Integrity Algorithms - التجزئة، MAC، والتشفير الموثق
رحلة في عالم ضمان سلامة البيانات والتحقق من الهوية عبر دوال التجزئة، رموز المصادقة، وأوضاع التشفير الموثق التي تشكل أساس الأمن الرقمي الحديث.
ما الفرق الرئيسي بين دالة التجزئة (Hash) ورمز المصادقة (MAC)؟
عملية تحويل بيانات من أي حجم إلى قيمة ثابتة الطول تسمى قيمة التجزئة أو البصمة الرقمية.
H("Hello World") = a591a6d4...
تحويل أي نص إلى بصمة رقمية فريدة 256-bit
التجزئة تستخدم لضمان تكامل البيانات (Integrity) وليس للتشفير. لا يمكن استعادة البيانات الأصلية من قيمة التجزئة.
مهما كان حجم المدخلات، المخرجات ذات طول ثابت
مناسبة لمعالجة كميات كبيرة من البيانات
صعوبة إيجاد قيمتين مختلفتين لهما نفس التجزئة
لا يمكن استخراج البيانات الأصلية من قيمة التجزئة
الحالة: غير آمن
الحجم: 160-bit
الحالة: الأكثر استخدامًا
الأحجام: 256, 384, 512-bit
الحالة: للتطبيقات عالية الأمان
الأحجام: 224, 256, 384, 512-bit
مع استخدام Salts للحماية الإضافية
التحقق من سلامة الملفات والبرامج
ربط الكتل في سلاسل الكتل
أشجار Merkle للتحقق من البيانات
قيمة صغيرة تُلحق بالرسالة للتحقق من سلامة الرسالة ومعرفة هوية المرسل باستخدام مفتاح سري.
MAC يستخدم مفتاحًا سريًا بينما التجزئة لا تستخدم أي مفاتيح.
Hash-based MAC - يستخدم دوال التجزئة مثل SHA-256
HMAC(K, M) = H((K ⊕ opad) || H((K ⊕ ipad) || M))
Cipher-based MAC - يعتمد على خوارزميات تشفير الكتل
يعتمد على AES-CBC مع تحسينات
تأمين الاتصالات عبر الإنترنت
الشبكات الخاصة الافتراضية
مصادقة واجهات البرمجة
أنظمة الدفع الآمنة
HMAC-based Key Derivation Function - معيار في TLS 1.3 وبروتوكولات Wi-Fi
أوضاع تشفير تقدم ثلاثة عناصر أمنية في عملية واحدة: التشفير + سلامة البيانات + مصادقة الرسالة.
AEAD يحل مشكلة الجمع بين التشفير والمصادقة التي كانت عرضة للأخطاء في الماضي.
Galois Counter Mode - سريع جدًا ويعتمد على عمليات Galois
Counter with CBC-MAC - يجمع بين CTR وCBC-MAC
تقنية خاصة لحماية مفاتيح التشفير أثناء النقل أو التخزين.
آلية تضمن ثلاثة عناصر أمنية: سلامة الرسالة، هوية المرسل، وعدم الإنكار.
التوقيع الرقمي يستخدم المفاتيح غير المتماثلة ويمكن التحقق منه علنيًا، بينما MAC يستخدم مفتاحًا سريًا مشتركًا.
Digital Signature Algorithm - يعتمد على مشكلة اللوغاريتم المتقطع
Elliptic Curve DSA - نسخة مطورة باستخدام المنحنيات الإهليلجية
Probabilistic Signature Scheme - توقيع RSA محسن
توقيع بسيط وكفؤ - مستخدم في Bitcoin Taproot
| الخوارزمية | الأساس الرياضي | حجم التوقيع | الكفاءة | التطبيقات |
|---|---|---|---|---|
| DSA | اللوغاريتم المتقطع | 320-bit | متوسطة | SSH, أنظمة قديمة |
| ECDSA | المنحنيات الإهليلجية | 512-bit | عالية | Blockchain, TLS, الهواتف |
| RSA-PSS | تحليل الأعداد | 2048-bit | منخفضة | التطبيقات العامة |
| Schnorr | اللوغاريتم المتقطع | 64-byte | عالية جدًا | Bitcoin, الأنظمة الحديثة |
توقيع الشهادات الرقمية للمواقع
التحقق من تحديثات الأنظمة
العقود والوثائق الرسمية
توقيع المعاملات في البلوك تشين
| التقنية | سلامة البيانات | المصادقة | التشفير | عدم الإنكار | الاستخدام النموذجي |
|---|---|---|---|---|---|
| التجزئة فقط | ✔ | ✖ | ✖ | ✖ | مقارنة الملفات، التحقق من التحميل |
| MAC (HMAC/CMAC) | ✔ | ✔ | ✖ | ✖ | الشبكات، واجهات API، VPN |
| AEAD (GCM/CCM) | ✔ | ✔ | ✔ | ✖ | HTTPS، اتصالات آمنة، IoT |
| التوقيع الرقمي | ✔ | ✔ | ✖ | ✔ | الشهادات الرقمية، العقود، Blockchain |