رمزنگاری متقارن چیست؟

رمزنگاری متقارن نوعی رمزگذاری است که در آن فقط یک کلید ( یک کلید مخفی ) برای رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات الکترونیکی استفاده می‌شود. اشخاصی که از طریق رمزگذاری متقارن در حال برقراری ارتباط هستند باید کلید را مبادله کنند تا در فرآیند رمزگشایی قابل استفاده باشند. این روش رمزگذاری با رمزگذاری نامتقارن تفاوت دارد که در آن از یک جفت کلید ، یک کلید عمومی و کلید خصوصی برای رمزگذاری و رمزگشایی پیام‌ها استفاده می‌شود.

هنگامی که گیرنده در نظر گرفته شده ، دارای کلید دارای پیام باشد ، الگوریتم عملکرد خود را معکوس می‌کند تا این پیام به شکل اصلی و قابل درک برگردد. کلید مخفی که فرستنده و گیرنده هر دو استفاده می‌کنند می‌تواند یک رمز عبور / کد خاص باشد یا می‌تواند رشته ای تصادفی از حروف یا اعدادی باشد که توسط یک تولید کننده عدد تصادفی ایمن تولید شده است (RNG). برای رمزگذاری در سطح بانکی ، کلیدهای متقارن باید با استفاده از RNG ایجاد شوند که مطابق با استانداردهای صنعت ، مانند FIPS 140-2 تأیید شود.

انواع الگوریتم رمزنگاری متقارن

الگوریتم‌های بلاک : طول بیت‌ها با استفاده از یک کلید مخفی خاص در بلوک‌های داده‌های الکترونیکی رمزگذاری می‌شوند. با رمزگذاری داده‌ها ، سیستم در انتظار بلوک‌های کامل ، داده‌ها را در حافظه خود نگه می‌دارد.

الگوریتم‌های جریان : به جای اینکه در حافظه سیستم نگه داشته شود ، داده‌ها رمزگذاری می‌شوند.

برخی از نمونه‌های الگوریتم‌های رمزگذاری متقارن عبارتند از:

AES ( استاندارد رمزگذاری پیشرفته )

DES ( استاندارد رمزگذاری داده‌ها )

IDEA ( الگوریتم رمزگذاری داده‌های بین المللی )

Blowfish ( جایگزین قطره برای DES یا IDEA )

RC4 (Rivest Cipher 4)

RC5 (Rivest Cipher 5)

RC6 (Rivest Cipher 6)

AES ، DES ، IDEA ، Blowfish ، RC5 و RC6 رمزگذارهای الگوریتم بلاک هستند. RC4 رمزنگاری جریان است.

DES:  (Data Encryption Standard)

در پردازش‌های  “مدرن” ، DES اولین رمزگذاری استاندارد برای تأمین امنیت ارتباطات الکترونیکی است و در تغییرات ( به عنوان مثال 3DES 2-key یا 3-key ) استفاده می‌شود. DES اصلی، به دلیل قدرت پردازش رایانه‌های مدرن دیگر استفاده نمی‌شود زیرا بسیار ضعیف تلقی می‌شود. با این حال ، 3DES هنوز هم به طور گسترده ای در کارت‌های تراشه EMV استفاده می‌شود.

AES: (Advanced Encryption Standard)

رایج‌ترین الگوریتم متقارن ، استاندارد رمزگذاری پیشرفته ( AES ) است که در ابتدا با نام Rijndael شناخته می‌شد. این استانداردی است كه توسط موسسه ملی استاندارد و فناوری آمریكا در سال 2001 برای رمزنگاری داده‌های الکترونیکی اعلام شده و در ایالات متحده US PUB 197 تعیین شده است. این استاندارد DES را پشت سر می‌گذارد كه از سال 1977 مورد استفاده قرار گرفته است. تحت NIST ، رمزگذاری AES دارای اندازه بلوک 128 بیت است ، اما می‌تواند دارای سه طول کلیدی مختلف باشد که با AES-128 ، AES-192 و AES-256 نشان داده شده است.

رمزنگاری متقارن برای چه مواردی استفاده می‌شود؟

در حالی که رمزگذاری متقارن روشی قدیمی برای رمزگذاری است ، سریعتر و کارآمدتر از رمزگذاری نامتقارن است که به دلیل مشکلات عملکرد با اندازه داده‌ها و استفاده از پردازنده‌های سنگین ، شبکه‌ها را متضرر می‌کند. با توجه به عملکرد بهتر و سرعت سریعتر رمزگذاری متقارن ( در مقایسه با نامتقارن ) ، رمزنگاری متقارن معمولاً برای رمزگذاری تعداد بالا  به عنوان مثال رمزگذاری مقادیر زیادی از داده‌ها استفاده می‌شود. برای رمزگذاری پایگاه داده در مورد یک بانک اطلاعاتی ، کلید مخفی فقط برای رمزگذاری یا رمزگشایی در اختیار پایگاه داده است.

الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن در روش‌های VPN  کاربرد دارند. به دلیل سرعت و پردازش کمتر CPU نسبت به رمزنگاری نامتقارن، بخش عمده داده‌های خود را با روش متقارن رمزنگاری می‌کنیم .

توجه داریم که هر چی کلید پیچیده تر باشد رمزگشایی برای کسی که کلید را ندارد نیز سخت تر است. در VPN ها نکته ای که بسیار قابل توجه است ، طول ککلید است. هر چه طول کلید بیشتر باشد امنیت بیشتری دارد.معمولا  طول کلید‌ها از128 تا 256 است.کمترین مقدار برای طول کلید حداقل باید 128 بیت  باشد ، تا امنیت  رمزنگاری متقارن لحاظ شود.

هرچه طول کلید بیشتر باشد امنیت بیشتر خواهد بود.

برخی از نمونه‌هایی که در آن از رمزنگاری متقارن استفاده می‌شود عبارتند از:

• برنامه‌های پرداخت ، مانند معاملات کارت که در آن باید PII محافظت شود تا از سرقت هویت یا اتهامات کلاهبرداری جلوگیری شود.
• اعتبار برای تأیید اینکه فرستنده پیام چه کسی است که ادعا می‌کند تایید شده است.
• تولید شماره‌های تصادفی

مدیریت کلیدی برای رمزنگاری متقارن – آنچه باید در نظر بگیریم

متأسفانه ، رمزگذاری متقارن با اشکالات خاص خود همراه است. ضعیف‌ترین نقطه آن جنبه‌های مدیریت کلیدی آن از جمله موارد زیر است:

• فرسودگی کلیدی

در رمزگذاری متقارن ایرادی که وجود دارد این است که  در آن هر استفاده از کلید ، اطلاعاتی را فاش می‌کند که می‌تواند توسط مهاجمی برای بازسازی کلید استفاده شود. برای حل این مساله باید  با استفاده از یک سلسله مراتب کلیدی برای اطمینان از عدم استفاده بیش از حد از کلیدهای رمزگذاری اصلی یا کلید و چرخش مناسب کلیدهایی که حجم رمزگذاری داده‌ها را انجام می‌دهند  را مخفی کرد.

• داده‌های انتسابی

بر خلاف گواهینامه‌های نامتقارن (کلید عمومی) ، کلیدهای متقارن دارای ابرداده جاسازی شده برای ضبط اطلاعاتی مانند تاریخ انقضا یا لیست کنترل دسترسی نیستند.

مسئله اخیر تا حدودی توسط استانداردهایی مانند ANSI X9-31 مورد استفاده قرار می‌گیرد كه در آن كلیدی می‌تواند به اطلاعات مربوط به استفاده از آن متصل شود. اما برای كنترل كامل در مورد كلیدی كه می‌توان از آن استفاده كرد و چه زمانی می‌توان از آن استفاده كرد ، یك سیستم مدیریت كلیدی لازم است.

• فراخوان جدید برای اقدام مدیریت کلیدی در مقیاس بزرگ

در جایی که فقط چند کلید در یک طرح نقش دارند (دهها تا صدها نفر پایین) ،  می‌توان از طریق دستی ، فعالیتهای انسانی با آنها اداره شود. با این حال ، در مقیاس بزرگ ، ردیابی انقضا و تنظیم چرخش کلیدها به سرعت غیر عملی می‌شود.

استقرار کارت پرداخت EMV را در نظر بگیرید: میلیون‌ها کارت ضرب شده توسط چندین کلید در هر کارت به یک سیستم اختصاصی و سیستم مدیریت کلید نیاز دارند.

رمزنگاری متقارن در مقابل رمزنگاری نامتقارن

• تفاوت اصلی بین این دو روش رمزگذاری در این است که الگوریتم‌های رمزگذاری نامتقارن از دو کلید متفاوت اما مرتبط استفاده می‌کنند – یکی از کلیدهای رمزگذاری داده‌ها و کلید دیگر برای رمزگشایی آن – در حالی که رمزگذاری متقارن از همان کلید برای انجام هر دو رمزگذاری استفاده می‌کند.
• تفاوت دیگر بین رمزگذاری نامتقارن و متقارن ، طول کلیدها است. در رمزنگاری متقارن ، طول کلیدها – که بطور تصادفی انتخاب می‌شوند – بسته به سطح امنیت مورد نیاز ، معمولاً با اندازه 128 بیت یا 256 بیت تنظیم می‌شوند. با این حال ، در رمزگذاری نامتقارن ، باید بین کلیدهای عمومی و خصوصی رابطه ریاضی برقرار شود. از آنجا که هکرها به طور بالقوه می‌توانند از این الگوی برای شکستن رمزگذاری سوء استفاده کنند ، کلیدهای نامتقارن برای ارائه همان سطح امنیتی بسیار طولانی تر نیاز دارند. تفاوت در طول کلیدها چنان آشکار است که یک کلید نامتقارن 2048 بیتی و یک کلید متقارن 128 بیتی ، تقریباً از نظر امنیتی برابر است.
• علاوه بر این ، رمزگذاری نامتقارن کندتر از رمزگذاری متقارن است ، که سرعت اجرای سریع تری دارد.

سخن پایانی

حفظ سیستم‌های رمزگذاری متقارن در مقیاس بزرگ یک کار بسیار چالش برانگیز است. این امر به ویژه هنگامی صادق است که بخواهیم وقتی معماری سازمانی و / یا فناوری اطلاعات به صورت غیر متمرکز / جغرافیایی توزیع شود ، به امنیت و حسابرسی در سطح بانکی دست یابیم.

بیشتر بخوانید:

• کلید عمومی چیست ؟ 
• کلید خصوصی چیست؟
• 13 اشتباه رایج در زمینه ارز‌های دیجیتال
• تهیه کیف پول ارز دیجیتال
• راهکارهای حفظ امنیت در صرافی‌های ارز دیجیتال
• 4 توصیه جهت امنیت ارزهای دیجیتال