دورة أمن المعلومات: الدرس الرابع [التشفير (Encryption (1]

الدرس الرابع: التشفير (Encryption (1

مقدمة Introduction :

التشفير أو (التعمية) استخدم قديما في الحضارات القديمة لإخفاء المعلومات والمراسلات مثل الحضارة الفرعونية والدولة الرومانية. ولكن التشفير كعلم مؤسس منظم يدين بولادته ونشأته للعلماء الرياضيين واللغويين العرب إبان العصر الذهبي للحضارة العربية ومن أشهرهم الفراهيدي والكندي, وقد ألف هؤلاء العلماء مفاهيم رياضية متقدمة من أهمها التوافيق والتباديل . وكذلك توظيف الكندي ومن تبعه مفاهيم الإحصاء والاحتمالات في كسر الشفرة , وقد سبقت هذه الكتابات كتابات باسكال وفيرما بحوالي ثمانية قرون !!!

وقد شاع في أيامنا استخدام مصطلح "التشفير" ليدل على إخفاء المعلومات. ولكن كلمة "التشفير" وافدة من اللغات الأوربية (Cipher) وهذه بدورها جاءت أصلا من اللغة العربية ولكن بمعنى آخر لكلمة "الصفر". فكما هو معلوم أن العرب قد تبنوا مفهوم الصفر والخانات العشرية واستخدموه في الحساب, وهو ما لم يكن الأوربيون يعرفونه في القرون الوسطى , وكان مفهوم الصفر جديدا وغريبا لدرجة أنهم أخذوه بنفس الاسم فأسموه "Cipher". ولأن مفهوم الصفر الجديد كان في منتهى التعقيد والغموض فقد صاروا يستخدمون كلمة "Cipher" للدلالة على الأشياء المبهمة وغير الواضحة.

ومن هنا تطور استخدام كلمة "Cipher" في جميع اللغات الأوربية تقريبا لتعني إخفاء المعلومات وقمنا – نحن العرب- بعد ستة قرون بإعادة بضاعتنا الأصلية ولكن بمعنى مختلف فنحتنا كلمة غريبة على اللغة العربية هي "التشفير".

تمهيد

التشفير: هو تحويل المعلومات المهمة أو التي لا تريد أن يطلع عليها أحد إلى نص مخفي( أي لا يمكن فهمه).

وعملية فك التشفير كالتالي:

وكمثال بسيط على ذلك نأخذ على سبيل المثال كلمة Arab الخطوات أو الخوارزمية لتشفير تلك الكلمة:
نجعل كل حرف يساوي الحرف الذي تليه أي أن:

A = B

R = S

A = B

B = C

وفي هذا المثال النص الأصلي Plaintext هو Arab والنص المشفر هو BSBC وبذلك قد أخفينا النص الأصلي وعندما تصل إلى الطرف الثاني فإنه يقوم بعكس التشفير أي أننا :

نجعل كل حرف يساوي الحرف السابق , وبذلك قد حصلنا على النص الأصلي.

وسوف نتطرق إلى بعض الطرق المتبعة في التشفير إن شاء الله، وهي:

• طريقة Caesar
• طريقة Monoalphabetic
• طريقة Playfair
• طريقة Vigenere

• طريقة Caesar :

وهي من أبسط طرق التشفير وهذه الطريقة تعتبر من أقدم طرق التشفير, وفكرة هذه الطريقة هي تبديل كل حرف بثالث حرف بعده مثلا((A=D. وهكذا, وهذا الجدول يوضع جميع الحروف:

الشرح :

لنأخذ على سبيل المثال النص الأصلي Plaintext هو "C for Arab" ونريد تشفيره, نقوم بتبديل كل حرف بثالث حرف بعده:
كما هو واضح في الجدول السابق فإن ثالث حرف بعد ال C هو F , وثالث حرف بعد ال F هو I , وهكذا إلى أن ينتج لنا النص المشفر Ciphertext:

"F IRU DUDE"

مثال آخر:

Meet me after the party

والنص المشفر Cipher Text:

PHHW PH DIWHU WKH SDUWB

عيــــــوب هذه الطريقة :

1.لو نظرنا إلى هذه الطريقة من جانب أمني لرأينا أنها سهلة الكسر لدينا 26 احتمالية (عدد الحروف الانجليزية) أو بالأصح 25 احتمالية لأن الحرف لا يساوي نفسه .
ولنأخذ على سبيل المثال الحرف A لكسره نجرب كل الحروف ماعدا الحرف نفسه وهذه طريقة معروفه لكسر التشفير وتسمى البحث الشامل Brute force Search .
2. لا يوجد مفتاح Key, وسوف نرى في الطرق الأخرى فائدة المفتاح أي أن هذه الطريقة ثابتة,(نقوم بإرسال النص المشفر فقط ).

• طريقة Monoalphabetic :

فكرة هذه الطريقة أن يكون لدينا مفتاح Key ونقوم بتبديل النص الأصلي بالمفتاح Key.وهي أفضل من طريقة Caesar لأن المفتاح متغير :

الشرح:

لدينا الأحرف من a-z:

سؤال: لماذا قمنا باختيار هذا المفتاح (DKVQFIBJWPESCXHTMYAUOLRGZN) هل له قاعدة ؟

الجواب: نحاول أن نختار المفتاح عشوائيا, و ليس له قاعدة قمنا باختياره عشوائيا ونحاول أن نوزع الحروف بشكل متباعد.

والآن وبعد أن و ضعنا المفتاح ال Key ونريد تشفير رسالتنا بذلك المفتاح ولنفرض أن الرسالة plaintext التي لدينا هي : "C for Arab" .

ولتشفيرها : نبدأ بحرف C ننظر إلى الحروف Plain ونبحث عن الC و نرى ماذا يقابله ( في الجدول السابق) , ويقابلة حرف الـV . ثم نأتي للحرف التالي وهو ال f وننظر لمقابلة في الجدول وهو حرف الـ I .... وهكذا إلى أن نحصل على النص المشفر Cipher text :

"V IHY DYDK"

مثال أخر:
النص الأصلي:

Plaintext: ifwewishtoreplaceletters

والمفتاح كما في الجدول السابق، ناتج التشفير:

Ciphertext: WIRFRWAJUHYFTSDVFSFUUFYA

و إلى هنا نصل إلى نهاية الدرس الرابع.