كيف يعمل التشفير الرقمي

تعد نظرية الأعداد من أهم فروع الرياضيات، وتدرس الخصائص والعلاقات بين الأعداد الصحيحة والمنطقية. ومن خلال تطبيقاتها في الحياة العملية والرياضياتية، فإنها تلعب دورًا حاسمًا في العديد من المجالات، مثل:

1- التشفير الرقمي: حيث تعتمد على عمليات حسابية معينة لتوليد الأرقام العشوائية وحماية البيانات.

2- الرموز الشهيرة: كشفرة فيجنر والتيار الثابت الثلاثي.

3- تطبيقات الحساب: حيث يتم استخدام الأعداد الأولية (التي لا يمكن تقسيمها على أي عدد آخر سوى 1 ونفسها) والأعداد المركبة (التي يمكن تقسيمها على عدد آخر غير 1 ونفسها) في العديد من الحسابات.

4- الكمبيوتر والبرمجيات: حيث يستخدمون نظرية الأعداد لإنشاء وتحسين الخوارزميات والبرمجيات.

5- الرياضيات الحديثة: حيث يتم استخدام نظرية الأعداد في العديد من المواضيع الحديثة مثل نظرية الأعداد النظرية ونظرية المجالات المثلى.

تعد “نظرية الأعداد” فرعًا من فروع الرياضيات المختصة بتحليل ودراسة الخصائص الأساسية للأعداد، والتي تشمل الأعداد الصحيحة والأعداد العشرية والأعداد الكسرية والأعداد الترتيبية والأعداد المركبة وغيرها.

تستخدم “نظرية الأعداد” في الحساب في العديد من المجالات مثل:

1- التشفير الرقمي: حيث تستخدم لحماية البيانات بواسطة توليد واستخدام المفاتيح الرقمية وتشفير البيانات لحمايتها من الاختراق.

2- الرياضيات التطبيقية: حيث يتم استخدام “نظرية الأعداد” في تحليل البيانات والإحصاء للتنبؤ بالظواهر الطبيعية والاجتماعية المختلفة.

3- الهندسة: حيث تستخدم “نظرية الأعداد” في تطوير نماذج الهندسة الرياضية المختلفة، مثل الهندسة التفاضلية والهندسة الجبرية.

4- العلوم الحاسوبية: حيث يتم استخدام “نظرية الأعداد” في تطوير الخوارزميات والبرمجيات التي تستخدم للتحليل الرقمي ومعالجة الصور والفيديو والصوت وغيرها.

تقنية التشفير تعني تحويل المعلومات الواضحة إلى شكل غير واضح من خلال استخدام خوارزميات رياضية ومفاتيح تشفير سرية لحماية البيانات من الاختراق والوصول غير المصرح به. بينما التشفير الرقمي يركز على استخدام رموز رقمية لتشفير البيانات وحمايتها.

ومن بين الفروق الأخرى:

– التقنية الرقمية تشمل التشفير الرقمي وتقنيات أخرى مثل التوقيع الرقمي والشهادات الرقمية، في حين أن تقنية التشفير تعني تحويل المعلومات الواضحة فقط.

– في التشفير الرقمي ، يتم استخدام مفتاح عام وخاص لتأمين الاتصالات بين المستخدمين. بمعنى آخر، يتم تطبيق التشفير الرقمي عادة على الاتصالات مثل البريد الإلكتروني والتصفح عبر الإنترنت، بينما يستخدم التشفير في العديد من الأنظمة كحماية لكل البيانات.

– يتم استخدام التشفير الرقمي بشكل أساسي في تأمين البيانات المرسلة عبر الإنترنت، في حين أن تقنية التشفير تستخدم في الكثير من المجالات مثل تأمين الملفات و المستندات.

توجد عدة أساليب للتشفير في السحابة الإلكترونية، من بينها:

1- التشفير النقطي: وهو تقنية تستخدم في تشفير البيانات الحساسة عبر الإنترنت، حيث يتم تحويل البيانات إلى رموز (نقاط) يصعب فكها إلا باستخدام مفتاح خاص.

2- التشفير التقاربي: وهو مفهوم يستخدمه مزودو خدمات السحابة الإلكترونية لتحسين أمن البيانات، حيث يتم تحليل أنماط الاستخدام والتصفح للبيانات لتحديد ما إذا كانت تتوافق مع السلوك الطبيعي للمستخدم.

3- التشفير الرقمي: وهو نظام يستخدم كلمات مرور ومفاتيح رقمية لتشفير البيانات، ويتحقق من خلو الملفات المشفرة من أي تغيير أو عمليات اختراق عبر استخدام خوارزميات الهاش.

4- التشفير المتقدم: وهو نظام يستخدم تقنية التشفير الترددي لتشفير البيانات، وهو يتضمن التشفير بجدارة (AES) وRSA المستخدمين عادة في حماية البريد الإلكتروني ووسائل التواصل الاجتماعي وغيرها من التطبيقات المماثلة.

ويليام فريدمان هو مخترع أنظمة التشفير والشخصية التي طورت عددًا من الأنظمة المشهورة. بين أنظمته الرئيسية:

1. نظام التشفير الكلاسيكي “اكزيرفيزين”: وهو نظام أوشكان التشفير الشهير الذي يعتمد على تغيير حروف النص الأصلي بطريقة معيّنة.

2. نظام التشفير الكلاسيكي “فرجينير”: وهو نظام آخر من أنظمة التشفير الكلاسيكية التي يعتمد على تطبيق نظام الأحرف التزاوجية فيه.

3. نظام التشفير “نيفر-فائف”: وهو نظام معقد ومبتكر يستند إلى تطبيق عدة طرق وأساليب لتشفير البيانات والمعلومات.

4. “سيغينالس”: وهو نظام تشفير صمم للاستخدام العسكري، يتيح النظام إرسال الرسائل المشفرة على الموجات الراديوية.

5. “جادو إنكودينج” وهو نظام تشفير معتمد على خوارزمية التشفير المتجهات المستخدمة في التشفير الرقمي والاستخدام العام.

حيث يُعد ويليام فريدمان من الشخصيات الرائدة والمؤسسين في عالم التشفير، والتي تساهم أنظمتها في الحفاظ والحماية من الهجمات السيبرانية.

عملية التشفير هي عملية تحويل البيانات من صيغة مفهومة إلى صيغة غير مفهومة وذلك لحمايتها من الوصول غير المصرح به. أما التشفير الرقمي فهو نوع من أنواع التشفير يستخدم فيه الأرقام والرموز الرقمية لتحويل البيانات إلى صيغة غير مفهومة. يمكن القول بأن التشفير الرقمي هو نوع من أنواع التشفير ويستخدم عادة في نظم الحماية الإلكترونية والتوقيع الإلكتروني والدفع الإلكتروني وغيرها من التطبيقات.

تقنية التشفير الرقمي هي تقنية تستخدم لحماية البيانات الحساسة والخاصة من الاختراق أو الوصول غير المرغوب فيه. وتعمل ضمن مفهوم تحويل البيانات المفهومة إلى رموز رقمية لتصبح غير قابلة للقراءة والفهم لأي واحد غير المستلم المخول له الوصول إليها. وبالتالي يمكن استخدام تقنية التشفير الرقمي لتأمين البيانات المرسلة عبر الإنترنت أو الشبكات الداخلية أو تخزين البيانات داخل الأجهزة الإلكترونية، وهو شائع في عدة مجالات بما في ذلك التجارة الإلكترونية والخدمات المصرفية عبر الإنترنت والاتصالات السلكية واللاسلكية.

هناك عدة أنواع رئيسية للتشفير والتي تشمل:

1- تشفير النص الواضح (plaintext): هو التشفير الذي يستخدم النص الواضح كمدخل لعملية التشفير دون إجراء أي تعديلات عليه.

2- تشفير التبديل (substitution cipher): وهو نوع من أنواع التشفير الذي يقوم بتعويض كل حرف أو رمز في النص الواضح بحرف آخر أو رمز معين.

3- تشفير الاستبدال (transposition cipher): وهو نوع من أنواع التشفير الذي يقوم بإعادة ترتيب الأحرف أو الرموز في النص الواضح دون تعديل قيمها.

4- التشفير الرقمي (numeric cipher): وهنا يتم استخدام أرقام بدلاً من الحروف لتشفير النصوص.

5- التشفير الأساسي (base64): وهو نوع شائع من التشفير يستخدم لتحويل البيانات النصية إلى شكل يمكن إرساله وتلقيه بطريقة آمنة.

هناك عدة خوارزميات تستخدم في عملية التشفير الرقمي، من أبرزها:

1- خوارزمية RSA: وهي خوارزمية تستخدم في التشفير الرقمي بالمفتاح العام.

2- خوارزمية AES: وهي خوارزمية تستخدم في التشفير الرقمي بالمفتاح السري.

3- خوارزمية Blowfish: وهي خوارزمية تستخدم في التشفير الرقمي بالمفتاح السري.

4- خوارزمية DES: وهي خوارزمية تستخدم في التشفير الرقمي بالمفتاح السري.

5- خوارزمية RC4: وهي خوارزمية تستخدم في التشفير الرقمي بالمفتاح السري.

6- خوارزمية Diffie-Hellman: وهي خوارزمية تستخدم في تبادل المفاتيح للتشفير الرقمي بالمفتاح العام.

العملات الرقمية هي العملات الافتراضية التي تستخدم في المعاملات والتبادلات على الإنترنت. وهي تختلف عن العملات الورقية التي تستخدم في الحياة اليومية، حيث أنها تعتمد على التشفير الرقمي للحفاظ على سرية وأمان المعاملات المالية.

وبشكل عام، يمكن شراء العملات الرقمية من خلال التسجيل في أحد المنصات التداول المتخصصة في شراء وبيع العملات الرقمية، مثل Coinbase و Binance و KuCoin وغيرها. يتم الدفع في بعض الأحيان بعملات أخرى مثل البيتكوين والإيثريوم، ويتم تخزين العملات الرقمية المشتراة في محفظة رقمية خاصة بها.