تبادل المفاتيح

من حيث المبدأ، تكمن المشكلة الوحيدة المتبقية في التأكد (أو على الأقل الثقة) من أن المفتاح العام يعود فعلاً إلى مالكه المفترض. ولأنه من الممكن انتحال هوية شخص آخر بعدة طرق، فإن هذه ليست مشكلة بسيطة أو سهلة الحل، خاصةً عندما لا يكون المستخدمان المعنيان قد التقيا من قبل ولا يعرفان شيئاً عن بعضهما البعض.

في عام ١٩٧٦، نشر ويتفيلد ديفي ومارتن هيلمان بروتوكولًا تشفيريًا يُسمى تبادل مفاتيح ديفي-هيلمان (D-H)، استنادًا إلى مفاهيم طوّرها رالف ميركل، طالب الدكتوراه لدى هيلمان . يُمكّن هذا البروتوكول المستخدمين من تبادل المفاتيح السرية بأمان حتى في حال مراقبة جهة معادية لقناة الاتصال. مع ذلك، لا يُعالج بروتوكول تبادل مفاتيح D-H في حد ذاته مسألة المصادقة (أي التأكد من الهوية الحقيقية للشخص أو "الكيان" على الطرف الآخر من قناة الاتصال). تُعدّ المصادقة بالغة الأهمية عندما تستطيع جهة معادية مراقبة الرسائل وتعديلها داخل قناة الاتصال (المعروفة أيضًا بهجمات الوسيط أو MITM)، وقد تمّ تناول هذه المسألة في القسم الرابع من الورقة البحثية. ^{[ ٢ ]}

طُرحت البنى التحتية للمفاتيح العامة (PKIs) كحل بديل لمشكلة التحقق من الهوية. في تطبيقها الأكثر شيوعًا، يتقدم كل مستخدم بطلب إلى " جهة إصدار الشهادات " (CA)، الموثوقة من جميع الأطراف، للحصول على شهادة رقمية تُستخدم من قِبل المستخدمين الآخرين كأداة تحقق غير قابلة للتلاعب من الهوية. وتكون البنية التحتية آمنة ما لم يتم اختراق جهة إصدار الشهادات نفسها. وفي حال حدوث ذلك، توفر العديد من البنى التحتية للمفاتيح العامة آلية لإلغاء الشهادات، ما يمنع المستخدمين الآخرين من الوثوق بها. وعادةً ما تُضاف الشهادات الملغاة إلى قوائم إلغاء الشهادات ، والتي يمكن مطابقة أي شهادة معها.

أصدرت العديد من الدول والجهات القضائية الأخرى تشريعات أو لوائح تشجع استخدام البنية التحتية للمفاتيح العامة (PKI) من خلال منح هذه الشهادات الرقمية (بدرجات متفاوتة) قوة قانونية (انظر التوقيع الرقمي ). وقد أنشأت العديد من الشركات التجارية، بالإضافة إلى بعض الدوائر الحكومية، هيئات إصدار شهادات مماثلة.

لكن هذا لا يحل المشكلة، إذ لا تزال موثوقية جهة إصدار الشهادات غير مضمونة لأي فرد بعينه. وهذا يُعدّ مغالطة الاحتكام إلى السلطة . وللحصول على موثوقية حقيقية، يلزم التحقق شخصيًا من أن الشهادة صادرة عن جهة إصدار الشهادات، وإثبات الثقة بها. وهذا عادةً ما يكون غير ممكن.

توجد حالات معروفة اقترحت فيها حكومات استبدادية إنشاء ما يُسمى بـ"هيئات إصدار الشهادات الوطنية"، والتي ستكون شهاداتها إلزامية التثبيت على أجهزة المواطنين، وبمجرد تثبيتها والوثوق بها، يمكن استخدامها لمراقبة حركة مرور الإنترنت المشفرة أو اعتراضها أو تعديلها أو حجبها. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

بالنسبة للمبتدئين في هذا المجال، يُمكن اعتبار هذه الترتيبات بمثابة تصديقات إلكترونية من كاتب عدل تُثبت أن "هذا المفتاح العام يخص هذا المستخدم". وكما هو الحال مع تصديقات كاتب العدل، قد تحدث أخطاء أو سوء فهم في هذه التصديقات. إضافةً إلى ذلك، قد لا يكون كاتب العدل نفسه موثوقًا به. وقد شهدنا العديد من حالات الفشل العلنية البارزة من قِبل جهات إصدار الشهادات المختلفة. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

على النقيض تمامًا، يوجد نظام شبكة الثقة الذي يتجنب هيئات إصدار الشهادات المركزية كليًا. يتحمل كل مستخدم مسؤولية الحصول على شهادة من مستخدم آخر قبل استخدامها للتواصل معه. يستخدم كل من PGP و GPG (وهو تطبيق لمعيار OpenPGP للإنترنت) آلية شبكة الثقة هذه.

يمكن لخوارزميات اتفاقية المفاتيح المعتمدة على كلمة المرور إجراء تبادل مفاتيح تشفيرية باستخدام معرفة كلمة مرور المستخدم .

يستغل توزيع المفاتيح الكمومية خصائص معينة من الفيزياء الكمومية لضمان أمانه. ويعتمد على حقيقة أن رصد (أو قياس ) حالة كمومية يُحدث اضطرابات فيها. وفي العديد من الأنظمة، يمكن للمستقبل رصد هذه الاضطرابات كضوضاء، مما يُتيح كشف هجمات الوسيط . وإلى جانب صحة واكتمال ميكانيكا الكم، يفترض البروتوكول وجود قناة اتصال موثقة بين أليس وبوب.