کدگذاری داده به چه معناست و چه مزایایی دارد؟

در امنیت سایبری، به تبدیل داده از فرمت خواندنی به فرمت رمزگذاری شده، کدگذاری داده می‌گویند. در این حالت داده فقط بعد از رمزگشایی قابل خواندن یا پردازش است.

رمزگذاری اساس امنیت داده را تشکیل می‌دهد و ساده‌ترین و مهم‌ترین روش برای جلوگیری از به سرقت رفتن و خوانده شدن اطلاعات سیستم رایانه توسط کسی است که می‌خواهد از این اطلاعات سوء استفاده کند.

کاربران و شرکت‌های بزرگ به طور گسترده از این روش برای محافظت از اطلاعاتی که بین مرورگر و سرور ارسال می‌شود استفاده می‌کنند. این اطلاعات شامل مواردی اعم از داده‌های پرداخت و اطلاعات شخصی است. ما برای رسیدن به یک الگوی کدگذاری که تنها از طریق توان محاسباتی بزرگ قابل رمزگشایی باشد، به نرم‌افزار رمزگذاری داده (یا الگوریتم کدگذاری داده) احتیاج داریم.

ساز و کار کدگذاری داده

بعد از اینکه داده یا اطلاعات در اینترنت به اشتراک گذاشته می‌شود، از چند شبکه در سراسر دنیا می‌گذرد و بخشی از اینترنت عمومی را می‌سازد. با ورود اطلاعات به اینترنت عمومی، احتمال دستکاری شدن یا به سرقت رفتن آن توسط هکرها بالا می‌رود. کاربر به منظور جلوگیری از این مشکل می‌تواند با نصب نرم‌افزار یا سخت‌افزار، از تبادل امن داده یا اطلاعات مطمئن شود. در امنیت شبکه به این فرایند رمزگذاری می‌گویند.

در رمزگذاری داده متن ساده و قابل فهم برای انسان به متن غیر قابل فهم (یا متن رمزی) تبدیل می‌شود. در واقع باید متن قابل فهم را طوری تغییر دهیم تا تصادفی به نظر برسد. کدگذاری شامل استفاده از کلید رمزنگاری (مجموعه ارزشهای ریاضی) است که ارسال کننده و دریافت کننده بر سر آن توافق دارند. دریافت کننده با استفاده از این کلید داده را رمزگشایی می‌کند تا دوباره به حالت متن ساده و قابل فهم درآید.

هر چه کلید رمزنگاری پیچیده‌تر باشد، کدگذاری امن‌تر است. زیرا احتمال اینکه شخص ثالث بتواند از طریق حمله جستجوی فراگیر (یعنی استفاده از اعداد تصادفی و حدس ترکیب درست) از داده رمزگشایی کند، کمتر می‌شود.

همچنین برای محافظت از گذرواژه نیز از رمزگذاری استفاده می‌شود. روشهای رمزگذاری روی پسورد باعث می‌شود گذرواژه شما به هم بریزد تا توسط هکر قابل فهم نباشد.

رایج‌ترین روش‌های رمزگذاری داده

دو روش شایع در رمزگذاری شامل رمزگذاری متقارن و نامتقارن است. منظور از تقارن، استفاده از یک کلید برای رمزگذاری و رمزگشایی است.

• کلید رمزگذاری متقارن که به آن رمزگذاری کلید خصوصی هم می‌گویند:
  در این روش، از یک کلید برای رمزگذاری و رمزگشایی استفاده می‌شود. به همین دلیل برای کاربر و سیستم‌های بسته مناسب است. در غیر این صورت، کلید باید به دریافت کننده ارسال شود و اگر شخص ثالث، مثل هکر، جلوی این فرایند را بگیرد، خطر دستکاری بالا می‌رود. این روش سریع‌تر از روش نامتقارن است.
• کلید رمزگذاری نامتقارن:
  در این روش از دو کلید مختلف خصوصی و عمومی که به هم متصل شده‌اند استفاده می‌شود. کلیدها در واقع اعداد بزرگی هستند که به هم وصل شده‌اند ولی یکسان نیستند. به همین خاطر از اصطلاح نامتقارن استفاده می‌‌کنیم. کلید خصوصی نزد کاربر مخفی باقی می‌ماند و کلید عمومی یا بین دریافت‌کنندگان قابل اعتماد به اشتراک گذاشته می‌شود یا در دسترس همگان قرار می‌گیرد.

اطلاعاتی که با کلید عمومی دریافت‌کننده رمزگذاری شده باشد، فقط به کمک کلید خصوصی مربوطه قابل رمزگشایی است.

نمونه‌هایی از الگوریتم کدگذاری

از الگوریتم رمزگذاری برای تبدیل داده به متن رمزی استفاده می‌شود. الگوریتم از کلید رمزگذاری برای تبدیل داده به صورت قابل پیش‌بینی استفاده می‌کند تا حتی وقتی داده رمزگذاری شده به صورت تصادفی دیده می‌شود، به کمک کلید رمزگشایی دوباره به متن ساده تبدیل شود.

انواع مختلفی از الگوریتم‌های رمزگذاری برای رسیدن به مقاصد مختلف طراحی شده است. زمانی که الگوریتم‌های قدیمی دیگر امن و قابل اطمینان نباشد، الگوریتم جدید ساخته می‌شود. در ادامه به چند مورد از معروف‌ترین الگوریتم‌های کدگذاری اشاره می‌کنیم:

۱) رمزگذاری DES

DES مخفف استاندارد رمزگذاری داده است. در حال حاضر این الگوریتم رمزگذاری متقارن از مد افتاده و جوابگوی نیازهای دنیای امروز نیست. بنابراین، سایر الگوریتم‌های رمزگذاری از DES پیشی گرفته‌اند.

۲) رمزگذاری ۳DES

۳DES مخفف استاندارد رمزگذاری داده سه گانه است. این الگوریتم از کلید متقارن استفاده می‌کند و منظور از اصطلاح سه گانه این است که داده در فرایند رمزگذاری، سه بار الگوریتم اصلی DES را پشت سر می‌گذارد. این روش به تدریج به حاشیه می‌رود ولی هنوز برای خدمات مالی و دیگر صنایع راه حل مناسبی برای رمزگذاری سخت‌افزار است.

۳) رمزگذاری AES

AES مخفف استاندارد رمزگذاری پیشرفته است که با هدف به روز رسانی الگوریتم DES ایجاد شد. از این الگوریتم بیشتر در برنامه‌های پیام‌رسان مثل سیگنال یا واتس اپ و برنامه آرشیو فایلِ وینزیپ استفاده می‌شود.

۴) رمزگذاری RSA

RSA اولین الگوریتم رمزگذاری نامتقارن بود که در دسترس عموم قرار گرفت. دلیل محبوبیت RSA، طول کلید آن است و از آن برای انتقال امن داده استفاده می‌شود.

RSA مخفف ریوست-شیمر-ادلمن (اسامی ریاضیدانهایی است که اولین بار این الگوریتم را تعریف کردند). RSA به دلیل استفاده از کلیدهای دوگانه، الگوریتم نامتقارن تلقی می‌شود.

۵) رمزگذاری توفیش

توفیش، که از آن در نرم‌افزار و سخت‌افزار استفاده می‌شود، یکی از سریع‌ترین الگوریتم‌ها است. حق امتیاز توفیش به نام کسی ثبت نشده و به همین دلیل به صورت رایگان در اختیار همه قرار دارد. درنتیجه شاهد نصب آن در برنامه‌های رمزگذاری مثل PhotoEncrypt، GPG و نرم‌افزار متن باز معروف یعنی TrueCrypt هستیم.

۶) رمزگذاری RC4

WEP و WPA، پروتکل‌های رمزگذاری متداول در روترهای وایرلس، از این روش استفاده می‌کنند.

RSA و DSA ازجمله الگوریتم‌های رمزگذاری نامتقارن هستند. RC4 و DES روش‌های رمزگذاری متقارن تلقی می‌شوند. علاوه بر الگوریتم‌های رمزگذاری، با معیارهای مشترک (CC) هم روبه‌رو هستیم:

• که استاندارد رمزگذاری نیست بلکه مجموعه دستورالعمل‌های بین‌المللی برای تایید و بررسی ادعای امنیت محصول است.
• هدف از ایجاد دستورالعمل‌های CC، ارزیابی امنیت محصول بدون دخالت و جانبداری شرکت است.
• فروشنده به صورت داوطلبانه محصول را برای ارزیابی ارائه می‌دهد تا تمام یا برخی از ویژگی‌های آن مورد بررسی قرار گیرد.
• در این ارزیابی، ویژگی‌های محصول براساس استانداردهای تعریف شده مورد بررسی قرار می‌گیرد.
• در آغاز، کدگذاری در حیطه معیارهای مشترک قرار نداشت اما روز به روز شاهد حضور بیشتر آن در استانداردهای امنیتی CC هستیم.

فرق بین رمزگذاری ساکن و پویا

راه حلهای رمزگذاری داده مثل نرمافزار رمزگذاری داده رمزگذاری داده ابری بسته به اینکه برای داده ساکن یا پویا طراحی شود طبقهبندی میشود.

• رمزگذاری داده پویا

اگر داده بین دستگاه‌ها در حرکت باشد، پویا تلقی می‌شود. داده حین انتقال، به دلیل نیاز به رمزگشایی قبل از انتقال و آسیب‌پذیری‌های خود روش انتقال، بیشتر در معرض خطر قرار می‌گیرد. رمزگذاری داده حین انتقال، که رمزگذاری سراسری نام دارد، از لو رفتن داده حتی در صورت قطع شدن جلوگیری می‌کند.

• رمزگذاری داده ساکن

اگر داده در حافظه ذخیره شده باشد و به صورت فعال مورد استفاده یا انتقال قرار نگیرد، ساکن تلقی می‌شود. معمولا داده ساکن کمتر از داده پویا در معرض خطر قرار دارد چون ویژگی‌های امنیتی دستگاه مانع از دسترسی می‌شود اما کاملا ایمن نیست. به علاوه، داده ساکن حاوی اطلاعات ارزشمندتری است و به همین دلیل برای سارقین جذابیت بیشتری دارد.

کدگذاری داده ساکن فرصت به سرقت رفتن داده از طریق دستگاه‌های گم یا ربوده شده، به اشتراک گذاشتن گذرواژه یا اجازه دسترسی تصادفی را کاهش می‌دهد. بدین ترتیب، زمان مورد نیاز برای دسترسی به اطلاعات را طولانی‌تر می‌کند و زمان ارزشمندی را در اختیار صاحب داده قرار می‌دهد تا متوجه از دست رفتن اطلاعات، حمله باج‌افزار، اطلاعات پاک شده یا تغییر مدارک شناسایی شود.

یکی از راه‌های محافظت از داده ساکن TDE است. TDE مخفف رمزگذاری داده به صورت شفاف است و میکروسافت، اوراکل و IBM برای رمزگذاری فایل‌های پایگاه اطلاعاتی از این تکنولوژی استفاده می‌کنند. TDE از طریق رمزگذاری پایگاه اطلاعاتی در هارد و رسانه پشتیبان از داده ساکن محافظت می‌کند. TDE از داده پویا محافظت نمی‌کند.

رمزگذاری سراسری چیست؟

رمزگذاری سراسری یکی از اصطلاحاتی است که در حوزه رمزگذاری داده زیاد به گوشتان می‌خورد. به سیستم‌هایی که دو کاربر با در اختیار داشتن کلید قادر به رمزگشایی مکالمه هستند، رمزگذاری سراسری می‌گویند. در این حالت حتی خود ارائه دهنده سرویس نیز به داده رمزگذاری شده دسترسی ندارد.

اطلاعاتی که به صورت سرتاسری رمزگذاری شده قابلیت تنظیم مجدد دارد. مثلا اگر رمز آیفون خود را فراموش کرده باشید، این ویژگی برای دسترسی مجدد به دستگاه ضروری است. در این صورت، نمی‌توانید از هیچ یک از فایل‌های پشتیبان که قبلا رمزگذاری شده استفاده کنید. اما می‌توانید با استفاده از آیتونز دوباره از دستگاه IOS پشتیبان بگیرید و برای اطلاعاتتان گذرواژه جدید بسازید.

شش مزیت اصلی کدگذاری داده

۱) حفظ یکپارچگی داده

هکر فقط اطلاعات را نمی‌دزدد بلکه می‌تواند برای کلاهبرداری، آن را دستکاری کند. اگرچه هکر قهار می‌تواند اطلاعات رمزگذاری شده را دستکاری کند، دریافت کننده متوجه خطا و دستکاری می‌شود و می‌تواند سریع واکنش نشان دهد.

۲) کمک به تقویت قوانین در شرکت‌ها

بسیاری از صنایع، مثل خدمات مالی یا ارائه‌دهندگان خدمات بهداشتی، قوانین سفت و سختی درمورد روش ذخیره و استفاده از اطلاعات مشتری دارند. رمزگذاری به برآورده شدن این استانداردها و اطمینان از رعایت قوانین کمک می‌کند.

۳) محافظت از داده بین دستگاه‌های مختلف

اکثر ما روزانه از دستگاه‌های مختلفی استفاده می‌کنیم و انتقال داده از یک دستگاه به دستگاه دیگر با ریسک همراه است. تکنولوژی رمزگذاری، حتی حین انتقال، به محافظت از داده در دستگاه‌های مختلف کمک می‌کند. استفاده از سایر روش‌های امنیتی مثل احراز هویت پیشرفته باعث جلوگیری از ورود کاربران مشکوک می‌شود.

۴) کمک به انتقال داده به حافظه ابری

روز به روز به تعداد کاربران و موسساتی که اطلاعات خود را در فضای ابری ذخیره می‌کنند اضافه می‌شود. پس امنیت ابری بسیار ضروری است. حافظه رمزگذاری شده به حفظ امنیت داده کمک می‌کند. کاربر باید از رمزگذاری شدن داده حین استفاده و در حالت ساکن اطمینان حاصل کند.

۵) حفظ امنیت دفاتر شغلی در شرکت‌ها

بسیاری از شرکت‌ها، مخصوصا بعد از پاندمی، از خانه کار می‌کنند. این مسئله امنیت سایبری را به خطر می‌اندازد زیرا افراد از موقعیت‌های مکانی مختلف به داده دسترسی دارند. رمزگذاری به جلوگیری از سرقت یا گم شدن تصادفی داده کمک می‌کند.

۶) حفظ مالکیت معنوی

سیستم‌های مدیریت حق دیجیتال به منظور جلوگیری از مهندسی معکوس و استفاده بدون اجازه یا بازتولید مفاد صاحب کپی رایت، داده ساکن را رمزگذاری می‌کنند.

کاربرد کدگذاری داده

اکثر ما هر روز با رمزگذاری روبه‌رو می‌شویم. ازجمله کاربردهای معروف می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. هربار که از خودپرداز استفاده می‌کنید یا خرید اینترنتی انجام می‌دهید، برای محافظت از اطلاعات از رمزگذاری استفاده می‌شود.
2. ایمن‌سازی دستگاه، مثل رمزگذاری لپتاپ.
3. اکثر سایت‌های رسمی از SSL (لایه سوکت امن) استفاده می‌کنند. که درواقع نوعی رمزگذاری داده حین ارسال یا دریافت اطلاعات از سایت است. بدین ترتیب، از دسترسی هکر به داده در حال انتقال جلوگیری می‌شود. به منظور اطمینان از ایمن بودن تراکنش‌های آنلاین، به علامت قفل در قسمت URL و حرف s در https://”” توجه کنید.
4. پیامهای واتس اپ هم رمزگذاری شده و احتمالا یک پوشه رمزگذاری شده در گوشی خود دارید.
5. همچنین می‌توانید با پروتکل‌هایی مثل OpenPGP ایمیل خود را رمزگذاری کنید.
6. VPN (شبکه خصوصی مجازی) از رمزگذاری استفاده می‌کند و هر چیزی که در فضای ابری ذخیره می‌کنید، باید رمزگذاری شود. می‌توانید کل درایو هارد را رمزگذاری کنید و حتی برای تماس تلفنی رمز بگذارید.
7. از رمزگذاری برای اثبات صحت و یکپارچگی اطلاعات با استفاده از امضای دیجیتال کمک گرفته می‌شود. رمزگذاری عضو ضروری مدیریت حق دیجیتال و حفظ کپی است.
8. از رمزگذاری برای پاک کردن اطلاعات هم استفاده می‌شود. از آنجایی که با استفاده از ابزارهای ریکاوری داده می‌توان اطلاعات حذف شده را برگرداند. اگر ابتدا داده را رمزگذاری کنید و کلید را دور بیندازید، تنها چیزی که قابل برگشت است متن رمزی است، نه اطلاعات اصلی.

کدگذاری داده در امنیت سایبری روشی است برای جلوگیری از سرقت یا دستکاری اطلاعات خصوصی. استفاده از آنتی‌ویروس‌های باکیفیت، مانند کسپرسکی که تهدیدهای رایج و پیچیده مثل ویروس، بدافزار، باج‌افزار، برنامه‌های جاسوسی و جدیدترین ترفندهای هکرها را مسدود می‌کند، از دیگر جنبه‌های مهم حفظ امنیت آنلاین است.