المفاتيح

الإلكترونيات الدورانية هي فرع من الفيزياء الذي يدرس حركة الإلكترونات في المواد الموصلة والغير موصلة، وعلى وجه الخصوص حول أدوات دوران الإلكترونات مثل المفاتيح والمفاتيح الصمامية والمكبرات الصوتية وأجهزة الكهرباء التناظرية والرقمية. تستخدم الإلكترونيات الدورانية تقنيات دقيقة ومتطورة لدراسة حركة الإلكترونات وتحريكها، وتطوير أجهزة إلكترونية جديدة ومتقدمة. ويتم تنفيذ ذلك بواسطة استخدام مختلف أدوات القياس والتحليل مثل جهاز الأوسيلوسكوب والمحلل الطيفي وأجهزة القياس الأخرى التي تتيح قياس خصائص الإشارات الإلكترونية المختلفة.

الحوسبة الآمنة هي فرع من علوم الحاسب يهتم بتصميم وتطوير أنظمة الحاسب والبرمجيات التي تحقق مستوى عالٍ من الأمان والحماية. تهدف الحوسبة الآمنة إلى حماية المعلومات الحساسة والبيانات الحساسة من الاختراق والوصول غير المصرح به والتلاعب غير المصرح به.

تشمل مجالات الحوسبة الآمنة تقنيات التشفير والتوقيع الرقمي وإدارة المفاتيح ومراقبة الوصول والتحقق من الهوية والتحقق من سلامة البرمجيات واكتشاف الثغرات الأمنية والاستجابة للهجمات الأمنية وغيرها من المواضيع ذات الصلة.

تهدف الحوسبة الآمنة إلى ضمان سلامة وأمان الأنظمة والبيانات والمعلومات والتأكد من أنها محمية من الاختراق والوصول غير المصرح به. تعتبر الحوسبة الآمنة أمرًا حيويًا في العصر الحديث حيث يتم تبادل الكثير من المعلومات الحساسة عبر الشبكة العنكبوتية وتخزينها في الأنظمة الرقمية.

تشمل الأساليب المستخدمة في التشفير الأسيميتري:

1- RSA: وهو أشهر طريقة للتشفير الأسيميتري ويعتمد على استخدام مفتاح عام ومفتاح خاص.

2- Diffie-Hellman: يستخدم لتبادل المفاتيح والاتفاق على مفتاح سري بين الأطراف المتواجدة في شبكة مفتوحة.

3- ElGamal: يستخدم للتشفير وفيه يتم استخدام مفتاح عام ومفتاح خاص لتشفير وفك تشفير الرسائل.

4- DSA: يستخدم للتوقيع الرقمي وفيه يتم استخدام مفتاح عام ومفتاح خاص.

5- ECC: وهو نظام تشفير يعتمد على استخدام المنحنيات البيضاء البيضاء. يستخدم في بعض الأجهزة المحمولة والأجهزة الصغيرة.

تبادل التشفير الذاتي هي مجموعة من الخوارزميات المستخدمة في الحفاظ على أمن البيانات في عمليات التشفير. وتعمل هذه الخوارزميات على توليد مفتاح التشفير وفك التشفير بطريقة تلقائية، وذلك بتطبيق الخوارزميات الرياضية والإحصائية والحوسبية المتخصصة.

تستخدم خوارزميات تبادل التشفير الذاتي العديد من التقنيات والخوارزميات المختلفة، ولكن بشكل عام تعمل على توليد مفاتيح تشفير ثابتة ومتعددة للاتصالات، وذلك عن طريق تبادل المفاتيح العشوائية بشكل مستمر بين المستخدمين.

وبشكل أكثر تحديداً، تبادل التشفير الذاتي يتم بإستخدام الخوارزميات التالية:

1- خوارزمية RSA: تقوم هذه الخوارزمية على توليد مفتاح تشفير وفك تشفير من خلال الاعتماد على عوامل اختيارية كبيرة وصعبة التخمين.

2- خوارزمية Diffie-Hellman: تتمثل فكرة هذه الخوارزمية في تبادل مفاتيح التشفير لضمان حماية البيانات والحفاظ عليها في عمليات التشفير.

3- خوارزمية AES: هي أكثر خوارزمية تبادل التشفير الذاتي شيوعاً وتستخدم لحماية الاتصالات وعمليات التشفير بشكل عام من خلال تطبيق مفتاح تشفير ثابت وقوي.

تتضمن التقنيات المستخدمة في التشفير بالجدار الأمني عدة عناصر ومنها:

1- تقنية SSL/TLS: وهي تقنية تشفيرية تستخدم لتأمين الاتصالات عبر الإنترنت وتستند إلى بنية مفتوحة المصدر تعتمد على آلية تبديل المفاتيح العامة والخاصة.

2- تقنية IPSec: وهي تقنية تشفيرية تستخدم لحماية الاتصالات عبر الشبكات الخاصة والعامة وتعتمد على بروتوكول يستخدم ثلاث مفاتيح مشتركة بين المرسل والمستقبل.

3- تقنية SSH: وهي تقنية تشفيرية تستخدم لتأمين الاتصالات الحاسوبية والتي تعتمد على مفاتيح تشفير ذات طول مختلف ويتم استخدامها عبر بروتوكولات مختلفة مثل SSH1 و SSH2.

4- تقنية VPN: وهي تقنية تشفيرية تستخدم للاتصال بين الشبكات ولضمان الخصوصية والأمان ولكنها تعتمد على بروتوكولات مختلفة مثل PPTP و L2TP/IPSec وغيرها.

5- تقنية التشفير المتقدم AES: وهي تقنية تشفيرية تستخدم لتشفير البيانات بأمان عالي ويتنوع طول المفاتيح المستخدمة بين 128 بت و256 بت و 192 بت.

المفاتيح العامة والخاصة هي جزء من مجموعة من تقنيات التشفير المتاحة. يتم استخدام هذه المفاتيح لتأمين الاتصالات عبر الإنترنت وحماية البيانات المرسلة. تختلف المفاتيح العامة والخاصة في العديد من الطرق، حيث يتم استخدام المفتاح الخاص لفك تشفير الرسائل التي تم تشفيرها باستخدام القاءل العام، في حين يتم استخدام المفتاح العام لتشفير الرسائل التي يجب حمايتها في الوقت الحالي.

تعتبر المفاتيح العامة والخاصة من أشهر وأكثر التقنيات انتشاراً في التشفير، وتساعد في حفظ السرية والخصوصية، حيث يتم استخدامها في العديد من تطبيقات التواصل الاجتماعي والدفع الإلكتروني والبريد الإلكتروني.

توجد العديد من التحديات التي تواجه التشفير الحديث للأنظمة، ومن أهمها:

1- قوة الحوسبة: تزداد قوة الحواسيب باستمرار، مما يزيد من قدرتها على كسر الأنظمة المشفرة.

2- الهجمات الجانبية: يمكن للهاكرز استخدام تقنيات الهجمات الجانبية للوصول إلى المعلومات المشفرة.

3- الاعتماد على المفاتيح السرية: يمكن للمهاجمين الحصول على المفاتيح السرية وبالتالي فك التشفير.

4- الهجمات الصوتية: يمكن للمهاجمين استخدام تقنيات الهجمات الصوتية للوصول إلى المعلومات المشفرة.

5- الهجمات الجماعية: يمكن للمهاجمين استخدام الهجمات الجماعية للوصول إلى المعلومات المشفرة.

6- تقنيات التتبع: يمكن للمهاجمين استخدام تقنيات التتبع للوصول إلى المعلومات المشفرة.

7- التحريك الكمي: يمكن لتقنيات التحريك الكمي استخدام الحواسيب الكمية لكسر المعلومات المشفرة.

يتم التعامل مع التشفير في الشبكات اللاسلكية عن طريق تحديد نوعية التشفير المستخدمة وتكوينها وإدارتها من خلال الإعدادات في النظام المستخدم للشبكة. يتم استخدام نوعية من التشفير المعينة مثل WEP أو WPA2 وإدخال المفاتيح الأمنية للتحقق من صحة الهوية لكل نقطة اتصال ولكل جهاز يتصل بالشبكة. يتم تشفير البيانات المرسلة والمستقبلة بواسطة الشبكة اللاسلكية باستخدام المفاتيح الأمنية، مما يضمن الحفاظ على سرية البيانات وتجنب التجسس على الاتصالات اللاسلكية.

التشفير الحديث يستخدم عدة معايير لتأمين وحماية البيانات المشفرة، ومنها:

1- AES (Advanced Encryption Standard): وهي من أشهر وأقوى معايير التشفير، وتستخدم لتشفير البيانات الحساسة والمهمة.

2- RSA: وهي معيار للتشفير العام، ويتم استخدامه في تشفير المفاتيح والتواقيع الرقمية.

3- SSH (Secure Shell): وهي معيار لتأمين الاتصالات عبر الشبكات، ويتم استخدامه لتشفير جلسات الاتصال المتصلة بين الكمبيوترات.

4- SSL/TLS (Secure Sockets Layer/Transport Layer Security): وهي معيار لتأمين الاتصالات عبر الإنترنت، ويتم استخدامه لتشفير بيانات الاتصال وحمايتها من الاختراق والتجسس.

5- Blowfish: وهي معيار للتشفير السريع والفعال، وتستخدم في تشفير الملفات والمجلدات والمعلومات الحساسة.

هناك العديد من تقنيات التشفير المختلفة المستخدمة في العالم. ومن بين التقنيات الأكثر استخداماً:

1. AES (Advanced Encryption Standard): وهي تقنية تشفير تستخدم مفتاح تشفير يتراوح من 128 إلى 256 بت لحماية البيانات.

2. RSA (Rivest-Shamir-Adleman): وهي تقنية تشفير تستخدم الجمع بين مفتاحين يتراوحان من 512 إلى 4096 بت لحماية البيانات.

3. ECC (Elliptic Curve Cryptography): وهي تقنية تشفير تستخدم منحنيات البيضاء الإريلاندية لحماية البيانات، وهي تقنية أقل في حجم المفاتيح بالمقارنة مع RSA.

4. ChaCha20: وهي تقنية تشفير تعتمد على برنامج تشفير متدفق بمفتاح قابل للتعديل، وتستخدم لتشفير حركة المرور عبر الإنترنت.

5. QUIC (Quick UDP Internet Connections): وهي تقنية تشفير تستخدم بروتوكول الإنترنت UDP بدلاً من TCP لجعل التطبيقات تعمل بشكل أسرع وتبديل بيانات أكثر أماناً.