با گسترش تبادل اطلاعات دیجیتالی و افزایش تهدیدات سایبری، حفاظت از داده‌های حساس اهمیتی دو چندان پیدا کرده است. رمزنگاری داده یکی از روش‌های مؤثر برای حفظ امنیت اطلاعات محسوب می‌گردد. این فرایند، متون قابل خواندن را به کدی پیچیده تبدیل می‌کند که تنها با کلید مناسب رمزگشایی می‌شود. این فناوری از گذشته در ماموریت‌های جاسوسی و ارتباطات جنگی مورد استفاده قرار می‌گرفت. امروزه نیز نقش مهمی جهت تأمین امنیت اطلاعات شخصی، داده‌های مالی و اسناد محرمانه در فضای مجازی ایفا می‌کند.
تصویر(۱)
رمزنگاری داده چیست؟
رمزنگاری داده، استفاده الگوریتم‌های ریاضی برای تبدیل متن ساده (plaintext) به متنی غیرقابل خواندن (ciphertext) است. این روش تضمین می‌کند که حتی در صورت دسترسی افراد غیرمجاز به اطلاعات، بدون کلید مخصوص امکان بازخوانی آن نیست. کلید رمزگشایی تنها در اختیار دریافت‌کننده قرار دارد. افراد بدون این کلید، قادر به مشاهده داده‌های رمزنگاری‌شده نخواهند بود.
رمزنگاری داده در امنیت سایبری
رمزنگاری داده یکی از پایه‌های اصلی امنیت سایبری محسوب می‌شود. حتی در صورت نفوذ مهاجمان به شبکه، داده‌های رمزنگاری‌شده بدون کلید مخصوص قابل استفاده نخواهند بود. به همین دلیل، بسیاری از استانداردهای امنیتی، خصوصا در حوزه‌های مالی و بهداشتی، اجرای آن را الزامی کرده‌اند.
هدف اصلی رمزنگاری داده
رمزنگاری داده برای محافظت از اطلاعات حساس در برابر دسترسی‌های غیرمجاز به کار می‌رود. این فناوری با حفظ محرمانگی داده‌ها هنگام انتقال و ذخیره‌سازی، از افشای اطلاعات جلوگیری می‌کند. بانک‌ها، سازمان‌های بهداشتی، نهادهای نظامی، شرکت‌های بیمه و مؤسسات انرژی به دلیل حساسیت داده‌های خود از این روش بهره می‌برند. همچنین، رمزنگاری از تغییر یا دستکاری داده‌ها جلوگیری کرده و صحت اطلاعات را تضمین می‌کند.
انواع رمزنگاری
رمزنگاری در مدل‌های مختلفی اجرا می‌شود که هر کدام ویژگی‌ها و چالش‌های خاص خود را دارند. در ادامه، مهم‌ترین انواع رمزنگاری بررسی شده است.
۱. رمزنگاری متقارن
تصویر(۲)
در این روش، یک کلید مشترک برای رمزنگاری و رمزگشایی داده‌ها استفاده می‌شود. ارسال‌کننده و دریافت‌کننده هر دو از همین کلید بهره می‌برند. رمزنگاری متقارن شامل دو نوع الگوریتم است:
- الگوریتم‌های بلوکی: داده‌ها به بخش‌های ثابت تقسیم شده و با استفاده از کلید محرمانه رمزگذاری می‌شوند.
- الگوریتم‌های استریم: رمزنگاری روی داده‌های جاری انجام می‌شود و نیازی به ذخیره‌سازی بلوک‌های ثابت ندارد.
رمزنگاری متقارن سرعت بالایی در پردازش حجم زیاد داده دارد اما مدیریت و توزیع کلیدهای مشترک در مقیاس وسیع چالش‌برانگیز است. همچنین، افشای کلید می‌تواند امنیت اطلاعات را به خطر بیندازد.
۲. رمزنگاری نامتقارن
تصویر(۳)
رمزنگاری نامتقارن که با نام رمزنگاری کلید عمومی نیز شناخته می‌شود، از دو کلید مجزا استفاده می‌کند. کلید عمومی جهت رمزگذاری داده‌ها در دسترس همگان است اما کلید خصوصی فقط در اختیار دریافت‌کننده قرار دارد و برای رمزگشایی استفاده می‌شود. این روش در بسیاری از پروتکل‌های امنیتی اینترنتی مانند TLS و SSL کاربرد دارد.
با این حال، رمزنگاری نامتقارن سرعت کمتری نسبت به رمزنگاری متقارن دارد. همچنین، اطلاعات متادیتا مانند مبدا یا زمان ارسال پیام، قابل مشاهده می‌مانند. به همین دلیل، در بسیاری از موارد، این روش برای انتقال امن کلیدهای رمزنگاری متقارن استفاده می‌شود.
۳. هشینگ
هشینگ، داده‌ها را با استفاده از الگوریتمی مشخص به یک خروجی ثابت تبدیل می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که یک ورودی مشخص همواره به همان مقدار هش منجر گردد، بنابراین هشینگ برای بررسی یکپارچگی داده‌ها بسیار مؤثر است.
اگرچه هشینگ در امنیت اطلاعات نقش مهمی دارد اما برخلاف روش‌های رمزنگاری، داده‌های هش‌شده قابل بازگردانی نیستند. به همین دلیل، نمی‌توان آن را یک روش رمزنگاری در نظر گرفت بلکه ابزاری برای تأیید صحت اطلاعات محسوب می‌شود.
الگوریتم های متداول
رمزنگاری داده‌ها، با استفاده از الگوریتم‌های استاندارد و فرمول‌های ریاضی امنیت اطلاعات را تضمین می‌کند. در ادامه، الگوریتم های رمزنگاری پرکاربرد معرفی شده اند.
۱. استاندارد رمزنگاری داده (DES)
این الگوریتم در دهه ۱۹۷۰ توسط IBM توسعه یافت و اولین روش رمزنگاری متقارن بود که دولت ایالات متحده برای تبادل اطلاعات محرمانه از آن استفاده می‌کرد. DES با بهره‌گیری از الگوریتم بلوکی و کلید ۵۶ بیتی، امنیت بالایی داشت اما با پیشرفت فناوری و افزایش قدرت پردازشی رایانه‌ها، دیگر به عنوان یک روش ایمن شناخته نمی‌شود.
تصویر(۴)
۲. استاندارد رمزنگاری سه‌گانه (۳DES)
۳DES نسخه بهبودیافته الگوریتم قبلی بود که امنیت بیشتری ارائه می‌داد. در این روش، داده‌ها طی سه مرحله رمزگذاری می‌شوند تا احتمال شکستن کلید کاهش یابد. این الگوریتم از بلوک‌های ۶۴ بیتی استفاده می‌کند اما سازمان NIST اعلام کرده که از پایان سال ۲۰۲۳ منسوخ خواهد شد و تنها برای نرم‌افزارهای قدیمی مجاز است.
تصویر(۵)
۳. استاندارد رمزنگاری پیشرفته (AES)
AES یک الگوریتم متقارن بلوکی است که با کلیدهایی به طول ۱۲۸، ۱۹۲ یا ۲۵۶ بیت اجرا می‌گردد. این روش به دلیل امنیت بالا و مقاومت در برابر حملات، یکی از استانداردهای اصلی رمزنگاری محسوب می‌شود. AES در زمینه‌هایی مانند رمزنگاری فایل‌ها، امنیت شبکه‌های بی‌سیم، حفاظت پردازنده‌ها و پروتکل‌های امنیتی ابری از جمله SSL و TLS به کار می‌رود.
۴. رمزنگاری RSA
تصویر(۶)
الگوریتم RSA که نام خود را از مخترعانش، رویست، شامیر و آدلمن گرفته است، یکی از مهم‌ترین روش‌های رمزنگاری نامتقارن محسوب می‌شود. این الگوریتم بر پایه ضرب دو عدد اول بسیار بزرگ کار می‌کند و امنیت آن از دشواری تجزیه این اعداد ناشی می‌گردد. RSA با کلیدهایی به طول ۱۰۲۴، ۲۰۴۸ و ۴۰۹۶ بیت اجرا می‌شود. در بیشتر موارد، کلید عمومی جهت رمزگذاری و کلید خصوصی برای رمزگشایی استفاده می‌شود اما در برخی سناریوها این ترتیب معکوس شده و به منظور تایید هویت فرستنده کاربرد دارد.
۵. رمزنگاری Blowfish
Blowfish یک الگوریتم متقارن و بلوکی است که در دهه ۱۹۹۰ به عنوان جایگزینی برای DES طراحی شد. این روش از کلیدهایی با اندازه متغیر ۳۲ تا ۴۴۸ بیت پشتیبانی می‌کند و بدون نیاز به پرداخت حق امتیاز قابل استفاده است. اگرچه در برخی موارد نسبت به سایر الگوریتم‌ها سرعت پایین‌تری دارد اما این ویژگی می‌تواند در افزایش امنیت مؤثر باشد.
۶. الگوریتم‌های Two Fish، Three Fish و سایر روش‌ها
افزایش نیاز به امنیت، موجب توسعه الگوریتم‌هایی مانند Twofish، Threefish و Macguffin شده است. هر یک از این روش‌ها فرمول‌های ریاضی منحصربه‌فردی را استفاده می‌کنند و مزایا و معایب خاص خود را دارند. انتخاب بهترین الگوریتم به سازگاری آن با استانداردهای امنیتی روز و توصیه‌های نهادهای نظارتی مانند NIST بستگی دارد.
کاربردهای رمزنگاری
رمزنگاری، امروزه در بسیاری از جنبه‌های زندگی دیجیتال به عنوان یک لایه امنیتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه، برخی از رایج‌ترین کاربردهای آن بررسی شده است.
۱. رمزنگاری فایل
برای ارسال یا دریافت اطلاعات حساس در قالب فایل های ورد، PDF یا تصاویر، به کار بردن رمزنگاری می‌تواند از افشای داده‌های ذخیره‌شده جلوگیری نماید. بهره‌گیری از الگوریتم‌های رمزنگاری یا ابزارهایی مانند FileZilla، کمک می‌کند که در صورت دسترسی غیرمجاز، اطلاعات همچنان رمزگذاری‌شده باقی بمانند.
۲. رمزنگاری دیسک
اگرچه استفاده از دستگاه‌های ذخیره‌سازی فیزیکی مانند هارد دیسک یا USB کاهش یافته اما محافظت از داده‌های ذخیره‌شده در این رسانه‌ها همچنان اهمیت دارد. رمزنگاری دیسک، داده‌های موجود را تغییر داده و تنها با کلید مخصوص امکان بازخوانی آنها را فراهم می‌کند. این روش در صورت سرقت یا مفقود شدن دستگاه، از افشای اطلاعات جلوگیری می‌نماید.
۳. رمزنگاری ایمیل
رمزنگاری یکی از مهم‌ترین روش‌ها برای حفاظت از محتوای ایمیل‌ها است. این فناوری تضمین می‌کند که حتی در صورت رهگیری یا دسترسی غیرمجاز، محتوای پیام‌ها برای سایر افراد قابل فهم نباشد. استفاده از رمزنگاری در ایمیل، به سازمان‌ها کمک می‌کند تا مقررات حفاظت از داده‌ها را رعایت کرده و ارتباطات محرمانه با مشتریان را حفظ نمایند. هنگام انتخاب یک سرویس‌دهنده ایمیل امن، توجه به ارائه‌دهندگانی که از استانداردهای بالای رمزنگاری پشتیبانی می‌کنند، ضروری است.
۴. رمزنگاری در فضای ابری
با افزایش استفاده از فضای ابری برای ذخیره‌سازی اطلاعات، رمزنگاری داده‌ها پیش از آپلود روی سرورهای ابری اهمیت بیشتری پیدا کرده است. در این روش، داده‌ها قبل از انتقال رمزگذاری می‌شوند، بدین معنا که حتی در صورت نفوذ مهاجمان، داده ها بدون کلید رمزگشایی، قابل بازیابی نخواهند بود. مدیریت کلیدهای رمزنگاری بسته به سیاست‌های سرویس، ممکن است بر عهده ارائه‌دهنده خدمات ابری یا کاربر نهایی باشد.
۵. رمزنگاری End-to-End
بسیاری از اپلیکیشن‌های پیام‌رسان امروزی، رمزنگاری End-to-End را استفاده می‌کنند، روشی که در آن تنها فرستنده و گیرنده قادر به مشاهده محتوای پیام‌ها هستند. این نوع رمزنگاری امنیت ارتباطات را در برابر نفوذ و رهگیری تضمین می‌کند. پیام‌رسان‌هایی مانند WhatsApp و Signal نمونه‌هایی از این فناوری هستند که از حریم خصوصی کاربران به طور جدی محافظت می‌کنند.
مزایای رمزنگاری
تصویر(۷)
استفاده از رمزنگاری مزایای متعددی دارد که مهم‌ترین آنها عبارتند از:
- رعایت مقررات حفاظت از داده‌ها
بسیاری از سازمان‌ها موظف به رعایت استانداردهایی مانند PCI برای حفظ امنیت اطلاعات حساس مشتریان هستند. رمزنگاری به آنها کمک می‌کند از جریمه‌های قانونی، دعاوی حقوقی یا حتی رد درخواست‌های بیمه‌ای در صورت نقض اطلاعات جلوگیری کنند. - حفاظت در محیط‌های دورکاری
با افزایش دورکاری و وابستگی به ایمیل و پیام‌رسان‌ها، امنیت داده‌های انتقالی اهمیت بیشتری یافته است. رمزنگاری لایه‌ای اضافی از حفاظت را در برابر حملات سایبری و دسترسی‌های غیرمجاز ایجاد می‌کند. - افزایش اعتماد مشتریان
ارائه تضمین‌های امنیتی، مانند رمزنگاری اطلاعات، موجب افزایش اعتماد مشتریان به سازمان و خدمات آن می‌شود. این اعتماد کاربران را به استفاده مطمئن‌تر از خدمات شما ترغیب می‌کند. - جلوگیری از دستکاری اطلاعات
رمزنگاری نه تنها از افشای اطلاعات حساس جلوگیری می‌کند بلکه امکان شناسایی تغییرات غیرمجاز را فراهم کرده و صحت و یکپارچگی داده‌ها را تضمین می‌نماید.
آیا داده‌های رمزنگاری‌شده قابل هک هستند؟
با اینکه رمزنگاری ابزاری قدرتمند برای محافظت از اطلاعات محسوب می‌شود اما هیچ سیستمی ۱۰۰٪ در برابر حملات ایمن نیست. روش‌های رمزنگاری قدیمی یا الگوریتم‌های فاقد پیچیدگی کافی، ممکن است در برابر قدرت محاسباتی روزافزون دستگاه‌های مدرن آسیب‌پذیر باشند. علاوه بر این، احتمال سرقت یا از دست رفتن کلیدهای رمزنگاری وجود دارد که اغلب به خطاهای انسانی مرتبط می باشد. به همین دلیل، استفاده از چندین لایه حفاظتی بهترین رویکرد امنیتی است تا در صورت نفوذ به یک لایه، سایر مکانیزم‌ها از داده‌های حساس محافظت کنند.
پرسش‌های متداول درباره رمزنگاری
تصویر(۸)
۱. تفاوت رمزنگاری و توکنیزاسیون (Tokenization) چیست؟
رمزنگاری اطلاعات قابل خواندن را به داده‌های نامفهوم تبدیل می‌کند که تنها با کلید مشخصی قابل بازگشایی هستند. در مقابل، توکنیزاسیون اطلاعات کلیدی را حذف کرده و آنها را با توکن‌های غیرقابل بازگردانی، جایگزین می‌کند. در این روش، اطلاعات اصلی درون یک مکان جداگانه ذخیره شده و امکان بازیابی مستقیم از توکن‌ها وجود ندارد.
۲. مقایسه رمزنگاری داده‌های در حال انتقال و Rest
داده‌های «Rest» اطلاعاتی هستند که درون یک محل ثابت مانند هارد دیسک یا سرور ذخیره شده‌اند اما داده‌های «در حال انتقال» از سیستمی به سیستم دیگر حرکت می‌کنند. برای حفاظت از هر دو نوع داده، رمزنگاری در حین انتقال و هنگام ذخیره‌سازی، ضروری است.
۳. درب های پشتی رمزنگاری (Encryption Backdoors) چیست؟
برخی سیستم‌های رمزنگاری، به منظور ایجاد راهی برای بازیابی اطلاعات در مواقع اضطراری، درب های پشتی رمزنگاری را تعبیه کرده اند. این درب های پشتی مانند کلیدهای اضافی عمل کرده و امکان بازگشایی داده‌ها را فراهم می‌کنند اما اگر به درستی محافظت نشوند، می‌توانند مورد سوءاستفاده مهاجمان قرار گیرند و نقطه‌ای برای نفوذ به سیستم باشند.
جمع‌بندی
رمزنگاری داده نقشی اساسی در حفاظت از اطلاعات حساس مقابل حملات سایبری دارد. این فناوری در ایمیل‌ها، پیام‌های متنی، فایل‌ها و داده‌های ذخیره‌شده درون فضای ابری، تضمین می‌کند که تنها افراد مجاز به اطلاعات دسترسی داشته باشند.
درک انواع رمزنگاری، استانداردها و روش‌های پیاده‌سازی آنها، علاوه بر رعایت مقررات قانونی، اعتماد مشتریان و امنیت داده‌ها را افزایش می‌دهد. با پیشرفت فناوری، نقش رمزنگاری در جلوگیری از تهدیدات سایبری همچنان حیاتی خواهد بود و انتخاب روش‌های مناسب امنیتی امری ضروری محسوب می‌شود.