توليد المفاتيح

توليد المفاتيح هو عملية توليد المفاتيح في علم التشفير . يُستخدم المفتاح لتشفير وفك تشفير أي بيانات يتم تشفيرها/فك تشفيرها.

يُطلق على الجهاز أو البرنامج المستخدم لإنشاء المفاتيح اسم مولد المفاتيح أو keygen .

تتضمن أنظمة التشفير الحديثة خوارزميات المفتاح المتناظر (مثل DES و AES ) وخوارزميات المفتاح العام (مثل RSA ). تستخدم خوارزميات المفتاح المتناظر مفتاحًا مشتركًا واحدًا؛ ويتطلب الحفاظ على سرية البيانات الحفاظ على سرية هذا المفتاح. أما خوارزميات المفتاح العام فتستخدم مفتاحًا عامًا ومفتاحًا خاصًا . يُتاح المفتاح العام لأي شخص (غالبًا عن طريق شهادة رقمية ). يقوم المرسل بتشفير البيانات باستخدام المفتاح العام للمستلم؛ ولا يمكن فك تشفير هذه البيانات إلا من قِبل حامل المفتاح الخاص.

بما أن خوارزميات المفتاح العام أبطأ بكثير من خوارزميات المفتاح المتناظر، فإن الأنظمة الحديثة مثل TLS و SSH تستخدم مزيجًا من الاثنين: يتلقى أحد الطرفين المفتاح العام للطرف الآخر، ويقوم بتشفير جزء صغير من البيانات (إما مفتاح متناظر أو بيانات تُستخدم لإنشائه). أما بقية المحادثة فتستخدم خوارزمية المفتاح المتناظر (الأسرع عادةً) للتشفير.

تستخدم التشفير الحاسوبي أعدادًا صحيحة كمفاتيح. في بعض الحالات، تُولّد المفاتيح عشوائيًا باستخدام مولد أرقام عشوائية (RNG) أو مولد أرقام شبه عشوائية (PRNG) . مولد الأرقام شبه العشوائية هو خوارزمية حاسوبية تُنتج بيانات تبدو عشوائية عند تحليلها. تُنتج مولدات الأرقام شبه العشوائية التي تستخدم إنتروبيا النظام لتهيئة البيانات نتائج أفضل عمومًا، لأن ذلك يجعل من الصعب على المهاجم تخمين الشروط الأولية للمولد. هناك طريقة أخرى لتوليد العشوائية وهي استخدام معلومات من خارج النظام. يستخدم برنامج Veracrypt (برنامج تشفير الأقراص) حركات فأرة المستخدم لتوليد بذور فريدة، حيث يُشجع المستخدمون على تحريك فأرتهم بشكل متقطع. ^{[ 1 ]} في حالات أخرى، يُشتق المفتاح بشكل حتمي باستخدام عبارة مرور ودالة اشتقاق مفتاح .

تم تصميم العديد من البروتوكولات الحديثة بحيث تتمتع بسرية أمامية ، الأمر الذي يتطلب إنشاء مفتاح مشترك جديد لكل جلسة.

تقوم أنظمة التشفير التقليدية عادةً بتوليد مفتاحين متطابقين عند أحد طرفي وصلة الاتصال، ثم تنقل أحدهما إلى الطرف الآخر. إلا أن استخدام تبادل مفاتيح ديفي-هيلمان يُبسط إدارة المفاتيح .

أبسط طريقة لقراءة البيانات المشفرة دون فك تشفيرها فعليًا هي هجوم القوة الغاشمة ، أي تجربة كل رقم حتى الوصول إلى أقصى طول للمفتاح. لذا، من المهم استخدام مفتاح طويل بما يكفي ؛ فالمفاتيح الأطول تستغرق وقتًا أطول بكثير لاختراقها، مما يجعل هجوم القوة الغاشمة غير عملي. حاليًا، تُستخدم مفاتيح بطول 128 بت (لخوارزميات المفتاح المتناظر) و2048 بت (لخوارزميات المفتاح العام).

• توليد المفاتيح الموزعة : في بعض البروتوكولات، لا ينبغي لأي طرف أن يمتلك المفتاح السري بشكل منفرد. بل خلال عملية توليد المفاتيح الموزعة ، يحصل كل طرف على حصة من المفتاح. ويتطلب إنجاز مهمة تشفيرية، مثل فك تشفير رسالة، تعاون عدد من الأطراف المشاركة.