طريقة عمل التشفير لحماية بياناتك على الإنترنت

عندما تُرسل رسالة عبر واتساب أو تدخل بيانات بطاقتك البنكية في موقع إلكتروني، فإن ما تكتبه لا ينتقل كما هو، بل يتم تحويله إلى صيغة غير مفهومة لا يمكن قراءتها بدون مفتاح خاص. هذه العملية تُعرف باسم التشفير، وهي إحدى أهم وسائل حماية الخصوصية والمعلومات الحساسة في العالم الرقمي.

التشفير يعمل على ضمان أن البيانات التي تُرسل لا يمكن اعتراضها أو فهمها من قبل أي طرف غير مخوّل. وهناك أنواع مختلفة من التشفير تُستخدم بحسب الحاجة، سواء في الاتصالات اليومية، أو في الخدمات البنكية، أو حتى في أجهزة التخزين.

في هذا المقال، سنتعرف على مفهوم التشفير بطريقة مبسطة، كيف يتم، ما أنواعه، ولماذا يعتبر أداة أساسية لحماية بياناتك على الإنترنت.

هل تساءلت يومًا كيف تحافظ على بياناتك ومحادثاتك على الإنترنت آمنة من المتسللين والمتطفلين؟ هذا هو عمل التشفير، وهي تقنية نعتمد عليها يوميًا، غالبًا دون أن ندرك ذلك. إليك كيف تعمل هذه التقنية خلف الكواليس.

ما هو التشفير؟

تخيل أنك ترسل رسالة سرية إلى صديق في الصف. لا تريد أن يقرأها أحد، لذا تقوم بتشفير الحروف بطريقة خاصة لا يفهمها إلا أنت وصديقك. هذه، باختصار، الفكرة الأساسية وراء التشفير. إنه فن كتابة الرموز السرية وحلها.

ولكن لننتقل من الصف إلى الإنترنت. عندما ترسل رسالة، أو تتسوق عبر الإنترنت، أو تسجل دخولك إلى حسابك المصرفي، فإن التشفير هو ما يحمي معلوماتك من أعين المتطفلين. إنه الدرع الخفي الذي يحمي بياناتك أثناء انتقالها عبر الشبكات، من هاتفك إلى السحابة الإلكترونية وبالعكس.

التشفير ليس جديدًا، بل يعود تاريخه إلى آلاف السنين. استخدم الإغريق القدماء جهازًا يُسمى “السكيتال”، وهو جهاز يلف شريطًا من الرق حول قضيب للكشف عن رسالة مخفية. استخدم يوليوس قيصر، على نحوٍ مشهور، شفرةً بسيطةً لتحويل الحروف، تُعرف الآن باسم “شيفرة قيصر”، لإرسال أوامر عسكرية لا يستطيع الأعداء قراءتها إلا إذا عرفوا المفتاح السري.

لننتقل سريعًا إلى الحرب العالمية الثانية، حيث ستجد آلة إنجما الشهيرة التي استخدمها الألمان، والتي فكّها (جزئيًا) آلان تورينج وفريقه، مما ساهم في إنهاء الحرب مبكرًا. تُظهر هذه الأمثلة كيف كان التشفير دائمًا أداةً فعّالة.

التشفير الحديث يتجاوز بكثير مجرد إخفاء الرسائل، فهو يهدف إلى حماية المعلومات. ويعمل على تحقيق أربعة أهداف رئيسية:

• السرية: التأكد من أن المستلم المقصود فقط هو من يستطيع قراءة الرسالة.
• النزاهة: التأكد من عدم تغيير الرسالة أو التلاعب بها.
• المصادقة: التحقق من هوية المُرسِل.
• عدم الإنكار: التأكد من عدم قدرة أي شخص على إنكار إرسال رسالة لاحقًا.

إذًا، لا يقتصر التشفير على الأسرار فحسب، بل يتعلق بالثقة بأن رسائلك آمنة، وبياناتك سليمة، وأن الطرف الآخر هو في الواقع من يدّعي أنه كذلك.

يُعدّ تحليل الشفرات مصطلحًا وثيق الصلة بالتشفير. في حين أن التشفير هو علم إنشاء واستخدام الشفرات لتأمين المعلومات، فإن تحليل الشفرات هو علم فك هذه الشفرات. علم التشفير هو المصطلح الأوسع الذي يشمل كليهما. ببساطة، يتناول التشفير إنشاء أساليب التشفير وفك التشفير، بينما يركز تحليل الشفرات على فهم كيفية التغلب على هذه الأساليب.

أنواع التشفير

يأتي التشفير بأنواع مختلفة، لكل منها غرضه وخصائصه الخاصة. في جوهره، تهدف جميع الأنواع إلى الحفاظ على أمان المعلومات. لكن طريقة القيام بذلك تختلف باختلاف كيفية استخدام المفاتيح (“الشفرات السرية”).

التشفير بالمفتاح المتماثل

تخيل التشفير بالمفتاح المتماثل كدفتر يوميات مغلق يستخدم مفتاحًا واحدًا لفتحه وإغلاقه. أنت وصديقك لديكما نفس المفتاح، وهذه هي الطريقة التي تتبادلان بها الرسائل السرية. يُستخدم نفس المفتاح لتشفير (التشفير) وفك تشفير (فك تشفير) الرسالة.

لنفترض أن أليس تريد إرسال رسالة سرية إلى بوب. كلاهما يستخدم مفتاحًا مشتركًا، مثل كلمة مرور. تستخدم أليس هذا المفتاح لتشفير الرسالة، بينما يستخدم بوب المفتاح نفسه لفك تشفيرها. من أنظمة التشفير غير المتماثل الشائعة معيار تشفير البيانات (DES)، ومعيار تشفير البيانات الثلاثي (3DES)، ومعيار التشفير المتقدم (AES).

يتميز التشفير بالمفتاح المتماثل بالسرعة والفعالية. إذا كانت لديك كمية كبيرة من البيانات، فإن هذا النوع من التشفير هو الأنسب. لكن التحدي الرئيسي يكمن في ضرورة امتلاك كلا الطرفين للمفتاح نفسه. قد تكون مشاركة هذا المفتاح بأمان قبل التواصل أمرًا صعبًا.

التشفير بالمفتاح غير المتماثل

في هذا النوع من التشفير، تخيل صندوق بريد مغلقًا. يمكن لأي شخص وضع رسالة فيه، ولكن لا يمكن فتحه إلا من يملك المفتاح. هذه هي فكرة التشفير غير المتماثل، المعروف أيضًا باسم التشفير بالمفتاح العام. يمتلك كل شخص مفتاحين: مفتاح عام (مشترك مع العالم) ومفتاح خاص (يُحفظ سرًا).

تستخدم مفتاحًا عامًا لشخص ما لقفل رسالة، ولكن مفتاحه الخاص فقط هو القادر على فتحها. إذا أرادت أليس إرسال رسالة إلى بوب، فإنها تُشفّرها باستخدام مفتاح بوب العام. بوب فقط هو من يستطيع فك تشفيرها لأنه هو الوحيد الذي يمتلك المفتاح الخاص المطابق. عند زيارة موقع ويب آمن (https://)، يستخدم متصفحك والخادم تشفير المفتاح العام لتبادل المفاتيح بشكل آمن قبل التبديل إلى تشفير أسرع.

يتميز تشفير المفتاح غير المتماثل بميزة على تشفير المفتاح المتماثل، حيث لا يتطلب مشاركة المفتاح مسبقًا. كما أنه يساعد في التحقق من أن الرسالة صادرة من الشخص الصحيح. ومع ذلك، فهو أبطأ من تشفير المفتاح المتماثل ويتطلب قوة حوسبة أكبر.

دالات التجزئة

دالة التجزئة أشبه ببصمة رقمية للبيانات. فهي تأخذ أي مُدخل، سواء كان كلمة مرور أو ملفًا أو بريدًا إلكترونيًا، وتحوله إلى سلسلة أحرف ثابتة الطول. حتى التغيير الطفيف في المُدخلات يمنحك قيمة تجزئة مختلفة تمامًا.

لكن إليكم الجزء الأهم: لا يمكن عكس العملية. التجزئة أحادية الاتجاه، ولا عودة إلى البيانات الأصلية. لنفترض أنك أدخلت كلمة مرورك على موقع إلكتروني، فلن تُخزَّن مباشرةً، بل يخزِّنها النظام. عند تسجيل الدخول مرة أخرى، تُجزَّأ كلمة مرورك وتُقارن بالكلمة المخزنة. إذا تطابقت، فأنتَ مُسجَّل.

تشمل بعض خوارزميات التجزئة الشائعة SHA-256، التي تُنتج قيمة تجزئة بطول 256 بت، وMD5، التي تُنتج رقمًا سداسي عشريًا بطول 128 بت. تُستخدم دوال التجزئة على نطاق واسع في تخزين كلمات المرور، والتحقق من سلامة الملفات، وأمان سلسلة الكتل (blockchain).

أين يُستخدم التشفير؟

التشفير موجود في كل مكان على الإنترنت. إذا كان هناك مكان على الإنترنت تحتاج فيه بياناتك إلى الحماية، فربما يكون التشفير فعالاً.

أمان الإنترنت (HTTPS، SSL/TLS)

عند زيارة موقع ويب يبدأ بـ https://، يعمل التشفير خلف الكواليس، لضمان خصوصية وأمان الاتصال. تستخدم بروتوكولات SSL/TLS التشفير لحماية بياناتك من المتسللين أثناء انتقالها عبر الإنترنت.

تطبيقات المراسلة

هل لاحظت يومًا رسالة تقول “تشفير من طرف إلى طرف” في تطبيق الدردشة؟ هذا يعني أنك والشخص الذي تتحدث معه فقط من يستطيع قراءة الرسائل، حتى موفر التطبيق لا يستطيع التجسس. تعتمد تطبيقات مثل WhatsApp وSignal وiMessage على تشفير قوي للحفاظ على خصوصية المحادثات.

التوقيعات والشهادات الرقمية

يساعد التشفير على التحقق من الهويات عبر الإنترنت. تثبت التوقيعات الرقمية أن المستند أو الرسالة صادرة بالفعل من شخص معين وأنها لم تُعدّل. وبالمثل، تضمن شهادات SSL اتصالك بموقع الويب الحقيقي، وليس بموقع مزيف.

العملات المشفرة والبلوك تشين

لما وُجدت بيتكوين وإيثريوم وغيرهما من العملات المشفرة لولا التشفير. تُؤمَّن المعاملات باستخدام تشفير المفتاح العام، وتستخدم البلوك تشين تجزئات تشفيرية لضمان عدم قدرة أي شخص على التلاعب بالسجلات.

حماية بيانات السحابة

عند تخزين الملفات في السحابة، مثل جوجل درايف أو دروبوكس، يحافظ التشفير على بياناتك آمنة من الوصول غير المصرح به. حتى في حال اختراق الخادم، تصبح الملفات المشفرة عديمة الفائدة بدون مفتاح فك التشفير.

المصادقة الآمنة

هل تُسجِّل الدخول بكلمة مرور؟ هذا مدعوم بالتجزئية والتشفير. أضف المصادقة الثنائية (2FA)، وسيعود التشفير للعمل، حيث يُولِّد رموزًا آمنة، ويتحقق من الرموز، ويحمي بيانات اعتماد تسجيل الدخول الخاصة بك.

الخدمات المصرفية والمدفوعات الإلكترونية

سواءً كنت تستخدم بطاقة خصم، أو Apple Pay، أو تطبيقًا للتكنولوجيا المالية، يضمن التشفير خصوصية معلوماتك المالية. تستخدم أنظمة الدفع التشفير والتوقيعات الرقمية للتحقق من المعاملات ومنع الاحتيال.

لماذا نحتاج إلى التشفير؟

نعيش في عالمٍ أصبح فيه كل شيء تقريبًا، كالتسوق، والمعاملات المصرفية، والدردشة، وحتى فتح باب منزلك، يتم عبر الإنترنت. لولا التشفير، لكانت كل هذه المعلومات مكشوفة، كأن ترسل بطاقة بريدية بدلًا من مظروف مغلق. يحافظ التشفير على سرية البيانات الحساسة (مثل كلمات المرور، وأرقام بطاقات الائتمان، والرسائل الشخصية) عن المتسللين، والمحتالين، والمتنصتين.

لكن الأمر لا يقتصر على السرية فحسب، بل يضمن أيضًا عدم تغيير المعلومات التي ترسلها أو تستقبلها أثناء العملية (سلامة البيانات)، وأن يكون الشخص الذي تتعامل معه هو نفسه (المصادقة)، وأن إجراءات مثل توقيع عقد أو دفع لا يمكن رفضها لاحقًا (عدم التنصل). باختصار، يبني التشفير الثقة التي نحتاجها للعمل في مجتمع رقمي، ويعمل بهدوء في الخلفية للحفاظ على أمان وخصوصية وموثوقية الأمور.

كيف يعمل التشفير؟

التشفير في جوهره هو عملية تحويل البيانات القابلة للقراءة، والتي تُسمى نصًا عاديًا، إلى شيء غير قابل للقراءة تمامًا، يُسمى نصًا مشفرًا، بحيث لا يمكن إلا لمن لديه المفتاح الصحيح عكس العملية وفهمها مرة أخرى. تُسمى هذه العملية العكسية فك التشفير.

فك التشفير أشبه بقفل رسالة في صندوق. تحتاج إلى مفتاح لقفلها، ومفتاح لفتحها. وحسب نوع التشفير (هل تذكر الفرق بين المتماثل وغير المتماثل؟)، قد تستخدم المفتاح نفسه لكليهما، أو مفتاحين منفصلين.

على سبيل المثال، في التشفير المتماثل، يمتلك كل من أليس وبوب المفتاح نفسه. تُقفل أليس الرسالة (تُشفّرها) وترسلها إلى بوب، الذي يفتحها (يفك تشفيرها) باستخدام نفس المفتاح. أما في التشفير غير المتماثل، فيمتلك بوب مفتاحًا عامًا ومفتاحًا خاصًا. تستخدم أليس مفتاح بوب العام لتشفير الرسالة. مفتاح بوب الخاص فقط هو القادر على فك تشفيرها، لذا حتى لو اعترضها أحدهم، فلن يتمكن من فتحها بدون هذا المفتاح الخاص.

لنفترض أنك تتسوق عبر الإنترنت. عند زيارة موقع آمن، يُجري متصفحك والموقع الإلكتروني عملية مصافحة سريعة خلف الكواليس باستخدام التشفير غير المتماثل لتبادل مفتاح مشترك بشكل آمن. بمجرد الانتهاء من ذلك، ينتقلان إلى التشفير المتماثل لتسريع العملية. هذا يضمن بقاء كل ما تكتبه، مثل تفاصيل بطاقة الائتمان ومعلومات الشحن، خاصًا من البداية إلى النهاية.

لذا، بينما قد يبدو التشفير سحرًا، إلا أنه في الواقع عبارة عن حسابات ذكية ومنطق دقيق وأنظمة مُختبرة جيدًا، تعمل جميعها معًا للحفاظ على أمان حياتنا الرقمية. وبالنسبة لمعظمنا، فإن أفضل ما في الأمر هو أننا لسنا بحاجة للقلق بشأنه. إنه يعمل ببساطة.

من المدهش كيف يُنقذنا التشفير كل يوم في حياتنا الإلكترونية، دون أي تدخل منا. لا يزال هناك الكثير لنتعلمه عنه، مثل التشفير ما بعد الكمي وتطور أساليب التشفير الحالية.

التشفير ليس تقنية غامضة مقتصرة على الخبراء، بل أداة أساسية تحمي كل مستخدم إنترنت تقريبًا. من إرسال الرسائل إلى إجراء المعاملات البنكية، يعمل التشفير بصمت لحماية بياناتك من التطفل والسرقة. فهم أساسياته يمنحك القدرة على تقييم أمان التطبيقات والخدمات التي تستخدمها، واتخاذ قرارات أكثر وعيًا لحماية خصوصيتك.