در دنیایی که تهدیدات سایبری روز به روز پیچیده تر می شوند، نیاز به ارتباطات امن و حفاظت از داده ها هرگز مهم تر نبوده است. از تمدن های باستانی تا معاملات دیجیتال مدرن، رمزنگاری نقش مهمی در حفاظت از اطلاعات حساس ایفا کرده است.اما با ظهور محاسبات کوانتومی، روش‌های سنتی رمزنگاری در معرض کنار گذاشته شدن قرار دارند. بیایید درباره دنیای جذاب کریپتوگرافی بیشتر بدانیم.
آنچه قرار است بخوانید
رمزنگاری یا کریپتوگرافی (Cryptography) چیست؟
کریپتوگرافی عمل ایمن سازی اطلاعات از طریق استفاده از الگوریتم ها و کدهای ریاضی است. یعنی از تکنیک های رمزگذاری استفاده کرده و متن ساده را به یک فرمت غیر قابل خواندن که به عنوان متن کریپتوگرافی شناخته می شود تبدیل می کنند. پیام رمزگذاری شده فقط توسط کسی که کلید رمزگشایی مربوطه را دارد قابل خواندن است. رمزنگاری برای حفاظت از اطلاعات حساس مانند معاملات مالی، داده های شخصی و ارتباطات نظامی استفاده می شود.
تاریخچه کریپتوگرافی به دوران باستان بازمی گردد که مردم از رمزهای جایگزینی ساده برای رمزگذاری پیام های خود استفاده می کردند. با گذشت زمان، تکنیک های رمزنگاری پیچیده تری مانند ماشین انیگما که توسط آلمانی ها در طول جنگ جهانی دوم استفاده می شد، توسعه یافت. امروزه کریپتوگرافی یک ابزار ضروری برای امنیت اطلاعات دیجیتال است که در طیف گسترده ای از کاربردها، از ارتباطات آنلاین امن تا محافظت از داده ها در دستگاه های تلفن همراه استفاده می شود.
همچنین رمزنگاری در حوزه ارزهای دیجیتال و فناوری بلاک چین نقش مهمی ایفا می کند که پایه و اساس رمز ارزهایی مانند بیت کوین است. الگوریتم های کریپتوگرافی برای ایمن سازی تراکنش ها و جلوگیری از تقلب استفاده می شوند. با اطمینان از تایید و ثبت هر تراکنش بر روی یک دفتر کل توزیع شده که قابل تغییر یا دستکاری نیست، امنیت تضمین می شود.
در نتیجه، کریپتوگرافی ابزاری حیاتی برای ایمن سازی اطلاعات دیجیتال و محافظت از داده های حساس در برابر دسترسی های غیرمجاز است.
مزایای کریپتو گرافی یا رمزنگاری در حوزه ارزهای دیجیتال چیست؟
کریپتوگرافی در حوزه ارزهای دیجیتال دارای مزایای متعددی است که آن را به یک ابزار ضروری تبدیل می کند:
1. امنیت:
کریپتوگرافی سطح بالایی از امنیت را برای معاملات فراهم می کند. هر تراکنش با استفاده از الگوریتم های ریاضی پیچیده رمزگذاری می شود و تقریبا غیرممکن است که هر کسی بتواند داده های معامله را تغییر دهد. این موضوع تضمین می کند که معاملات ارزهای دیجیتال امن و شفاف باشند و تقلب صورت نگیرد.
2. ناشناس بودن:
رمزنگاری یا کریپتوگرافی به کاربران اجازه می دهد ناشناس بودن خود را در هنگام انجام معاملات حفظ کنند. تراکنش های ارزهای دیجیتال در یک دفتر کل عمومی ثبت می شوند، اما هویت کاربران از طریق استفاده از تکنیک های کریپتوگرافی ناشناس نگه داشته می شود. یعنی کاربران می توانند معاملات را بدون افشای اطلاعات شخصی خود انجام دهند که یک لایه اضافی از حریم خصوصی و امنیت را فراهم می کنند.
3. تمرکززدایی:
از طریق کریپتوگرافی امکان تمرکززدایی شبکه ها را فراهم می شود. بر خلاف سیستم های مالی سنتی شبکه های کریپتوگرافی غیر متمرکز هستند، به این معنی که آنها توسط هیچ مقام مرکزی کنترل نمی شوند. رمزنگاری تضمین می کند که هر معامله توسط شبکه تایید می شود، نه یک مقام مرکزی و آن را امن تر و شفاف تر می کند.
4. غیرقابل تغییر بودن:
معاملات کریپتوگرافی تغییر ناپذیر هستند، یعنی پس از ثبت در بلاک چین، نمی توان آنها را تغییر داد یا حذف کرد. این تضمین می کند که تاریخ معامله شفاف است و نمی توان آن را دستکاری کرد.
5. قابلیت دسترسی:
کریپتوگرافی یا رمزنگاری در حوزه ارزهای دیجیتال هر کسی را قادر می سازد بدون توجه به موقعیت مکانی یا وضعیت مالی خود در معاملات رمزنگاری شرکت کند. تنها چیزی که مورد نیاز است یک اتصال به اینترنت و یک کیف پول دیجیتال است که باعث می شود ارز دیجیتال برای هر کسی که دارای تلفن هوشمند یا رایانه است قابل دسترسی باشد.
کریپتوگرافی سیستماتیک یا رمزنگاری متقارن (Symmetric cryptography)
رمزنگاری یا کریپتوگرافی متقارن نوعی رمزگذاری است که از یک کلید یکسان هم برای رمزگذاری و هم برای رمزگشایی داده ها استفاده می کند. یعنی هر دو طرف درگیر در ارتباطات باید به یک کلید خصوصی دسترسی داشته باشند. کریپتوگرافی متقارن به عنوان رمزگذاری مخفی مشترک یا رمزگذاری کلید خصوصی نیز شناخته می شود.
فرایند کریپتوگرافی متقارن شامل گرفتن متن ساده و تبدیل آن به متن رمزی با استفاده از یک الگوریتم رمزگذاری و یک کلید خصوصی است. متن رمزشده تنها با استفاده از همان کلید خصوصی و الگوریتم رمزگشایی میتواند دوباره به متن آشکار تبدیل شود. این تضمین می کند که ارتباطات محرمانه است و از دسترسی غیر مجاز امن باقی می ماند.
بیشتر بخوانید:پروژه لیر زیرو(Layer Zero) چیست؟
مزایا و معایب کریپتوگرافی متقارن
کریپتوگرافی متقارن مزایا و چالش های خود را دارد، برای مثال:
یکی از مزایای کریپتوگرافی متقارن سرعت و کارایی آن است. فرایند رمزگذاری و رمزگشایی سریع است زیرا از یک کلید واحد استفاده می شود و آن را برای کاربردهایی که نیاز به ارتباط در زمان واقعی دارند مناسب می کند.
کریپتو گرافی متقارن نیز پیچیدگی کمتری نسبت به کریپتوگرافی نامتقارن دارد که از دو کلید برای رمزگذاری و رمزگشایی استفاده می کند.با این حال، یکی از چالش های اصلی رمزنگاری یا کریپتوگرافی متقارن، مدیریت کلید است. کلید خصوصی باید به طور ایمن بین طرفین درگیر در ارتباط به اشتراک گذاشته شود، که در صورت وجود چندین کاربر یا دستگاه درگیر، میتواند چالش برانگیز باشد. علاوه بر این، اگر کلید خصوصی به خطر بیفتد، تمام ارتباطات رمزگذاری شده با آن کلید در برابر دسترسی غیر مجاز آسیب پذیر می شوند.
برای رفع این چالش ها، رمزنگاری متقارن اغلب در ترکیب با سایر اقدامات امنیتی مانند گواهی های دیجیتال(PKI) ، زیرساخت کلید عمومی و پروتکل های تبادل کلید امن استفاده می شود. این اقدامات کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که کلید خصوصی امن باقی می ماند و از دسترسی غیرمجاز محافظت می شود.در نتیجه، رمزنگاری متقارن یک روش سریع و کارآمد برای رمزگذاری و رمزگشایی داده ها با استفاده از یک کلید خصوصی واحد است.
کریپتوگرافی یا رمزنگاری نامتقارن (Asymmetric Cryptography)
کریپتوگرافی نامتقارن که به عنوان رمزنگاری کلید عمومی نیز شناخته می‌شود، نوعی رمزگذاری است که از دو کلید مختلف برای رمزگذاری و رمزگشایی استفاده می کند. یک کلید، معروف به کلید عمومی، به طور گسترده توزیع می شود و هر کسی می تواند برای رمزگذاری پیام ها استفاده کند.کلید دیگر که به کلید خصوصی معروف است مخفی نگه داشته می شود و توسط مالک برای رمزگشایی پیام‌ها استفاده می شود.
فرایند رمزنگاری نامتقارن شامل گرفتن متن ساده و رمزگذاری آن با استفاده از کلید عمومی گیرنده است. متن رمز شده حاصل تنها با استفاده از کلید خصوصی گیرنده قابل رمزگشایی است. این تضمین می کند که تنها گیرنده مورد نظر می تواند به پیام دسترسی پیدا کند.
یکی از مزایای کریپتوگرافی نامتقارن، امنیت قوی آن است. کلید خصوصی مخفی نگه داشته می شود و نمی‌تواند به راحتی به خطر بیفتد و دسترسی به پیام‌های رمزگذاری شده را برای طرف‌های غیرمجاز دشوار می‌کند.رمزنگاری نامتقارن برای امضاهای دیجیتال نیز مفید است که راهی برای تأیید صحت یک پیام یا سند را فراهم می‌کند.
با این حال، یکی از چالش‌های کریپتوگرافی نامتقارن، سرعت کندتر آن در مقایسه با کریپتوگرافی متقارن است. استفاده از دو کلید نیز آن را پیچیده تر از رمزنگاری متقارن می کند. رمزنگاری نامتقارن اغلب در ترکیب با رمزنگاری متقارن استفاده می‌شود تا هم امنیت قوی و هم ارتباطات کارآمد را فراهم کند.
برای اطمینان از امنیت رمزنگاری نامتقارن، اغلب از گواهی های دیجیتال و زیرساخت های کلید عمومی (PKI) استفاده می شود. گواهی های دیجیتال راهی برای تایید صحت یک کلید عمومی فراهم می کنند، در حالی که PKI چارچوبی برای مدیریت و توزیع کلیدهای عمومی ایجاد می‌کند.در نتیجه، رمزنگاری نامتقارن یک ابزار قدرتمند برای تأمین امنیت ارتباطات دیجیتال و اطمینان از صحت پیام‌ها و اسناد است.
هشینگ چیست؟
هش کردن فرآیند تبدیل داده‌های با اندازه دلخواه به خروجی با اندازه ثابت است که معمولاً رشته‌ای از کاراکترها یا ارقام است.هش کردن یک تابع یک طرفه است، به این معنی که پس از هش کردن داده ها، نمی توان آن را برای دریافت داده های اصلی برگرداند. انواع مختلفی از توابع هش وجود دارد، مانند MD5، SHA-1، SHA-2 و SHA-3. هر تابع هش ویژگی های منحصر به فرد خود را دارد و برای برنامه های خاص مناسب است.
هشینگ رمزگذاری
هش کردن رمزگذاری کاربردهای مختلفی دارد برای مثال:
1. یکپارچگی داده:
هش برای اطمینان از اینکه داده ها در حین انتقال یا ذخیره سازی دستکاری نشده اند استفاده می شود. با مقایسه مقادیر هش داده های اصلی و دریافتی، می توان بررسی کرد که آیا داده ها اصلاح شده اند یا خیر.
2. ذخیره سازی رمز عبور:
هشینگ برای ذخیره ایمن رمزهای عبور استفاده می شود. به جای ذخیره رمز عبور واقعی، مقدار هش رمز عبور ذخیره می شود. وقتی کاربر رمز عبور خود را وارد می کند، تابع هش روی آن اعمال می شود و مقدار هش حاصل با مقدار هش ذخیره شده مقایسه می شود. اگر آنها مطابقت داشته باشند، رمز عبور معتبر در نظر گرفته می شود.
3. امضای دیجیتال:
هشینگ برای ایجاد امضای دیجیتال استفاده می شود که برای احراز هویت اسناد یا پیام های دیجیتال استفاده می شود. مقدار هش سند با استفاده از کلید خصوصی فرستنده رمزگذاری می شود و امضای حاصل به سند متصل می شود. گیرنده می تواند با رمزگشایی امضا با استفاده از کلید عمومی فرستنده و مقایسه آن با مقدار هش سند، صحت سند را تأیید کند.
4. بازیابی اطلاعات:
هش برای بازیابی سریع داده ها از پایگاه های داده بزرگ استفاده می شود. یک تابع هش روی کلید داده اعمال می شود و مقدار هش حاصل به عنوان شاخصی برای مکان یابی داده ها در پایگاه داده استفاده می شود. یکی از مزایای اصلی هش کردن رمزگذاری، توانایی آن در محافظت از داده های حساس با اطمینان از اینکه فقط کاربران مجاز می‌توانند به آن دسترسی داشته باشند، است.
برای مثال هنگامی که یک کاربر یک حساب کاربری ایجاد می کند یا رمز عبور خود را تغییر می دهد، رمز عبور متن ساده در یک پایگاه داده ذخیره می شود. هنگامی که کاربر وارد سیستم می شود، سیستم رمز عبور وارد شده را هش می کند و آن را با مقدار هش ذخیره شده مقایسه می کند. در صورت مطابقت، به کاربر دسترسی اعطا می‌شود.
برای کاهش حملات به هش معمولاً از الگوریتم‌های درهم سازی رمزگذاری مانند SHA-256 و bcrypt استفاده می‌شود. این الگوریتم ها به گونه ای طراحی شده اند که از نظر محاسباتی فشرده باشند، و حمله به مقادیر هش را برای مهاجمان دشوار می کند.
در نتیجه، هش کردن رمزگذاری جزء مهمی از سیستم‌های امنیتی مدرن است. یک راه برای محافظت از داده های حساس، تایید صحت داده ها و تایید اعتبار کاربران است.
نحوه استفاده از کریپتوگرافی در ارزهای دیجیتال
کریپتوگرافی نقش مهمی در امنیت ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین و اتریوم دارد. رمزنگاری برای ایمن کردن تراکنش ها، جلوگیری از دو برابر هزینه کردن ارز دیجیتال (دابل اسپندینگ) و محافظت از حریم خصوصی کاربران استفاده می‌شود.
یکی از ویژگی‌های کلیدی ارزهای دیجیتال ماهیت غیرمتمرکز آن‌هاست. تراکنش‌ها بر روی بلاکچین ثبت می‌شوند که توسط شبکه ای از گره‌ها نگهداری می‌شود. کریپتوگرافی برای امن کردن تراکنش‌ها در بلاک چین استفاده می‌شود.
هنگامی که یک کاربر می‌خواهد ارز دیجیتال را به کاربر دیگری ارسال کند، معامله ای را ایجاد می‌کند که شامل کلید عمومی گیرنده و مقدار ارز ارسال شده است. سپس تراکنش با کلید خصوصی فرستنده امضا می‌شود که یک کلید خصوصی است که فقط فرستنده آن را می‌داند. امضا تضمین می کند که معامله را نمی توان تغییر داد یا دستکاری کرد.برای جلوگیری از دابل اسپندینگ یا دو برابر خرج کردن ارز دیجیتال ، ارزهای دیجیتال از یک مکانیزم اجماع به نام اثبات کار (PoW) یا اثبات سهام (PoS) استفاده می کنند.
اثبات سهام یا PoW به ماینرها نیاز دارد تا مشکلات پیچیده ریاضی را حل کنند تا معاملات را تایید کنند و آنها را به بلاک چین اضافه کنند. اثبات سهام یا PoS کاربران را ملزم می کند تا مقدار مشخصی از ارز را برای اعتبارسنجی معاملات نگه دارند.کریپتوگرافی برای ایمن‌سازی مکانیسم اجماع با اطمینان از اینکه فقط معاملات معتبر به بلاکچین اضافه می شوند، استفاده می شود.
حریم خصوصی نیز یکی از جنبه های مهم ارزهای دیجیتال است. رمزنگاری برای محافظت از حریم خصوصی کاربران با استفاده از کلیدهای عمومی و خصوصی استفاده می‌شود. کلیدهای عمومی برای دریافت ارز دیجیتال استفاده می شوند، در حالی که کلیدهای خصوصی برای خرج کردن آن استفاده می شوند. کاربران می توانند چندین کلید عمومی را بدون فاش کردن هویت خود تولید کنند و یک لایه اضافی از حریم خصوصی را فراهم کنند.
علاوه بر این کاربردها، از کریپتوگرافی برای ایمن‌سازی کیف پول های دیجیتال نیز استفاده می‌شود که برای ذخیره ارز دیجیتال استفاده می‌شود. کیف پول های دیجیتال از الگوریتم‌های رمزگذاری برای محافظت از کلیدهای خصوصی ذخیره شده بر روی آنها استفاده می‌کنند. این فریند تضمین می کند که حتی اگر کیف پول از بین رفته یا به سرقت رفته باشد، کلیدهای خصوصی فاش نمی شوند.
کریپتوگرافی کوانتومی
همانطور که ارزهای دیجیتال و سایر معاملات آنلاین به طور فزاینده ای رواج می یابند، اهمیت کریپتوگرافی هم افزایش می یابد. با این حال، با افزایش محاسبات کوانتومی، روش‌هایی کریپتوگرافی سنتی ممکن است در برابر حملات آسیب پذیر شوند. این جایی است که رمزنگاری کوانتومی وارد می شود و سطح جدیدی از امنیت را ارائه می دهد که در برابر حملات کوانتومی مقاوم است. همانطور که به آینده کریپتوگرافی نگاه میکنیم، واضح است که کریپتوگرافی کوانتومی نقش مهمی در تضمین امنیت مداوم معاملات دیجیتال خواهد داشت.
