برامج التشفير

برامج التشفير هي برامج تستخدم علم التشفير لمنع الوصول غير المصرح به إلى المعلومات الرقمية. ^{[ 1 ] [ 2 ]} يُستخدم علم التشفير لحماية المعلومات الرقمية المخزنة على أجهزة الكمبيوتر ، وكذلك المعلومات المنقولة عبر شبكات الكمبيوتر مثل الإنترنت . ^{[ 3 ]}

توفر العديد من البرامج التشفير. يستخدم برنامج التشفير خوارزمية لتحويل النص العادي إلى نص مشفر . إحدى طرق تصنيف هذا النوع من البرامج هي نوع الخوارزمية المستخدمة. يمكن تقسيم الخوارزميات إلى فئتين: خوارزميات المفتاح العام (المعروفة أيضًا بالخوارزميات غير المتماثلة)، وخوارزميات المفتاح المتماثل . ^{[ 4 ]} يمكن أن يعتمد برنامج التشفير على كلٍ من تشفير المفتاح العام وتشفير المفتاح المتماثل.

هناك طريقة أخرى لتصنيف تشفير البرامج، وهي تصنيف الغرض منه. باستخدام هذا النهج، يمكن تصنيف تشفير البرامج إلى برامج تشفر " البيانات أثناء النقل " وبرامج تشفر " البيانات المخزنة ". تستخدم البيانات أثناء النقل عادةً تشفير المفتاح العام، بينما تستخدم البيانات المخزنة عادةً تشفير المفتاح المتناظر.

يمكن تقسيم خوارزميات التشفير المتناظر إلى نوعين: خوارزميات التشفير المتدفقة وخوارزميات التشفير الكتلية. تقوم خوارزميات التشفير المتدفقة عادةً بتشفير النص الأصلي بتًا أو بايتًا في كل مرة، وتُستخدم غالبًا لتشفير الاتصالات الآنية، مثل المعلومات الصوتية والمرئية. يُستخدم المفتاح لتحديد الحالة الأولية لمولد تدفق المفاتيح، ويُستخدم ناتج هذا المولد لتشفير النص الأصلي. أما خوارزميات التشفير الكتلية، فتقسم النص الأصلي إلى كتل ذات حجم ثابت، وتُشفّر كتلة واحدة في كل مرة. على سبيل المثال، تعالج خوارزمية AES كتلًا بحجم 16 بايت، بينما كانت خوارزمية DES السابقة تُشفّر كتلًا بحجم 8 بايت.

البيانات أثناء النقل هي البيانات التي تُرسل عبر شبكة حاسوب . عندما تكون البيانات بين نقطتي نهاية، قد تكون أي معلومات سرية عرضة للاختراق. يمكن تشفير البيانات (المعلومات السرية) لضمان سريتها، بالإضافة إلى سلامتها وصحتها. ^{[ 5 ]}

غالبًا ما تكون البيانات المنقولة بين كيانين لا يعرفان بعضهما، كما هو الحال عند زيارة موقع ويب. ولترسيخ الثقة وتبادل مفاتيح التشفير بشكل آمن بين الأطراف، تم تطوير إطار عمل من الأدوار والسياسات والإجراءات يُعرف باسم البنية التحتية للمفاتيح العامة (PKI). بمجرد أن تُنشئ PKI اتصالًا آمنًا، يُمكن تبادل مفتاح متماثل بين نقاط النهاية. يُفضّل استخدام المفتاح المتماثل على تشفير المفتاح العام لنقل البيانات بكميات كبيرة، نظرًا لأن التشفير المتماثل أكثر كفاءة (يستهلك دورات معالجة أقل) من التشفير غير المتماثل. ^{[ 6 ] [ 7 ]} توجد عدة طرق لتشفير البيانات أثناء النقل، مثل IPsec و SCP و SFTP و SSH و OpenPGP و HTTPS .

تشير البيانات المخزنة إلى البيانات الموجودة على وحدة تخزين دائمة . وعادةً ما يتم تشفير البيانات المخزنة باستخدام مفتاح متماثل .

يمكن تطبيق التشفير على طبقات مختلفة في بنية التخزين. على سبيل المثال، يمكن تهيئة التشفير على مستوى القرص ، أو على جزء من القرص يسمى قسمًا ، أو على وحدة تخزين ، وهي عبارة عن مجموعة من الأقراص أو الأقسام، أو على مستوى نظام الملفات ، أو داخل تطبيقات مساحة المستخدم مثل قواعد البيانات أو التطبيقات الأخرى التي تعمل على نظام التشغيل المضيف .

مع تشفير القرص الكامل، يتم تشفير القرص بأكمله (باستثناء البتات اللازمة للتمهيد أو الوصول إلى القرص عند عدم استخدام قسم تمهيد/ما قبل التمهيد غير مشفر). ^{​​[ 8 ]} بما أن الأقراص قابلة للتقسيم إلى أقسام متعددة، يمكن استخدام تشفير الأقسام لتشفير أقسام القرص الفردية. ^{[ 9 ]} يمكن تشفير وحدات التخزين، التي يتم إنشاؤها بدمج قسمين أو أكثر، باستخدام تشفير وحدة التخزين . ^{[ 10 ]} يمكن تشفير أنظمة الملفات، التي تتكون أيضًا من قسم واحد أو أكثر، باستخدام تشفير على مستوى نظام الملفات . يُعتبر الدليل مشفرًا عندما تكون الملفات التي يحتويها مشفرة. ^{[ 11 ] [ 12 ]} يقوم تشفير الملفات بتشفير ملف واحد. يعمل تشفير قواعد البيانات على البيانات المراد تخزينها، حيث يقبل المعلومات غير المشفرة ويكتبها إلى وحدة التخزين الدائمة فقط بعد تشفير البيانات. يمكن استخدام التشفير على مستوى الجهاز، وهو مصطلح غامض نوعًا ما يشمل محركات الأشرطة القادرة على التشفير، لتخفيف عبء مهام التشفير عن وحدة المعالجة المركزية.

عند الحاجة إلى نقل البيانات المخزنة بشكل آمن، دون القدرة على إنشاء اتصال آمن، تم تطوير أدوات خاصة بالمستخدمين لتلبية هذه الحاجة. تعتمد هذه الأدوات على قيام المُستقبِل بنشر مفتاحه العام، وحصول المُرسِل على هذا المفتاح. بعد ذلك، يستطيع المُرسِل إنشاء مفتاح متماثل لتشفير المعلومات، ثم استخدام المفتاح العام للمُستقبِل لحماية نقل المعلومات والمفتاح المتماثل بشكل آمن. وهذا يُتيح نقل المعلومات بشكل آمن بين طرفين.

يُقاس أداء برامج التشفير نسبةً إلى سرعة وحدة المعالجة المركزية (CPU). ولذلك، تُعدّ دورات المعالجة لكل بايت ( cpb )، وهي وحدة تُشير إلى عدد دورات الساعة التي يحتاجها المعالج الدقيق لمعالجة كل بايت من البيانات ، وحدة القياس الشائعة . ^{[ 13 ]} تُعتبر دورات المعالجة لكل بايت مؤشرًا جزئيًا على الأداء الفعلي في وظائف التشفير . ^{[ 14 ]} قد تُقدّم التطبيقات تشفيرها الخاص، والذي يُطلق عليه غالبًا التشفير الأصلي، بما في ذلك تطبيقات قواعد البيانات مثل Microsoft SQL وOracle وMongoDB، وتعتمد عادةً على الاستخدام المباشر لدورات وحدة المعالجة المركزية لتحسين الأداء. غالبًا ما يؤثر هذا على جدوى التشفير في الشركات التي تسعى إلى مزيد من الأمان وسهولة الامتثال، وذلك من خلال التأثير على سرعة وحجم نقل البيانات داخل المؤسسات وصولًا إلى شركائها. ^{[ 15 ]}

• الترميز كخطاب
• بروتوكول التشفير
• خوارزميات المفتاح العام (غير المتماثل)
• الخوارزميات المتناظرة
• أمان طبقة النقل
• مقارنة برامج تشفير الأقراص
• استراتيجية الدفاع (الحوسبة)
• برامج الفدية : برامج خبيثة تستخدم التشفير