علم التشفير !!!

[الصامد بالله]

نظرة تاريخية على علم التشفير



الهدف من الدرس : فهم أساسيات التشفير و استنتاج الطريقة المناسبة لفك الشفرة ...

تعددت الأساليب المتبعة في عملية تشفير البيانات وأخذت في الفترة الأخيرة تتجه نحو طرق غاية في التعقيد ...
ولكن الفكرة في هذه الطرق تكاد تتشابه كثيرا .... و الاختلاف فيها في أمور فرعية .. فعملية التشفير غالبا ما تعتمد على أحد أسلوبين أساسيين وهما :

1- الترميز. Symbol
2- الكود Code

فالترميز : هو عملية تغير لمواقع الحروف في الكلمة ..أو تبديل هذه الحروف برموز وما شابه ذلك ... و كان يوليوس قيصر أحد أوائل المشفرين ... حيث استخدم الشفرة في مراسلاته مع أصحابه ...

وأما الشفرة : فتقوم بتغير الكلمة كلها واستبدالها ... أي أن نطاقها أوسع من نطاق الحروف المفردة .. وهنا يعتمد برنامج التشفير على قاعدة بيانات ضخمة تحتوي على الكلمات الأساسية ومقابلاتها من الكلمات المشفرة .

مثال على عملية الشفرة :

تأمل في هذه العبارة وحاول فك تشفيرها :

Ab rtx cxor abrxsxoro mp rtx qxmpux

قبل أن تفكر بعملية فك الشفرة يجب أن تنمي عندك موهبة ( تحليل نظم التشفير ) وهذا يحتاج لكثير من القراءة وفهم هذه الأنظمة والطرق التي تستخدمها بالتشفير وبالتالي عمل تطبيقات عليها ..

العبارة السابقة مشفرة بنوع من أبسط أنواع التشفير . فقط يحتاج إلى وقت قليل لكسره ...

الخطوات اللازمة لعملية كسر التشفير ...

1- إذا تأملت قليلا في العبارة ستجد فيها كلمتين متشابهتين وهي ( rtx ) وبفرض إطلاعك على أنظمة التشفير وعلوم اللغات ستعرف أن أكثر الكلمات شيوعا في الإنكليزية هي ( the ) كما أن الحرف ( E ) هو أكثر الحروف استعمالا في الإنكليزية ( يتم استخدامه في الإنكليزية بمعدل كل 8 أحرف ) .

2- ستلاحظ أيضا أن أكثر حرف تكرر في العبارة المشفرة هو ( X ) وهنا يمكن افتراض أن حرف ( X ) يرمز إلى حرف ( E ) وهذا يدعم بقوة الافتراض السابق وهو احتمال كون ( rtx ) هي كلمة ( the ) ... هنا نقوم باستبدال ( rtx ) في العبارة المشفرة بكلمة ( the ) وكذلك كل حرف ( X ) بحرف ( E ) وبذلك نحصل على الجملة التالية :

Ab the ceor abreseoro mp the qemque

3- أيضا على افتراض أن ( rtx ) هي كلمة ( the ) نقوم باستبدال كل حرف ( r ) في العبارة بحرف ( T ) والنتيجة هي كالتالي :

Ab the ceot abteseoro mp the qemque

4- إلى هنا نكون قطعنا مرحلة جيدة في فهم الشفرة والإمساك ببعض الخيوط الأساسية لفكها ...
ولنكمل البقية يجب أن نعرف شيئا عن استخدام الحروف والكلمات وتكرارها وشيوعها في لغة النص المشفر ... وهنا الإنكليزية ...

سأختصر عليك الطريق وأذكر لك بعض الإحصائيات التي يجب أن تكون بديهية لمن يحاول فك هذه الشفرة ...

-تعتبر الحروف الأكثر شيوعا في الإنكليزية هي ( E – T – O – A – N – I – R – S – H ) على الترتيب .

- 25 % من الكلمات التي يتكرر استخدامها في الحوارات هي : The - And – To – In – That – It – Is –

-بعض النسب التوضيحية لاستخدام الحروف في الإنكليزية ..
حرف E يستخدم 25 %
حرف T يستخدم 9 %
حرف O يستخدم 8 %
حرف A يستخدم 7.8 %
حرف N يستخدم 7.2%
حرف I يستخدم 2 %

- بعض النسب التوضيحية لاستخدام مجموعات مكونة من حرفين في الإنكليزية ..

حرفي The يستخدمان 3 %
حرفي In يستخدمان 1.5%
حرفي An يستخدمان 1 %


- بعض النسب التوضيحية لاستخدام مجموعات مكونة من 3 أحرف في الإنكليزية ..
أحرف The تستخدم 6.5 %
أحرف Ing تستخدم 1.5 %
أحرف And تستخدم 6.5 %
أحرف For تستخدم 0.67 %
- والآن إذا طبقنا هذه النسب على العبارة المشفرة بنفس طريقة الطريقة التي بدأنا بها سنكسر الشفرة ونحصل على النص الأصلي وهي :

In the best interests of the people

طبعا هذا النوع من التشفير يعد بسيط جدا وليس فيه أي نوع من أنواع التعقيد الموجودة في نظم التشفير الحديثة مثل DES و RSA

فكّر مثلا كم سيكون الأمر معقدا أكثر لو لم تكن هناك مسافات بين الكلمات ... وكذلك لو تم حشو النص بحروف ورموز زائدة لا معنى لها .... بالتأكيد سيصبح الأمر أعقد قليلا ... ولكن أيضا له طرق لفكه تعتمد على مبدأ التكرار ....

أيضا يمكن جعل هذه الشفرة أكثر تعقيدا إذا تم تقسيمها إلى كتل ومن خلال هذا الأسلوب يتم تقسيم حروف الجملة المراد تشفيرها إلى مجموعات مكونة من ثمانية أحرف ثم بعد ذلك يتم استخدام كل كتلة على حدى بقصد التمويه ... كما يمكن إجراء الاستبدال أو التغيير أو حتى التحويلات الرياضية على كل كتلة ... وهذه جزء من الطريقة التي يستخدمها نظام DES الشهير ....

[الصامد بالله]

يعتبر التشفير الرقمي من المواضيع المهمة في هذا العصر بعد دخول التكنولوجيا إلى كافة نواحي الحياة العملية وكان لابد من وجود ما يحمي ممتلكات الأشخاص المتماثلة في الملفات الخاصة والعامة.

Cryptography ( علم التشفير) كلمة مأخوذة من اليونانية وتعني الكتابة المخفية. ولقد استخدمت الكتابة المخفية في مصر منذ عام 1900 ق.م . وهي تعني تحويل نص عادي إلى آخر غير مفهوم إلا من بعض الأشخاص المحددين وعندما نتحدث عن التشفير يجب تعريف

المصطلحات التالية:

Plain text : النص الأصلي قبل عملية التشفير.
Cipher text : النص المشفر بعد عملية التشفير.
Encryption : التشفير( تحويل نص عادي إلى نص مشفر) .
Decryption : فك التشفير( تحويل النص المشفر إلى النص الأصلي)
فإذا أردنا إرسال رسالة مشفّرة لشخص ما نقوم بتحويل النص الأصلي إلى النص المشفر ونرسله.
والشخص الذي يستلمه يقوم بتحويل النص المشفر الذي وصله إلى النص الأصلي لكي يستطيع قراءة الرسالة.
طبعاً يجب ألا يتمكن أي شخص من فهم النص المشفر وإلا فلا فائدة من التشفير! يمكن استخدام التشفير لتخزين الملفات على القرص الصلب أو أي قرص تخزين آخر دون أن يتمكن أي شخص من قراءتها .

هناك العديد من البرامج التي تقوم بعمليات التشفير للملفات والرسائل أهمها برنامج PGP.
أما طريقة التشفير فهي متنوعة فقد نستخدم عملية رياضية لتحويل النص العادي إلى نص مشفر ونستخدم عكس هذه العملية الرياضية لتحويل النص المشفر إلى النص الأصلي لكن هذه الطريقة غير احترافية لأن خوارزميات التشفير يجب أن تخضع لشروط رياضية صعبة.
لذلك يقوم علماء التشفير في العالم بتطوير خوارزميات تشفير متطورة .

لكي يتمكن المستخدمون العاديون من استخدامها دون الحاجة لدراسة خوارزميات التشفير علينا فقط اختيار خوارزمية التشفير واختيار مفتاح التشفير (وهو متحول داخلي لخوارزمية التشفير نستخدمه في عمليتي التشفير وفك التشفير)
من أشهر هذه الخوارزميات DES- 3DES. LDEA. Towfish . RC4. Rijndael وجميعها تستخدم المعيار الأمريكي في التشفير. تدعى هذه الخوارزميات بخوارزميات التشفير متناظرة المفاتيح لكوننا نستخدم مفتاح تشفير واحد لعمليتي التشفير وفك التشفير هذا النوع من خوارزميات التشفير لديه مشكلة في تبادل مفاتيح التشفير، فإذا أراد شخص أن يرسل رسالة مشفّرة من بلد إلى آخر فكيف سيتم تبادل مفتاح التشفير المشترك؟ لهذا السبب ظهر نوع آخر من خوارزميات التشفير وهي خوارزميات التشفير غير متناظرة المفاتيح، والتي يختلف فيها مفتاح التشفير عن مفتاح فك التشفير:

نلاحظ أن هنالك مفتاحين:
مفتاح خاص ( private key )
ومفتاح عام( public key ).
المفتاح العام يوزع على جميع الناس أما المفتاح الخاص فهو شخصي. وأي ملف يتم تشفيره بالمفتاح العام لا يمكن فك تشفيره إلا بالمفتاح الخاص
والعكس صحيح.

[صوت الحرية]

موضوع هام ومشوق شكراً لك

[الصامد بالله]

مشكور أخي ع مرورك