوجودي في ظل هجوم الرسالة المختارة ، أو EUF-CMA): يجب أن يكون من المستحيل حسابيًا إنشاء توقيع صالح لطرف ما دون معرفة المفتاح الخاص لهذا الطرف.

بشكل رسمي، نظام التوقيع الرقمي هو عبارة عن ثلاثية من الخوارزميات الاحتمالية متعددة الحدود ، ( G ، S ، V )، والتي تحقق ما يلي:

  • يقوم G (مولد المفاتيح) بإنشاء مفتاح عام ( pk ) ومفتاح خاص مطابق ( sk ) عند الإدخال 1 n ، حيث n هو معلمة الأمان.
  • S (signing) تُرجع علامة، t ، على المدخلات: المفتاح الخاص ( sk )، وسلسلة نصية ( x ).
  • V (التحقق) مخرجات مقبولة أو مرفوضة على المدخلات: المفتاح العام ( pk ) ، سلسلة ( x ) ، وعلامة ( t ).

هنا يشير 1 n إلى عدد أحادي في شكل نظرية التعقيد الحسابي .

لضمان صحة النتائج ، يجب أن تستوفي S و V الشروط التالية:

Pr [( pk , sk ) ← G (1 n ), V ( pk , x , S ( sk , x )) = accepted ] = 1. [ 11 ]

تكون خطة التوقيع الرقمي آمنة إذا كان لكل خصم A ذي وقت متعدد الحدود احتمالي غير منتظم ،

Pr [( pk , sk ) ← G (1 n ), ( x , t ) ← A S ( sk , · ) ( pk , 1 n ), x ∉ Q , V ( pk , x , t ) = accepted ] < negl ( n ),

حيث يشير A S ( sk , · ) إلى أن A لديه حق الوصول إلى الوسيط S ( sk , · )، و Q تشير إلى مجموعة الاستعلامات التي أجراها A على S ، والذي يعرف المفتاح العام pk ومعامل الأمان n ، و x ∉ Q تشير إلى أنه لا يجوز للمهاجم الاستعلام مباشرة عن السلسلة x على S. [ 11 ] [ 12 ]

تاريخ

في عام 1976، وصف ويتفيلد ديفي ومارتن هيلمان مفهوم نظام التوقيع الرقمي لأول مرة، مع أنهما افترضا وجود مثل هذه الأنظمة استنادًا إلى دوال تُعدّ تباديل أحادية الاتجاه ذات باب خلفي. [ 13 ] [ 14 ] بعد ذلك بوقت قصير، ابتكر رونالد ريفست ، وآدي شامير ، ولين أدلمان خوارزمية RSA ، التي يمكن استخدامها لإنتاج توقيعات رقمية أولية [ 15 ] (وإن كان ذلك كإثبات للمفهوم فقط - فالتوقيعات الرقمية "البسيطة" من RSA غير آمنة [ 16 ] ). وكانت أول حزمة برمجية تُسوّق على نطاق واسع وتُقدّم ميزة التوقيع الرقمي هي Lotus Notes 1.0، التي صدرت عام 1989، والتي استخدمت خوارزمية RSA. [ 17 ]

سرعان ما تم تطوير مخططات التوقيع الرقمي الأخرى بعد RSA، وكان أولها توقيعات لامبورت ، [ 18 ] وتوقيعات ميركل (المعروفة أيضًا باسم "أشجار ميركل" أو ببساطة "أشجار التجزئة")، [ 19 ] وتوقيعات رابين . [ 20 ]

في عام ١٩٨٨، كان شافي غولدواسير ، وسيلفيو ميكالي ، ورونالد ريفست أول من وضع تعريفًا دقيقًا لمتطلبات أمان أنظمة التوقيع الرقمي. [ ٢١ ] وصفوا تسلسلًا هرميًا لنماذج الهجوم على أنظمة التوقيع، وقدموا أيضًا نظام توقيع GMR ، وهو أول نظام يمكن إثبات قدرته على منع حتى التزوير الوجودي ضد هجوم الرسالة المختارة، وهو التعريف الأمني ​​المقبول حاليًا لأنظمة التوقيع. [ ٢١ ] أما أول نظام من هذا النوع لا يعتمد على دوال الباب الخلفي، بل على مجموعة من الدوال ذات خاصية التبديل أحادي الاتجاه الأضعف بكثير، فقد قدمه موني ناور وموتي يونغ . [ ٢٢ ]

طريقة

تعتمد إحدى طرق التوقيع الرقمي (من بين العديد من الطرق) على خوارزمية RSA . لإنشاء مفاتيح التوقيع، يتم توليد زوج مفاتيح RSA يحتوي على معامل N ، وهو حاصل ضرب عددين أوليين كبيرين مختلفين عشوائيين، بالإضافة إلى عددين صحيحين e و d ، بحيث يكون e d ≡ 1 (mod φ ( N ))، حيث φ هي دالة أويلر . يتكون المفتاح العام للموقّع من N و e ، بينما يحتوي مفتاحه السري على d .     

عند استخدام هذا النوع من أنظمة التوقيع مباشرةً، يكون عرضةً لهجوم التزوير الوجودي باستخدام المفتاح فقط. لإنشاء توقيع مزور، يختار المهاجم توقيعًا عشوائيًا σ ويستخدم إجراء التحقق لتحديد الرسالة m المقابلة لهذا التوقيع. [ 23 ] عمليًا، لا يُستخدم هذا النوع من التوقيع مباشرةً، بل تُجزأ الرسالة المراد توقيعها أولًا لإنتاج ملخص قصير، ثم يُضاف إليها حشو لزيادة عرضها إلى ما يقارب N ، ثم تُوقع باستخدام دالة الباب الخلفي العكسية . [ 24 ] ينتج عن هجوم التزوير هذا ناتج دالة التجزئة المحشوة الذي يتوافق مع σ فقط، وليس رسالة تؤدي إلى هذه القيمة، مما لا يؤدي إلى هجوم. في نموذج أوراكل العشوائي، التجزئة ثم التوقيع (نسخة مثالية من هذه الممارسة حيث يكون للتجزئة والحشو معًا ما يقارب N من المخرجات المحتملة)، يكون هذا الشكل من التوقيع غير قابل للتزوير وجوديًا، حتى ضد هجوم النص الصريح المُختار . [ 14 ] [ 25 ] 

هناك عدة أسباب لتوقيع مثل هذه التجزئة (أو ملخص الرسالة) بدلاً من المستند بأكمله.

لتحقيق الكفاءة
سيكون التوقيع أقصر بكثير وبالتالي سيوفر الوقت لأن التجزئة أسرع بكثير من التوقيع في الممارسة العملية.
لضمان التوافق
عادةً ما تكون الرسائل عبارة عن سلاسل بتات، لكن بعض أنظمة التوقيع تعمل على نطاقات أخرى (مثل، في حالة RSA، الأعداد بتردد عدد مركب N ). يمكن استخدام دالة تجزئة لتحويل أي مدخل إلى التنسيق المناسب.
من أجل النزاهة
بدون دالة التجزئة، قد يتطلب الأمر تقسيم النص "المُراد توقيعه" إلى أجزاء صغيرة بما يكفي لكي تتمكن آلية التوقيع من معالجتها مباشرةً. مع ذلك، لا يستطيع مُستقبِل الأجزاء المُوقّعة التأكد من وجود جميع الأجزاء وبالترتيب الصحيح.

التطبيقات

مع تحوّل المؤسسات عن استخدام المستندات الورقية ذات التوقيعات بالحبر أو أختام المصادقة، توفر التوقيعات الرقمية ضمانات إضافية لإثبات مصدر المستند الإلكتروني وهويته وحالته، فضلاً عن كونها دليلاً على الموافقة المستنيرة من قِبل المُوقِّع. وينشر مكتب الطباعة الحكومي الأمريكي نسخًا إلكترونية من الميزانية والقوانين العامة والخاصة ومشاريع القوانين في الكونغرس بتوقيعات رقمية. [ 26 ] كما تنشر جامعات، من بينها جامعة ولاية بنسلفانيا وجامعة شيكاغو وجامعة ستانفورد ، سجلات الطلاب الإلكترونية بتوقيعات رقمية.

فيما يلي بعض الأسباب الشائعة لتطبيق التوقيع الرقمي على المراسلات:

المصادقة

قد تحتوي الرسالة على ترويسة أو توقيع بخط اليد يُحدد هوية مُرسلها، ولكن يُمكن نسخ الترويسات والتوقيعات المكتوبة بخط اليد ولصقها على الرسائل المُزوّرة. حتى الرسائل الأصلية قد يتم تعديلها أثناء نقلها. [ 6 ]

إذا تلقى المكتب المركزي لأحد البنوك خطاباً يدعي أنه من فرع مع تعليمات لتغيير رصيد حساب، فيجب على مسؤولي البنوك المركزية التأكد، قبل التصرف بناءً على التعليمات، من أنها مرسلة بالفعل من قبل مصرفي فرعي، وليست مزورة - سواء قام مزور بتلفيق الرسالة بأكملها، أو قام فقط بتعديل رسالة موجودة أثناء النقل عن طريق إضافة بعض الأرقام.

باستخدام نظام التوقيع الرقمي، يمكن للمكتب المركزي ترتيب الاحتفاظ مسبقًا بمفتاح عام، بينما لا يعرف مفتاحه الخاص إلا الفرع. يستطيع الفرع لاحقًا توقيع رسالة، ويستخدم المكتب المركزي المفتاح العام للتحقق من صحة التوقيع قبل اتخاذ أي إجراء بشأنه. لا يستطيع المزور الذي يجهل المفتاح الخاص للمرسل توقيع رسالة مختلفة، أو حتى تغيير رقم واحد في رسالة موجودة، دون أن يؤدي ذلك إلى فشل عملية التحقق من توقيع المستلم. [ 6 ] [ 1 ] [ 2 ]

يمكن للتشفير إخفاء محتوى الرسالة عن المتنصتين، لكن التشفير وحده قد لا يسمح للمستلم بالتحقق من صحة الرسالة، أو حتى اكتشاف التعديلات الانتقائية مثل تغيير رقم واحد - فإذا قامت مكاتب البنك بتشفير الرسائل المتبادلة فقط، فقد تظل عرضة للتزوير. في تطبيقات أخرى، مثل تحديثات البرامج، لا تُعتبر الرسائل سرية - فعندما ينشر مطور برنامج ما تحديثًا لجميع النسخ المثبتة من البرنامج، لا يكون التحديث نفسه سريًا، ولكن يجب على أجهزة الكمبيوتر التي تُشغل البرنامج التحقق من صحة التحديث قبل تثبيته، خشية أن تصبح ضحية للبرامج الضارة. [ 2 ]

القيود

إعادة الإرسال. لا يمنع نظام التوقيع الرقمي وحده تسجيل رسالة موقعة صحيحة ثم إعادة استخدامها بشكل خبيث في هجوم إعادة الإرسال . على سبيل المثال، قد يطلب الفرع بشكل قانوني إصدار تحويل مصرفي مرة واحدة في رسالة موقعة. إذا لم يستخدم البنك نظامًا لمعرفات المعاملات في رسائله للكشف عن التحويلات التي تمت بالفعل، فقد يعيد شخص ما استخدام الرسالة الموقعة نفسها بشكل غير قانوني عدة مرات لسحب الأموال من حساب. [ 6 ]

تفرد التوقيعات وقابليتها للتغيير. لا يمكن استخدام التوقيع بحد ذاته لتحديد الرسالة التي يوقعها بشكل فريد؛ ففي بعض أنظمة التوقيع، تحتوي كل رسالة على عدد كبير من التوقيعات الصحيحة المحتملة من نفس المُوقِّع، وقد يكون من السهل، حتى بدون معرفة المفتاح الخاص، تحويل توقيع صحيح إلى آخر. [ 27 ] إذا أُسيء استخدام التوقيعات كمعرفات للمعاملات في محاولة من نظام شبيه بالأنظمة المصرفية، مثل منصة تداول البيتكوين ، للكشف عن عمليات إعادة الإرسال، فيمكن استغلال ذلك لإعادة إرسال المعاملات. [ 28 ]

التحقق من صحة المفتاح العام. يمكن استخدام المعرفة المسبقة بالمفتاح العام للتحقق من صحة الرسالة الموقعة ، ولكن ليس العكس - أي لا يمكن استخدام المعرفة المسبقة بالرسالة الموقعة للتحقق من صحة المفتاح العام . في بعض أنظمة التوقيع، عند إعطاء رسالة موقعة، يسهل إنشاء مفتاح عام تجتاز الرسالة الموقعة بموجبه عملية التحقق، حتى بدون معرفة المفتاح الخاص الذي استُخدم لإنشاء الرسالة الموقعة في المقام الأول. [ 29 ]

عدم الإنكار

عدم الإنكار ، أو تحديدًا عدم إنكار المنشأ، جانبٌ هامٌ من التوقيعات الرقمية. فبموجب هذه الخاصية، لا يمكن للجهة التي وقّعت على معلومةٍ ما أن تنكر توقيعها لاحقًا. وبالمثل، فإنّ مجرد امتلاك المفتاح العام لا يمكّن جهةً محتالةً من تزوير توقيعٍ صحيح.

تجدر الإشارة إلى أن خصائص المصادقة وعدم الإنكار وغيرها تعتمد على عدم إبطال المفتاح السري قبل استخدامه. يُعدّ الإبطال العلني لزوج المفاتيح شرطًا أساسيًا، وإلا فإن تسريب المفاتيح السرية سيُورّط المالك المُدّعى له. يتطلب التحقق من حالة الإبطال إجراء فحص "عبر الإنترنت"، مثل التحقق من قائمة إبطال الشهادات أو عبر بروتوكول حالة الشهادة عبر الإنترنت . [ 30 ] يُشبه هذا إلى حد كبير قيام بائع يستلم بطاقات ائتمان بالتحقق أولًا عبر الإنترنت مع جهة إصدار البطاقة لمعرفة ما إذا كانت البطاقة قد أُبلغ عن فقدانها أو سرقتها. بالطبع، في حالة أزواج المفاتيح المسروقة، غالبًا ما يُكتشف السرقة بعد استخدام المفتاح السري، مثلاً لتوقيع شهادة مزورة لأغراض التجسس.

مفاهيم الأمن

في ورقتهم التأسيسية، قام كل من غولدواسير وميكالي وريفست بوضع تسلسل هرمي لنماذج الهجوم ضد التوقيعات الرقمية: [ 21 ]

  1. في الهجوم الذي يعتمد على المفتاح فقط ، لا يُمنح المهاجم سوى مفتاح التحقق العام.
  2. في هجوم الرسائل المعروفة ، يتم تزويد المهاجم بتوقيعات صالحة لمجموعة متنوعة من الرسائل المعروفة للمهاجم ولكن لم يتم اختيارها من قبل المهاجم.
  3. في هجوم الرسائل المختارة التكيفي ، يتعلم المهاجم أولاً التوقيعات على رسائل عشوائية من اختياره.

كما يصفون تسلسلًا هرميًا لنتائج الهجوم: [ 21 ]

  1. يؤدي الانقطاع التام إلى استعادة مفتاح التوقيع.
  2. يؤدي هجوم التزوير الشامل إلى القدرة على تزوير التوقيعات لأي رسالة.
  3. ينتج عن هجوم التزوير الانتقائي توقيع على رسالة يختارها الخصم.
  4. إن التزوير الوجودي لا ينتج عنه سوى زوج من الرسائل/التوقيعات الصحيحة غير المعروفة بالفعل للخصم.

وبالتالي، فإن أقوى مفهوم للأمن هو الأمن ضد التزوير الوجودي في ظل هجوم الرسالة المختارة التكيفية.

إجراءات أمنية إضافية

وضع المفتاح الخاص على بطاقة ذكية

تعتمد جميع أنظمة التشفير بالمفتاح العام/المفتاح الخاص كلياً على الحفاظ على سرية المفتاح الخاص. يمكن تخزين المفتاح الخاص على جهاز المستخدم وحمايته بكلمة مرور محلية، ولكن لهذا عيبان:

  • لا يمكن للمستخدم توقيع المستندات إلا على ذلك الكمبيوتر المحدد
  • يعتمد أمان المفتاح الخاص كلياً على أمان جهاز الكمبيوتر

يُعد تخزين المفتاح الخاص على بطاقة ذكية بديلاً أكثر أمانًا . صُممت العديد من البطاقات الذكية لتكون مقاومة للتلاعب (مع أن بعض التصاميم قد تم اختراقها، لا سيما من قِبل روس أندرسون وطلابه [ 31 ] ). في تطبيق التوقيع الرقمي النموذجي، تُرسل قيمة التجزئة المحسوبة من المستند إلى البطاقة الذكية، حيث يقوم معالجها المركزي بتوقيع التجزئة باستخدام المفتاح الخاص المخزن للمستخدم، ثم يُعيد قيمة التجزئة الموقعة. عادةً، يجب على المستخدم تفعيل بطاقته الذكية بإدخال رقم تعريف شخصي أو رمز PIN (مما يوفر مصادقة ثنائية ). يمكن ضمان عدم مغادرة المفتاح الخاص للبطاقة الذكية، مع أن هذا لا يُطبق دائمًا. في حال سرقة البطاقة الذكية، سيظل السارق بحاجة إلى رمز PIN لإنشاء توقيع رقمي. هذا يُقلل من أمان النظام إلى مستوى نظام PIN، مع أنه لا يزال يتطلب من المهاجم امتلاك البطاقة. من العوامل المُخففة أن المفاتيح الخاصة، إذا تم إنشاؤها وتخزينها على البطاقات الذكية، تُعتبر عادةً صعبة النسخ، ويُفترض وجود نسخة واحدة منها فقط. وبالتالي، يمكن للمالك اكتشاف فقدان البطاقة الذكية وإلغاء الشهادة المرتبطة بها فورًا. أما المفاتيح الخاصة المحمية ببرمجيات فقط، فقد يكون نسخها أسهل، ويصعب اكتشاف مثل هذه الاختراقات.

استخدام قارئات البطاقات الذكية مع لوحة مفاتيح منفصلة

يتطلب إدخال رمز PIN لتفعيل البطاقة الذكية عادةً استخدام لوحة مفاتيح رقمية . تحتوي بعض قارئات البطاقات على لوحة مفاتيح رقمية مدمجة. يُعدّ هذا أكثر أمانًا من استخدام قارئ بطاقات مدمج في جهاز كمبيوتر، ثم إدخال رمز PIN باستخدام لوحة مفاتيح ذلك الكمبيوتر. صُممت قارئات البطاقات المزودة بلوحة مفاتيح رقمية لتجنب خطر التنصت، حيث قد يقوم الكمبيوتر بتشغيل برنامج لتسجيل ضغطات المفاتيح ، مما قد يُعرّض رمز PIN للخطر. كما أن قارئات البطاقات المتخصصة أقل عرضةً للتلاعب ببرامجها أو أجهزتها، وغالبًا ما تكون حاصلة على شهادة EAL3 .

تصاميم أخرى للبطاقات الذكية

يُعد تصميم البطاقات الذكية مجالًا نشطًا، وهناك أنظمة للبطاقات الذكية تهدف إلى تجنب هذه المشاكل تحديدًا، على الرغم من قلة الأدلة الأمنية المتوفرة حتى الآن.

استخدام التوقيعات الرقمية فقط مع التطبيقات الموثوقة

أحد الفروق الرئيسية بين التوقيع الرقمي والتوقيع الخطي هو أن المستخدم لا يرى ما يوقعه. إذ يُرسل تطبيق المستخدم رمز تجزئة ليتم توقيعه بواسطة خوارزمية التوقيع الرقمي باستخدام المفتاح الخاص. ويمكن للمهاجم الذي يسيطر على جهاز المستخدم استبدال تطبيق المستخدم بتطبيق آخر، ما يعني فعليًا استبدال اتصالات المستخدم باتصالات المهاجم. وهذا قد يسمح لتطبيق خبيث بخداع المستخدم لتوقيع أي مستند من خلال عرض المستند الأصلي للمستخدم على الشاشة، بينما يُرسل مستندات المهاجم إلى تطبيق التوقيع.

للحماية من هذا السيناريو، يمكن إنشاء نظام مصادقة بين تطبيق المستخدم (معالج النصوص، برنامج البريد الإلكتروني، إلخ) وتطبيق التوقيع. الفكرة العامة هي توفير وسيلة لكل من تطبيق المستخدم وتطبيق التوقيع للتحقق من سلامة كل منهما. على سبيل المثال، قد يشترط تطبيق التوقيع أن تأتي جميع الطلبات من ملفات ثنائية موقّعة رقميًا.

استخدام وحدة أمان الأجهزة المتصلة بالشبكة

يُعدّ مستوى المخاطر أحد أبرز الفروقات بين خدمة التوقيع الرقمي السحابية والخدمة المُقدّمة محلياً. فالعديد من الشركات التي تتجنب المخاطر، بما فيها الحكومات والمؤسسات المالية والطبية وشركات معالجة المدفوعات، تشترط معايير أمان أعلى، مثل شهادة FIPS 140-2 المستوى 3 وشهادة FIPS 201 ، لضمان صحة التوقيع وأمانه.

ما تراه هو ما تراه

من الناحية التقنية، يُطبَّق التوقيع الرقمي على سلسلة من البتات، بينما يعتقد المستخدمون والتطبيقات أنهم يوقعون على التفسير الدلالي لتلك البتات. ولكي يُفسَّر هذا التفسير دلاليًا، يجب تحويل سلسلة البتات إلى شكل ذي معنى للمستخدمين والتطبيقات، ويتم ذلك من خلال مزيج من العمليات البرمجية والمادية على نظام الحاسوب. تكمن المشكلة في أن التفسير الدلالي للبتات قد يتغير تبعًا للعمليات المستخدمة لتحويلها إلى محتوى دلالي. من السهل نسبيًا تغيير تفسير المستند الرقمي بإجراء تغييرات على نظام الحاسوب الذي يُعالَج فيه المستند. من منظور دلالي، يُثير هذا الأمر غموضًا حول ما تم توقيعه تحديدًا. تعني قاعدة "ما تراه هو ما توقعه" ( WYSIWYS ) [ 32 ] أن التفسير الدلالي للرسالة الموقعة لا يمكن تغييره. وهذا يعني أيضًا، على وجه الخصوص، أن الرسالة لا يمكن أن تحتوي على معلومات مخفية يجهلها المُوقِّع، والتي يمكن الكشف عنها بعد تطبيق التوقيع. يُعدّ مبدأ "ما تراه هو ما تحصل عليه" شرطًا أساسيًا لصحة التوقيعات الرقمية، إلا أن ضمان هذا الشرط صعبٌ نظرًا لتزايد تعقيد أنظمة الحاسوب الحديثة. وقد صاغ بيتر لاندروك وتوربن بيدرسن مصطلح "ما تراه هو ما تحصل عليه" لوصف بعض المبادئ المتعلقة بتوفير توقيعات رقمية آمنة وملزمة قانونًا للمشاريع الأوروبية الشاملة. [ 32 ]

التوقيعات الرقمية مقابل التوقيعات المكتوبة بالحبر على الورق

يمكن نسخ التوقيع بالحبر من مستند إلى آخر عن طريق نسخ الصورة يدويًا أو رقميًا، ولكن الحصول على نسخ توقيع موثوقة يمكنها مقاومة بعض التدقيق هو مهارة يدوية أو تقنية مهمة، وإنتاج نسخ توقيع بالحبر تقاوم التدقيق المهني أمر صعب للغاية.

تربط التوقيعات الرقمية هوية إلكترونية بوثيقة إلكترونية بطريقة تشفيرية، ولا يمكن نسخ التوقيع الرقمي إلى وثيقة أخرى. تحتوي العقود الورقية أحيانًا على خانة التوقيع بالحبر في الصفحة الأخيرة، ويمكن استبدال الصفحات السابقة بعد التوقيع. يمكن تطبيق التوقيعات الرقمية على الوثيقة بأكملها، بحيث يشير التوقيع الرقمي في الصفحة الأخيرة إلى وجود أي تلاعب في البيانات في أي من الصفحات، ولكن يمكن تحقيق ذلك أيضًا بالتوقيع بالحبر وترقيم جميع صفحات العقد.

بعض خوارزميات التوقيع الرقمي

تشترك معظم أنظمة التوقيع الرقمي في الأهداف التالية بغض النظر عن النظرية التشفيرية أو الأحكام القانونية:

  1. خوارزميات الجودة: من المعروف أن بعض خوارزميات المفتاح العام غير آمنة، حيث تم اكتشاف هجمات عملية ضدها.
  3. التطبيقات عالية الجودة: لن ينجح تطبيق خوارزمية (أو بروتوكول ) جيدة مع وجود خطأ (أو أخطاء).
  5. يجب على المستخدمين (وبرامجهم) تنفيذ بروتوكول التوقيع بشكل صحيح.
  7. يجب أن يبقى المفتاح الخاص سرياً: إذا أصبح المفتاح الخاص معروفاً لأي طرف آخر، فيمكن لهذا الطرف إنتاج توقيعات رقمية مثالية لأي شيء.
  9. يجب أن يكون مالك المفتاح العام قابلاً للتحقق: المفتاح العام المرتبط بـ"بوب" صادرٌ منه بالفعل. ويتم ذلك عادةً باستخدام بنية المفاتيح العامة (PKI)، حيث يُصدّق مُشغّل البنية (المعروف بسلطة إصدار الشهادات ) على ارتباط المفتاح العام بالمستخدم . في حالة بنى المفاتيح العامة "المفتوحة"، حيث يمكن لأي شخص طلب هذا التصديق (المُجسّد عالميًا في شهادة مفتاح عام محمية تشفيرًا )، فإن احتمال التصديق الخاطئ واردٌ جدًا. وقد عانى مُشغّلو بنى المفاتيح العامة التجارية من عدة مشاكل معروفة. قد تؤدي هذه الأخطاء إلى توقيعات مزورة، وبالتالي نسب المستندات بشكل خاطئ. أما أنظمة بنى المفاتيح العامة "المغلقة" فهي أغلى ثمنًا، ولكن يصعب اختراقها بهذه الطريقة.

لن يُعتبر التوقيع الرقمي دليلاً على هوية مُرسل الرسالة، وبالتالي على موافقته على محتواها، إلا إذا استُوفيت جميع هذه الشروط. ولا يُمكن للتشريعات القانونية تغيير هذه الحقيقة المتعلقة بالإمكانيات الهندسية المتاحة، على الرغم من أن بعضها لم يُراعِ هذه الحقيقة.

قامت الهيئات التشريعية، تحت ضغط الشركات التي تتوقع الربح من تشغيل البنية التحتية للمفاتيح العامة (PKI)، أو رواد التكنولوجيا الذين يدعون إلى حلول جديدة لمشاكل قديمة، بسنّ قوانين ولوائح في العديد من الولايات القضائية تُجيز أو تُؤيد أو تُشجع أو تسمح بالتوقيعات الرقمية، وتُحدد (أو تُقيد) أثرها القانوني. ويبدو أن ولاية يوتا الأمريكية كانت أول من فعل ذلك، تلتها ولايتا ماساتشوستس وكاليفورنيا . كما أصدرت دول أخرى قوانين أو لوائح في هذا المجال ، ولدى الأمم المتحدة مشروع قانون نموذجي نشط منذ فترة. وتختلف هذه التشريعات (أو التشريعات المقترحة) من مكان لآخر، وعادةً ما تُجسد توقعات مُتباينة (بشكل متفائل أو متشائم) مع حالة هندسة التشفير الأساسية، وكان لها في المحصلة النهائية أثر مُربك على المستخدمين والمُحددين المُحتملين، الذين يكاد يكون جميعهم غير مُلمين بعلم التشفير.

لقد تأخر اعتماد المعايير التقنية للتوقيعات الرقمية عن معظم التشريعات، مما أدى إلى تأخير موقف هندسي موحد إلى حد ما بشأن قابلية التشغيل البيني ، واختيار الخوارزمية ، وأطوال المفاتيح ، وما إلى ذلك فيما تحاول الهندسة تقديمه.

معايير الصناعة

وضعت بعض الصناعات معايير مشتركة للتوافق التشغيلي لاستخدام التوقيعات الرقمية بين أعضاء الصناعة ومع الجهات التنظيمية. وتشمل هذه المعايير شبكة تبادل السيارات لصناعة السيارات، وجمعية SAFE-BioPharma لصناعة الرعاية الصحية .

استخدام أزواج مفاتيح منفصلة للتوقيع والتشفير

في العديد من الدول، يتمتع التوقيع الرقمي بوضع مشابه إلى حد ما للتوقيع التقليدي بالقلم والورق، كما هو الحال في توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن التوقيع الرقمي لعام 1999 والتشريعات اللاحقة له لعام 2014. [ 35 ] وبشكل عام، تعني هذه الأحكام أن أي شيء موقّع رقميًا يُلزم مُوقِّع المستند قانونًا بشروطه. ولهذا السبب، يُفضَّل غالبًا استخدام زوجين منفصلين من المفاتيح للتشفير والتوقيع. باستخدام زوج مفاتيح التشفير، يمكن للشخص إجراء محادثة مشفرة (مثلًا، بشأن معاملة عقارية)، ولكن التشفير لا يُوقِّع قانونًا على كل رسالة يرسلها. فقط عندما يتفق الطرفان، يُوقِّعان عقدًا باستخدام مفاتيح التوقيع الخاصة بهما، وعندها فقط يُصبحان مُلزمين قانونًا بشروط مستند مُحدد. بعد التوقيع، يمكن إرسال المستند عبر الرابط المُشفَّر. في حال فقدان مفتاح التوقيع أو اختراقه، يمكن إلغاؤه لتجنب أي مخاطر في المعاملات المستقبلية. أما في حال فقدان مفتاح التشفير، فينبغي استخدام نسخة احتياطية أو خدمة حفظ المفاتيح لمواصلة عرض المحتوى المُشفَّر. لا ينبغي أبدًا نسخ مفاتيح التوقيع احتياطيًا أو إيداعها في حساب ضمان إلا إذا كانت وجهة النسخ الاحتياطي مشفرة بشكل آمن.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. 1 2 غولدواسير، شافي ؛ بيلاري، ميهير (يوليو 2008). "الفصل 10: التوقيعات الرقمية" (ملف PDF) . سلسلة محاضرات في علم التشفير . ص  168. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 20 أبريل 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يونيو 2023 .
  2. 1 2 3 كاتز، جوناثان ؛ ليندل، يهودا (2007). "الفصل 12: أنظمة التوقيع الرقمي". مقدمة في التشفير الحديث . ص 399. 
  3. ↑ بونيه، دان ؛ شوب، فيكتور (يناير 2023). "13. التوقيعات الرقمية". دورة دراسات عليا في التشفير التطبيقي (PDF) (الإصدار 0.6 ). 
  4. ↑ " الفقرة 7.5. توقيع الحزم في دبيان" . دليل تأمين دبيان . مشروع دبيان. مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 يونيو 2025. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 يوليو 2025 .
  5. ↑ "توزيع تطبيقك على الأجهزة المسجلة" . وثائق مطوري Apple . شركة Apple. مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 مارس 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 يوليو 2025 .
  6. 1 2 3 4 5 ستينسون، دوغلاس (2006). "7: مخططات التوقيع". التشفير: النظرية والتطبيق ( الطبعة الثالثة). تشابمان آند هول/سي آر سي. ص 281. ISBN   978-1-58488-508-5.
  7. ↑ "قانون التوقيع الإلكتروني الأمريكي لعام 2000" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 22-05-2011 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10-05-2006 .
  8. ↑ ولاية ويسكونسن، مؤرشفة بتاريخ 25 سبتمبر 2006 في أرشيف الإنترنت
  9. ↑ الأرشيف الوطني الأسترالي، مؤرشف في 9 نوفمبر 2014، على موقع Wayback Machine
  10. ↑ غالبريث، ستيفن (2012). "§1.3.2: أمن التوقيعات" (ملف PDF) . رياضيات التشفير بالمفتاح العام . مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 7-9 . ISBN  978-1-107-01392-6.
  11. 1 2 تمريرة، تعريف 135.1
  12. ^ Goldreich's FoC، المجلد. 2، ديف 6.1.2. تمريرة، دفاع 135.2
  13. ↑ ديفي، دبليو؛ هيلمان، إم. (1976). "اتجاهات جديدة في علم التشفير" (ملف PDF) . معاملات IEEE في نظرية المعلومات . 22 (6): 644-654 . Bibcode : 1976ITIT...22..644D . doi : 10.1109/TIT.1976.1055638 .
  14. 1 2 " مخططات التوقيع وتطبيقاتها في تصميم بروتوكول التشفير مؤرشفة في 2022-09-08 في Wayback Machine "، آنا ليسيانسكايا ، أطروحة دكتوراه، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، 2002.
  15. ↑ ريفست، ر.؛ شامير، أ.؛ أدلمان، ل. (1978). "طريقة للحصول على التوقيعات الرقمية وأنظمة التشفير بالمفتاح العام" (ملف PDF) . مجلة اتصالات رابطة مكائن ​​الحوسبة . 21 (2): 120-126 . CiteSeerX 10.1.1.607.2677 . doi : 10.1145/359340.359342 . S2CID 2873616. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 17-12-2008 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 02-07-2025 .  
  16. ↑ على سبيل المثال، أي عدد صحيح، r ، "يوقع" m = r e ، وحاصل ضرب، s 1 s 2 ، لأي توقيعين صالحين، s 1 ، s 2 لـ m 1 ، m 2 هو توقيع صالح للحاصل، m 1 m 2 .
  17. ↑ "تاريخ النوتات الموسيقية والدومينو" . developerWorks . 14 نوفمبر 2007. مؤرشف من الأصل في 5 مارس 2013. تم الاطلاع عليه في 17 سبتمبر 2014 .
  18. ↑ "إنشاء التوقيعات الرقمية من دالة أحادية الاتجاه."، ليزلي لامبورت ، التقرير الفني CSL-98، معهد SRI الدولي، أكتوبر 1979.
  19. ↑ ميركل، رالف سي. (1990). "التوقيع الرقمي المعتمد" (ملف PDF) . وقائع مؤتمر CRYPTO' 89 حول التطورات في علم التشفير . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 435. الصفحات 218-238 . doi : 10.1007/0-387-34805-0_21 . ISBN   978-0-387-97317-3.
  20. ↑ رابين، مايكل أو. (يناير 1979). التوقيعات الرقمية ووظائف المفتاح العام معقدة مثل التحليل إلى عوامل (ملف PDF) (تقرير فني). كامبريدج، ماساتشوستس، الولايات المتحدة: مختبر علوم الحاسوب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. TR-212.
  21. 1 2 3 4 غولدواسير، شافي ؛ ميكالي، سيلفيو ؛ ريفست، رونالد ل. (1988). "مخطط توقيع رقمي آمن ضد هجمات الرسائل المختارة التكيفية" (ملف PDF) . مجلة SIAM للحوسبة . 17 (2): 281-308 . doi : 10.1137/0217017 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 18-09-2024.
  22. ↑ ناور، موني ؛ يونغ، موتي (1989). "دوال التجزئة أحادية الاتجاه الشاملة وتطبيقاتها التشفيرية". وقائع الندوة السنوية الحادية والعشرين لجمعية ACM حول نظرية الحوسبة - STOC '89 . ACM . الصفحات 33-43 . doi : 10.1145/73007.73011 . ISBN  978-0-89791-307-2.
  23. ↑ "التشفير الحديث: النظرية والتطبيق"، وينبو ماو، مرجع برنتيس هول التقني الاحترافي، نيو جيرسي، 2004، صفحة 308. ISBN 0-13-066943-1
  24. ↑ دليل التشفير التطبيقي من تأليف ألفريد ج. مينيز، وبول س. فان أورشوت، وسكوت أ. فانستون. الطبعة الخامسة (أغسطس 2001) صفحة 445.
  25. ↑ بيلار، ميهير ؛ روغاواي، فيليب (1996). "الأمان الدقيق للتوقيعات الرقمية - كيفية التوقيع باستخدام RSA ورابين". في: ماورر، أولي (محرر). التطورات في علم التشفير - يورو كريبت 96. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 1070. برلين، هايدلبرغ: سبرينغر. الصفحات 399-416 . doi : 10.1007/3-540-68339-9_34 . ISBN   978-3-540-68339-1.
  26. ↑ "تقرير الأداء والمساءلة للسنة المالية 2018" (ملف PDF) . مكتب النشر الحكومي الأمريكي. 2018. تاريخ الاطلاع: 23 مارس 2026 .
  27. ↑ بريندل، جاكلين؛ كريمرز، كاس؛ جاكسون، دينيس؛ تشاو، مينغ (14 أكتوبر 2020). الأمان القابل للإثبات لـ Ed25519: النظرية والتطبيق (تقرير فني). أرشيف IACR للمطبوعات الإلكترونية في علم التشفير. 2020/823.
  28. ↑ ديكر، كريستيان؛ واتنهوفر، روجر (2014). "قابلية تغيير معاملات البيتكوين وMtGox". في: كوتيلوفسكي، ميروسلاف؛ فايديا، جايديب (محرران). أمن الحاسوب - ESORICS 2014. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 8713. سبرينغر. الصفحات 313-326 . arXiv : 1403.6676 . doi : 10.1007/978-3-319-11212-1_18 . ISBN   978-3-319-11212-1.
  29. ↑ آير، أندرو (11 أغسطس 2015). "ثغرة أمنية تتعلق بإساءة استخدام التوقيع في مسودة بارنز-أكمي-04" . acme@ietf.org (قائمة بريدية) . تاريخ الاسترجاع: 12 يونيو 2023 .
  30. ↑ جا، عاشق. "توصيات لتقديم خدمات التوقيع الرقمي" . كريبتوماثيك. مؤرشف من الأصل في 9 فبراير 2016. تم الاطلاع عليه في 7 يناير 2016 .
  31. ↑ "الرقاقة والنسخ: استنساخ بطاقات EMV باستخدام هجوم ما قبل التشغيل" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 16 مايو 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أبريل 2018 .
  32. 1 2 لاندروك، بيتر؛ بيدرسن، توربن (1998). "WYSIWYS؟ - ما تراه هو ما توقع عليه؟". تقرير فني لأمن المعلومات . 3 (2): 55-61 . doi : 10.1016/S0167-4048(98)80005-8 .
  33. ↑ RFC 5758
  34. ↑ "خارطة طريق التكنولوجيا - توقيعات شنور وتجميع التوقيعات" . bitcoincore.org . بيتكوين كور. 23 مارس 2017. مؤرشف من الأصل في 24 مارس 2018. تم الاطلاع عليه في 1 أبريل 2018 .
  35. ↑ تيرنر، داون. "المعايير الرئيسية والامتثال للتوقيعات الرقمية - دراسة عالمية" . كريبتوماتيك. مؤرشف من الأصل في 9 فبراير 2016. تم الاطلاع عليه في 7 يناير 2016 .

مراجع

  • جولدرايش، أوديد (2001)، أسس التشفير 1: الأدوات الأساسية ، كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج، ISBN 978-0-511-54689-1
  • جولدرايش، أوديد (2004)، أسس التشفير II: التطبيقات الأساسية (الطبعة الأولى المنشورة  )، كامبريدج [ua]: مطبعة جامعة كامبريدج، ISBN 978-0-521-83084-3
  • باس، رافائيل، دورة في علم التشفير (ملف PDF) ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 ديسمبر 2015

للمزيد من القراءة

  • ج. كاتز وي. ليندل، "مقدمة في علم التشفير الحديث" (تشابمان آند هول/سي آر سي برس، 2007)
  • لورنا برازيل، التوقيعات الإلكترونية وقانون الهويات واللوائح التنظيمية (الطبعة الثانية، لندن: سويت وماكسويل، 2008)
  • دينيس كامبل، محرر، التجارة الإلكترونية وقانون التوقيعات الرقمية (منشورات أوشيانا، 2005)
  • MH M Schellenkens، تقنية المصادقة على التوقيعات الإلكترونية من منظور قانوني، (TMC Asser Press، 2004)
  • جيريميا إس. باكلي، جون بي. كرومر، مارغو إتش كيه تانك، و آر. ديفيد ويتاكر، قانون التوقيعات الإلكترونية (الطبعة الثالثة، دار النشر ويست، 2010).
  • مراجعة قانون الأدلة الرقمية والتوقيع الإلكتروني - مصدر مفتوح مجاني