خوارزمية السقاطة المزدوجة

📅 آخر تحديث: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
خطوة السقاطة الكاملة في خوارزمية السقاطة المزدوجة. توفر دالة اشتقاق المفتاح (KDF) آلية السقاطة. تُطبق السقاطة الأولى على مفتاح الجذر المتناظر، والسقاطة الثانية على مفتاح ديفي-هيلمان غير المتناظر (DH). [ 1 ]

في علم التشفير ، تُعدّ خوارزمية السقاطة المزدوجة (المعروفة سابقًا باسم سقاطة الأكسولوتل [ 2 ] [ 3 ] ) خوارزمية لإدارة المفاتيح ، طُوّرت بواسطة تريفور بيرين وموكسي مارلينسبايك عام 2013. يُمكن استخدامها كجزء من بروتوكول تشفير لتوفير تشفير شامل للرسائل الفورية . بعد تبادل أولي للمفاتيح، تُدير الخوارزمية عملية التجديد والصيانة المستمرة لمفاتيح الجلسات قصيرة الأجل. تجمع هذه الخوارزمية بين آلية تشفير تُسمى "السقاطة" تعتمد على تبادل مفاتيح ديفي-هيلمان (DH)، وآلية أخرى تعتمد على دالة اشتقاق المفاتيح (KDF)، مثل دالة التجزئة ، ولذلك تُسمى خوارزمية السقاطة المزدوجة.

توفر الخوارزمية سرية تامة للرسائل، وإعادة التفاوض الضمنية على مفاتيح التوجيه؛ وهي الخصائص التي سميت البروتوكول من أجلها. [ 4 ]

تم توسيع هذا اعتبارًا من أكتوبر 2025 ليشمل آلية التثبيت الكمومي المتفرقة (SPQR) مع آلية تثبيت كمومي CRYSTALS-Kyber لتوفير ضمانات سرية أمامية ما بعد الكموم وضمانات أمنية ما بعد الاختراق فيما يسميه مؤلفو Signal آلية التثبيت الثلاثية . [ 5 ]

تاريخ

طُوِّرت خوارزمية الترس المزدوج بواسطة تريفور بيرين وموكسي مارلينسبايك ( أنظمة الهمس المفتوح ) في عام 2013، وأُدرجت كجزء من بروتوكول الإشارة في فبراير 2014. يعتمد تصميم خوارزمية الترس المزدوج على ترس ديفي-هيلمان الذي قدمته خدمة المراسلة خارج السجل (OTR)، ويجمعه مع ترس مفتاح متناظر مُصمَّم على غرار بروتوكول المراسلة الفورية للدائرة الصامتة (SCIMP). سُمِّي الترس في البداية على اسم سمندل الأكسولوتل المائي المُهدَّد بالانقراض ، والذي يتمتع بقدرات استثنائية على الشفاء الذاتي. [ 6 ] في مارس 2016، أعاد المطورون تسمية ترس الأكسولوتل إلى خوارزمية الترس المزدوج لتمييز الترس عن البروتوكول الكامل بشكل أفضل، [ 3 ] لأن البعض استخدم اسم الأكسولوتل عند الإشارة إلى بروتوكول الإشارة. [ 7 ] [ 3 ]

ملخص

صورة متحركة لآلية سقاطة متحركة توضح أن هذه الآلية لا يمكنها التحرك إلا في اتجاه واحد.
مفتاح ربط ميكانيكي

تتميز خوارزمية السقاطة المزدوجة بخصائص شائعة في أنظمة التشفير الشامل منذ زمن طويل، وهي: تشفير المحتوى طوال مسار النقل، بالإضافة إلى مصادقة الطرف الآخر وحماية الرسائل من التلاعب. وباعتبارها خوارزمية هجينة تجمع بين خوارزميتي DH و KDF ، فإنها تدمج العديد من الميزات المرغوبة في كلتيهما. فمن نظام مراسلة OTR، تستمد الخوارزمية خصائص السرية الأمامية ، وإعادة السرية تلقائيًا في حال اختراق مفتاح الجلسة، والسرية الأمامية حتى مع اختراق المفتاح الرئيسي السري الدائم، وإمكانية الإنكار المعقول لهوية كاتب الرسائل. علاوة على ذلك، تُمكّن الخوارزمية من تجديد مفتاح الجلسة دون الحاجة إلى التفاعل مع الطرف الآخر باستخدام خوارزميات KDF ثانوية. كما تُتخذ خطوة إضافية لاشتقاق المفاتيح لضمان الاحتفاظ بمفاتيح الجلسة للرسائل غير المرتبة دون المساس بالمفاتيح اللاحقة.

ويقال إنه قادر على اكتشاف إعادة ترتيب الرسائل المرسلة وحذفها وإعادة تشغيلها، وتحسين خصائص السرية الأمامية ضد التنصت السلبي مقارنة برسائل OTR.

بالإضافة إلى بنية المفاتيح العامة للاحتفاظ بالمفاتيح المُولّدة مسبقًا (المفاتيح الأولية)، يسمح هذا النظام ببدء جلسات المراسلة دون وجود الطرف الآخر ( اتصال غير متزامن ). يُحسّن استخدام تبادل مفاتيح ديفي-هيلمان الثلاثي (3-DH) كطريقة أولية لتبادل المفاتيح من خصائص الإنكار. ومن الأمثلة على ذلك بروتوكول الإشارة، الذي يجمع بين خوارزمية السقاطة المزدوجة، والمفاتيح الأولية، ومصافحة 3-DH. [ 8 ] يوفر البروتوكول السرية، والنزاهة، والمصادقة، واتساق المشاركين، والتحقق من الوجهة، والسرية الأمامية، والسرية الخلفية (المعروفة أيضًا بالسرية المستقبلية)، والحفاظ على السببية، وعدم إمكانية ربط الرسائل، وإنكار الرسائل، وإنكار المشاركة، وعدم التزامن. [ 9 ] لا يوفر البروتوكول الحفاظ على إخفاء الهوية، ويتطلب خوادم لإعادة توجيه الرسائل وتخزين بيانات المفاتيح العامة. [ 9 ]

الأداء

رسم توضيحي لمبدأ العمل

يحاول العميل تجديد مفتاح الجلسة بشكل تفاعلي مع النظير البعيد باستخدام آلية ديفي-هيلمان (DH). إذا تعذر ذلك، يقوم العميل بتجديد مفتاح الجلسة بشكل مستقل باستخدام آلية تجزئة. مع كل رسالة، يُفعّل العميل إحدى آليتي التجزئة - واحدة للإرسال والأخرى للاستقبال. تُملأ هاتان الآليتان بمفتاح سري مشترك من آلية ديفي-هيلمان. في الوقت نفسه، يحاول العميل استغلال كل فرصة لتزويد النظير البعيد بقيمة ديفي-هيلمان عامة جديدة، ويُفعّل آلية التجزئة كلما وصلت قيمة جديدة من النظير البعيد. بمجرد إنشاء مفتاح سري مشترك جديد، تُهيأ آلية تجزئة جديدة.

تستخدم خوارزمية السقاطة المزدوجة كعناصر تشفير أساسية

لسقاطة DH
منحنى ديفي-هيلمان الإهليلجي (ECDH) مع المنحنى 25519 ،
للحصول على رموز مصادقة الرسائل (MAC، المصادقة)
رمز مصادقة الرسائل باستخدام التجزئة المفتاحية (HMAC) المستند إلى SHA-256 ،
للتشفير المتناظر
معيار التشفير المتقدم (AES)، جزئيًا في وضع ربط كتل التشفير (CBC) مع الحشو وفقًا لـ PKCS  #5 وجزئيًا في وضع العداد (CTR) بدون حشو،
لآلية تروس الحشيش
HMAC. [ 10 ]

التطبيقات

فيما يلي قائمة بالتطبيقات التي تستخدم خوارزمية Double Ratchet أو تطبيقًا مخصصًا لها.

الشبكات الموحدة

الشبكات المركزية

لا تسعى خوارزمية السقاطة المزدوجة إلى معالجة الثغرة الأمنية المتأصلة في الشبكات المركزية، والتي قد تؤدي إلى ظهور أبواب خلفية تُدخل عيوبًا في تطبيق الخوارزمية، أو البروتوكول التشفيري (الذي تُعد الخوارزمية جزءًا منه)، أو تنفيذه، أو أجزاء أخرى غير ذات صلة من التطبيق الرسمي. ومع ذلك، فقد تم تطبيقها في عدد من البرامج الرسمية لشبكات مركزية مختلفة.

ملحوظات

  1. ↑ فقط في "المحادثات السرية"
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 عبر بروتوكول الإشارة
  3. ↑ فقط في "وضع التصفح الخفي"
  4. ↑ فقط في محادثات RCS الفردية
  5. ↑ عبر بروتوكول الزنا
  6. ↑ فقط في "المحادثات الخاصة"
  7. ↑ يستخدم تطبيق فايبر نفس مفاهيم بروتوكول "الترس المزدوج" المستخدم في تطبيق سيجنال التابع لأنظمة أوبن ويسبر.
  8. ↑ عبر بروتوكول بروتيوس

مراجع

  1. ↑ تريفور بيرين (محرر)، موكسي مارلينسبايك، " خوارزمية السقاطة المزدوجة ". مراجعة 1، 2016-11-20
  2. ↑ بيرين، تريفور (30 مارس 2016). "مقارنة المراجعات" . جيت هاب . تم الاسترجاع في 9 أبريل 2016 .
  3. 1 2 3 مارلينسبايك، موكسي (30 مارس 2016). "إشارة في الخارج، إشارة في الداخل" . أنظمة الهمس المفتوح . تم الاسترجاع في 31 مارس 2016 .
  4. ↑ كوهن-غوردون، ك.؛ كريمرز، س.؛ غارات، ل. (2016). "حول أمن ما بعد الاختراق" . ندوة IEEE التاسعة والعشرون لمؤسسات أمن الحاسوب (CSF) لعام 2016. الصفحات 164-178 . doi : 10.1109/CSF.2016.19 . ISBN  978-1-5090-2607-4. S2CID 5703986 . 
  5. ↑ https://signal.org/blog/spqr
  6. ↑ كسينيا إرموشينا، فرانشيسكا موسياني. "التوحيد القياسي من خلال تشغيل التعليمات البرمجية": بروتوكول سيجنال والتوحيد القياسي الفعلي في المراسلة المشفرة من طرف إلى طرف. تاريخ الإنترنت، 2019، ص 1-21. 10.1080/24701475.2019.1654697. halshs-02319701
  7. ^ كوهن جوردون وآخرون. 2016 ، ص. 1 
  8. ^ أنغر وآخرون. 2015 ، ص. 241 
  9. 1 2 أنغر وآخرون. 2015 ، ص. 239 
  10. ↑ فروتش وآخرون 2014
  11. ↑ بوتشر، مايك (19 سبتمبر 2016). "تريد شركة Riot أن تكون مثل Slack، ولكن بمرونة منصة مفتوحة المصدر" . TechCrunch . AOL Inc. تم الاطلاع عليه في 20 سبتمبر 2016 .
  12. ↑ "الأمن" . كريبتوكات. مؤرشف من الأصل في 7 أبريل 2016. تم الاطلاع عليه في 14 يوليو 2016 .
  13. 1 2 فياتشيسلاف كاربوخين. "OMEMO لـ Psi · GitHub" . جيثب . تم الاسترجاع 2018-03-04 .
  14. ↑ ريتشارد بايرل. "lurch - OMEMO لـ libpurple" . GitHub . تم الاسترجاع في 12 فبراير 2017 .
  15. ↑ أوليفييه مهاني. "Lurch4Adium - OMEMO Xtra for Adium" . GitHub . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-06-08 .
  16. ↑René Calles. "profanity-omemo-plugin: A Python plugin to use (axolotl / Signal Protocol) encryption for the profanity XMPP messenger". GitHub. Retrieved 2017-01-10.
  17. ↑Greenberg, Andy (4 October 2016). "You Can All Finally Encrypt Facebook Messenger, So Do It". Wired. Condé Nast. Retrieved 5 October 2016.
  18. ↑Seals, Tara (17 September 2015). "G DATA Adds Encryption for Secure Mobile Chat". Infosecurity Magazine. Reed Exhibitions Ltd. Retrieved 16 January 2016.
  19. ↑"SecureChat". GitHub. G Data. Retrieved 14 July 2016.
  20. ↑Greenberg, Andy (18 May 2016). "With Allo and Duo, Google Finally Encrypts Conversations End-to-End". Wired. Condé Nast. Retrieved 14 July 2016.
  21. ↑Amadeo, Ron (2021-06-16). "Google enables end-to-end encryption for Android's default SMS/RCS app". Ars Technica. Retrieved 2022-03-03.
  22. ↑"Haven Attributions". GitHub. Guardian Project. Retrieved 22 December 2017.
  23. ↑Lee, Micah (22 December 2017). "Snowden's New App Uses Your Smartphone To Physically Guard Your Laptop". The Intercept. First Look Media. Retrieved 22 December 2017.
  24. ↑Langley, Adam (9 November 2013). "Wire in new ratchet system". GitHub (GitHub contribution). Retrieved 16 January 2016.
  25. ↑"Silent Circle/libzina". Github. Silent Circle. Retrieved 19 December 2017.
  26. ↑Lund, Joshua (11 January 2018). "Signal partners with Microsoft to bring end-to-end encryption to Skype". Open Whisper Systems. Retrieved 11 January 2018.
  27. ↑"Viber Encryption Overview"(PDF). Viber. 25 July 2018. Retrieved 26 October 2018.
  28. ↑ ميتز، كيد (5 أبريل 2016). "انسَ أمر أبل ضد مكتب التحقيقات الفيدرالي: واتساب يُفعّل التشفير لمليار شخص" . وايرد . كوندي ناست . تاريخ الاسترجاع: 5 أبريل 2016 .
  29. ↑ "الورقة البيضاء لأمن الشبكات السلكية" (ملف PDF) . شركة واير سويس المحدودة. 17 أغسطس 2018. تم الاطلاع عليها بتاريخ 28 أغسطس 2020 .

الأدب

  • كوهن-غوردون، كاتريل؛ كريمرز، كاس؛ داولينغ، بنجامين؛ غارات، لوك؛ ستيبلا، دوغلاس (25 أكتوبر 2016). "تحليل أمني رسمي لبروتوكول مراسلة الإشارة" (ملف PDF) . أرشيف الطباعة الإلكترونية لعلم التشفير . الرابطة الدولية لأبحاث التشفير (IACR).
  • فروتش، تيلمان؛ ماينكا، كريستيان؛ بادر، كريستوف؛ بيرجسما، فلوريان؛ شوينك، يورغ؛ هولز، ثورستن (2014). "ما مدى أمان TextSecure؟" (ملف PDF) . أرشيف Cryptology ePrint . الرابطة الدولية لأبحاث التشفير (IACR) . تاريخ الاسترجاع: 16 يناير 2016 .
  • أونغر، نيك؛ ديشاند، سيرجي؛ بونو، جوزيف؛ فاهل، ساشا؛ بيرل، هينينغ؛ غولدبيرغ، إيان أفروم؛ سميث، ماثيو (2015). SoK: المراسلة الآمنة (ملف PDF) . وقائع ندوة IEEE لعام 2015 حول الأمن والخصوصية. اللجنة الفنية للأمن والخصوصية التابعة لجمعية IEEE للحاسبات. الصفحات 232-249 . doi : 10.1109/SP.2015.22 .