تشفير المفتاح العام

ما هو تشفير المفتاح العام في عالم الكريبتو؟

تشفير المفتاح العام أسلوب تشفيري يستخدم مفتاحًا عامًا لتشفير البيانات ومفتاحًا خاصًا مطابقًا لفك تشفيرها.

في العملات المشفرة، يُعد تشفير المفتاح العام جزءًا من منظومة التشفير بالمفتاح العام الأوسع، التي تشمل أيضًا التوقيعات الرقمية وأزواج مفاتيح المحافظ والاتصالات الآمنة وهوية البلوكشين.

يعرّف مسرد NIST للتشفير بالمفتاح العام هذا النوع من التشفير بأنه تشفير يستخدم مفتاحين منفصلين؛ إذ يمكن لأحدهما تشفير البيانات أو التحقق من توقيع، بينما يمكن للآخر فك تشفير البيانات أو إنشاء توقيع.

الفكرة ببساطة هي إمكان مشاركة أحد المفتاحين علنًا، مع ضرورة إبقاء المفتاح الآخر سريًا.

إذا أرادت Alice إرسال رسالة مشفرة إلى Bob، فيمكنها تشفير الرسالة باستخدام المفتاح العام الخاص بـ Bob.

ومن المفترض أن يكون المفتاح الخاص المطابق لدى Bob وحده قادرًا على فك تشفير الرسالة.

يختلف ذلك كثيرًا عن نظام كلمات المرور العادي، حيث قد يحتاج الطرفان إلى معرفة السر نفسه.

تكمن قوة تشفير المفتاح العام في إمكان تلقي البيانات المشفرة من دون الحاجة إلى مشاركة مفتاح سري مسبقًا عبر قناة خاصة.

في عالم الكريبتو، تدعم هذه الفكرة الاتصالات الآمنة للمحافظ والنسخ الاحتياطية المشفرة وأدوات الخصوصية والرسائل المشفرة وواجهات API الآمنة وأمن الإنترنت المرتبط بخدمات البلوكشين.

لكن معظم معاملات البلوكشين العامة لا تكون مشفرة افتراضيًا، لأن بيانات المعاملات تكون عادةً مرئية للشبكة.

آلية عمل تشفير المفتاح العام

يبدأ تشفير المفتاح العام بإنشاء زوج من المفاتيح.

يتكون الزوج من مفتاح عام ومفتاح خاص.

يمكن مشاركة المفتاح العام مع أشخاص أو تطبيقات أو خوادم أو بروتوكولات أخرى.

ويجب أن يظل المفتاح الخاص سريًا، لأنه يتيح لمالكه فك تشفير البيانات أو إثبات التحكم في الأنظمة التشفيرية ذات الصلة.

عندما يريد شخص إرسال رسالة مشفرة، يستخدم المفتاح العام للمستلم لتشفير البيانات.

تُسمى النتيجة المشفرة «النص المشفر» (ciphertext).

يمكن نقل النص المشفر عبر الإنترنت أو حفظه في قاعدة بيانات أو تخزينه في نظام تخزين من دون كشف الرسالة الأصلية.

بعد ذلك، يستخدم المستلم المفتاح الخاص المطابق لفك تشفير النص المشفر وإعادته إلى بيانات مقروءة.

في النظام المصمم على نحو سليم، يُفترض ألا يتمكن من لا يملك المفتاح الخاص من قراءة الرسالة.

يشكل هذا التدفق أحادي الاتجاه من المفتاح العام إلى الخاص أساس تشفير المفتاح العام.

تشفير المفتاح العام مقابل التوقيعات الرقمية

يستخدم كل من تشفير المفتاح العام والتوقيعات الرقمية مفاتيح عامة وخاصة، لكنهما يعالجان مشكلتين مختلفتين.

يحمي تشفير المفتاح العام سرية المعلومات.

أما التوقيعات الرقمية فتحمي صحة البيانات وسلامتها.

في التشفير، يستخدم المرسل المفتاح العام للمستلم لإخفاء البيانات، ثم يستخدم المستلم المفتاح الخاص لقراءتها.

وفي التوقيع الرقمي، يستخدم الموقّع مفتاحًا خاصًا لتوقيع البيانات، ويستخدم الآخرون المفتاح العام للتحقق من التوقيع.

يصف مسرد NIST للتوقيعات الرقمية التوقيع الرقمي بأنه عملية غير متماثلة يوقع فيها المفتاح الخاص البيانات ويتحقق المفتاح العام من التوقيع.

هذا الفرق مهم لأن محافظ العملات المشفرة تستخدم أزواج المفاتيح أساسًا لتوقيع المعاملات، لا لتشفير التحويلات العادية.

توضح وثائق معاملات Ethereum الرسمية أن المعاملات تعليمات موقعة تشفيريًا صادرة عن الحسابات.

يثبت التوقيع أن مالك المحفظة أجاز المعاملة، بينما يخفي التشفير المعلومات عن الأشخاص الذين لا ينبغي لهم الاطلاع عليها.

تشفير المفتاح العام مقابل التشفير المتماثل

يختلف تشفير المفتاح العام أيضًا عن التشفير المتماثل.

يستخدم التشفير المتماثل المفتاح السري نفسه لتشفير البيانات وفك تشفيرها.

أما تشفير المفتاح العام فيستخدم مفتاحًا للتشفير ومفتاحًا مطابقًا مختلفًا لفك التشفير.

عادةً ما يكون التشفير المتماثل أسرع وأنسب لتشفير كميات كبيرة من البيانات.

ويكون تشفير المفتاح العام عادةً أنسب لتبادل المفاتيح بأمان والمصادقة وإرسال أسرار إلى شخص من دون الحاجة إلى مشاركة كلمة مرور مسبقًا.

غالبًا ما تجمع الأنظمة الآمنة الحديثة بين الطريقتين.

فعلى سبيل المثال، يمكن للتشفير بالمفتاح العام أن يساعد طرفين على الاتفاق على سر مشترك، ثم يحمي التشفير المتماثل تدفق البيانات الأكبر.

يوضح دليل Cloudflare لتشفير المفتاح العام أن عمليات TLS التمهيدية تستخدم التشفير بالمفتاح العام لمصادقة الخوادم وتبادل المعلومات اللازمة لإنشاء مفاتيح الجلسات.

هذا التصميم الهجين شائع لأنه يجمع بين إعداد آمن وتشفير فعّال.

وقد يظهر النمط العام نفسه في تطبيقات الكريبتو عندما تحتاج المحافظ والتطبيقات والخوادم إلى اتصالات آمنة.

أهمية تشفير المفتاح العام في العملات المشفرة

يكتسب تشفير المفتاح العام أهمية في العملات المشفرة لأن المستخدمين يديرون الأصول الرقمية عبر البرامج والشبكات والمحافظ وواجهات API والبيانات الخاصة.

قد يحتاج المستخدم إلى حماية النسخ الاحتياطية للمحفظة أو تخزين عبارة الاسترداد أو الرسائل الخاصة أو مفاتيح API أو وثائق الهوية أو تعليمات المعاملات أو السجلات خارج السلسلة.

قد تكون البلوكشين عامة، لكن هذا لا يعني أن كل المعلومات المرتبطة بالكريبتو ينبغي أن تكون عامة.

على سبيل المثال، قد يحتاج مقدم خدمات الحفظ إلى اتصال مشفر بين الأنظمة الداخلية.

وقد يحتاج تطبيق المحفظة إلى تشفير البيانات محليًا قبل حفظها على الجهاز.

وقد يحتاج تطبيق لامركزي إلى حماية بيانات المستخدم المخزنة خارج السلسلة.

وقد تحتاج أداة تركز على الخصوصية إلى التشفير لتمكين مستخدمين محددين من الاطلاع على معلومات معينة دون كشفها للجميع.

يساعد تشفير المفتاح العام على إنشاء اتصالات آمنة في مثل هذه الحالات.

كما يساعد المستخدمين على فهم سبب إمكان مشاركة المفاتيح العامة في بعض الحالات، في حين يجب عدم كشف المفاتيح الخاصة مطلقًا.

من دون تشفير قوي، سيكون استخدام الكريبتو بأمان عبر الإنترنت المفتوح أصعب بكثير.

تشفير المفتاح العام ومحافظ العملات المشفرة

تستخدم محافظ العملات المشفرة مفاتيح عامة وخاصة، لكن معاملات المحافظ تعتمد عادةً على التوقيعات الرقمية لا على التشفير.

توضح وثائق حسابات Ethereum أن الحسابات المملوكة خارجيًا تتكون من أزواج مفاتيح عامة وخاصة، وأن المفاتيح الخاصة توقع المعاملات.

وتوضح صفحة المحافظ في دليل مطوري Bitcoin أن برامج المحافظ تنشئ مفاتيح عامة لاستلام Bitcoin، وتستخدم المفاتيح الخاصة المقابلة لإنفاقه.

وهذا يعني أن المفتاح الخاص للمحفظة يثبت عادةً صلاحية الإنفاق.

لكنه لا يفك عادةً تشفير سجل المعاملات على بلوكشين عامة.

تكون معظم بيانات معاملات Bitcoin وEthereum مرئية على السلسلة، لأن البلوكشين العامة تعتمد على التحقق المشترك.

عندما يرسل المستخدم عملات مشفرة، تُبث المعاملة إلى الشبكة كي تتحقق منها العُقد.

ويوقع المستخدم المعاملة بمحفظته لإثبات الإذن بها.

لذلك، ينبغي للمستخدمين ألا يفترضوا أن تحويل البلوكشين خاص لمجرد استخدام التشفير فيه.

يمكن للتشفير إثبات الملكية، لكنه لا يخفي تلقائيًا جميع بيانات المعاملات.

تشفير المفتاح العام وعناوين المحافظ

يرتبط عنوان المحفظة بالتشفير بالمفتاح العام، لكنه لا يكون عادةً عنوانًا لتشفير المفتاح العام بالمعنى الدقيق.

في كثير من شبكات البلوكشين، يُشتق عنوان المحفظة من مفتاح عام أو من بيانات تشفيرية ذات صلة.

يُستخدم العنوان عادةً لاستلام الأموال.

أما المفتاح العام فيُستخدم للتحقق من التوقيعات أو في عمليات تشفيرية ذات صلة.

يمكن للمستخدم مشاركة عنوان محفظته لاستلام العملات المشفرة، لكن ذلك لا يعني أن المرسل يشفر الأموال باستخدام هذا العنوان.

تحدّث تحويلات البلوكشين سجلًا عامًا بدلًا من إرسال ملف مشفر من شخص إلى آخر.

هذا الفرق مهم للمبتدئين.

إرسال العملات المشفرة إلى عنوان ليس كإرسال بيانات مشفرة إلى مفتاح عام.

يشير عنوان المحفظة إلى المكان الذي يمكن إسناد القيمة إليه على السلسلة، بينما يحمي تشفير المفتاح العام المعلومات بحيث لا يقرأها إلا حامل المفتاح الخاص.

يستخدم المفهومان التشفير القائم على المفاتيح، لكن لكل منهما غرض مختلف.

تشفير المفتاح العام وHTTPS

يؤدي تشفير المفتاح العام دورًا مهمًا في HTTPS، الذي يحمي المواقع والخدمات التي يستخدمها مستخدمو الكريبتو يوميًا.

عندما يزور المستخدم موقع محفظة أو صفحة وثائق أو مستكشف بلوكشين أو لوحة تحليلات أو بوابة حفظ، يستخدم الاتصال غالبًا بروتوكول TLS.

يحدد مواصفات IETF لـ TLS 1.3 بروتوكول TLS الحديث المستخدم لتأمين الاتصالات عبر الإنترنت.

يستخدم TLS أساليب المفتاح العام أثناء المصافحة للمساعدة على إنشاء مفاتيح جلسة آمنة.

وبعد إنشاء مفاتيح الجلسة، يحمي التشفير المتماثل عادةً البيانات الفعلية.

تكتسب هذه المسألة أهمية لأن مستخدمي الكريبتو يتعاملون كثيرًا مع أنظمة عالية القيمة عبر المتصفحات وتطبيقات الهاتف.

إذا لم يكن الاتصال آمنًا، فقد يحاول مهاجم قراءة البيانات أو تعديلها أو إعادة توجيهها.

لا يضمن HTTPS أن مشروع الكريبتو صادق.

فقد يستخدم موقع احتيالي HTTPS لنطاقه المزيف.

ينبغي للمستخدمين التحقق من الاتصال الآمن ومن اسم النطاق الصحيح قبل ربط محفظة أو تنزيل برنامج.

تشفير المفتاح العام وحماية عبارة الاسترداد

تُعد عبارات الاسترداد من أكثر أنواع بيانات الكريبتو حساسية.

يمكن لعبارة الاسترداد في كثير من الأحيان إعادة إنشاء مفاتيح خاصة عديدة داخل المحفظة.

قد يساعد تشفير المفتاح العام على حماية النسخ الاحتياطية لعبارات الاسترداد عند استخدامه على النحو الصحيح، لكن ينبغي ألا يمنح المستخدمين شعورًا زائفًا بالأمان.

إذا شفرت المحفظة نسخة احتياطية محلية، فإن مستوى الأمان يعتمد على طريقة التشفير وقوة كلمة المرور وأمان الجهاز ومكان حفظ النسخة الاحتياطية.

إذا رفع المستخدم نسخة احتياطية مشفرة إلى التخزين السحابي باستخدام كلمة مرور ضعيفة، فقد تظل النسخة معرضة للخطر.

وإذا أدخل المستخدم عبارة الاسترداد في صفحة تصيد احتيالي، فلن يفيد التشفير لأن السر كُشف بالفعل.

يجب ألا يشارك المستخدمون عبارات الاسترداد أو المفاتيح الخاصة أو كلمات الاسترداد مع أي موقع أو حساب دعم.

يمكن لتشفير المفتاح العام حماية البيانات المخزنة أو المنقولة، لكنه لا يحمي الأسرار التي يكشفها المستخدمون للمهاجمين طوعًا.

بالنسبة إلى الحيازات مرتفعة القيمة، قد تكون النسخ الاحتياطية غير المتصلة بالإنترنت ومحافظ الأجهزة والمحافظ متعددة التوقيع والتخطيط الدقيق للاسترداد أكثر أمانًا من الاعتماد على الملفات المشفرة وحدها.

التشفير أداة، وليس خطة حفظ متكاملة.

تشفير المفتاح العام والرسائل المشفرة

قد تكون الرسائل المشفرة مفيدة في عالم الكريبتو، إذ يحتاج المستخدمون والفرق والمنظمات المستقلة اللامركزية والمطورون والمؤسسات كثيرًا إلى تبادل معلومات حساسة.

تشمل الأمثلة تعليمات الخزينة ومسودات الحوكمة والإفصاحات الأمنية ورسائل التنسيق الخاصة ووثائق الهوية والتفاصيل التشغيلية.

يمكن لتشفير المفتاح العام أن يتيح إرسال رسالة لا يستطيع قراءتها إلا المستلم المقصود.

تستخدم بعض أنظمة المراسلة التشفير بالمفتاح العام لإنشاء جلسات آمنة، ثم تستخدم التشفير المتماثل لمحتوى الرسائل.

يشبه ذلك النموذج الهجين المستخدم في كثير من أنظمة الاتصال الآمنة.

تكتسب الرسائل المشفرة أهمية خاصة في مجتمعات الكريبتو، لأن المهاجمين غالبًا ما يراقبون القنوات العامة بحثًا عن أهداف.

لكن ينبغي عدم استخدام الرسائل المشفرة لمشاركة عبارات الاسترداد أو المفاتيح الخاصة بلا مبالاة.

قد تصبح المحادثة المشفرة غير آمنة إذا تعرض الجهاز للاختراق أو استولى مهاجم على حساب المستلم.

القاعدة الأكثر أمانًا هي عدم إرسال المفاتيح الخاصة وعبارات الاسترداد عبر قنوات المراسلة العادية مطلقًا.

قد يقلل التشفير المخاطر، لكنه لا يعالج عادات مشاركة الأسرار السيئة.

تشفير المفتاح العام والتخزين اللامركزي

يمكن لأنظمة التخزين اللامركزي استخدام التشفير لحماية بيانات المستخدم قبل تخزينها عبر الشبكات الموزعة.

إذا خُزنت البيانات علنًا أو عبر عدد كبير من العُقد، يصبح التشفير ضروريًا لحماية الخصوصية.

يمكن للمستخدم تشفير ملف محليًا قبل رفعه، بحيث لا يرى مزودو التخزين سوى النص المشفر.

بعد ذلك، يمكن للمستخدم مشاركة صلاحية فك التشفير مع أشخاص محددين باستخدام أساليب المفتاح العام أو مفاتيح وصول مشفرة.

يمكن لهذا النموذج دعم الملفات الخاصة والبيانات الوصفية المرتبطة بـNFT ووثائق DAO وبيانات الهوية وأرشيفات الأبحاث وسجلات التطبيقات.

لكن يجب على المستخدمين معرفة الجهة التي تتحكم بمفتاح فك التشفير.

إذا فقد المستخدم مفتاح فك التشفير، فقد تصبح البيانات المشفرة غير قابلة للقراءة إلى الأبد.

وإذا تسرب المفتاح، فقد يتمكن أي شخص يملك النص المشفر والمفتاح من قراءة البيانات.

لا يعني التخزين اللامركزي تلقائيًا أن التخزين خاص.

تعتمد الخصوصية على التشفير وإدارة المفاتيح والتحكم في الوصول والتصميم الآمن للتطبيق.

تشفير المفتاح العام وعملات الخصوصية

تستخدم بعض أنظمة الكريبتو التي تركز على الخصوصية تقنيات مرتبطة بالتشفير لإخفاء تفاصيل المعاملات أو تقييد الوصول إليها.

وقد تستخدم هذه الأنظمة مفاتيح العرض أو العناوين الخفية أو الالتزامات أو براهين المعرفة الصفرية أو أدوات خصوصية أخرى، بحسب البروتوكول.

قد يكون تشفير المفتاح العام جزءًا من آلية تمكين مستخدمين محددين من الوصول إلى معلومات المعاملات الخاصة.

فعلى سبيل المثال، قد تتيح المحفظة لمالكها فك تشفير تفاصيل معينة للمعاملات، بينما لا يرى الآخرون سوى بيانات عامة محدودة.

يختلف التصميم الدقيق باختلاف البروتوكول، لذلك ينبغي ألا يفترض المستخدمون أن جميع أنظمة الخصوصية تعمل بالطريقة نفسها.

تخفي بعض الأنظمة المبالغ، وبعضها يخفي المستلمين أو المرسلين، بينما تستخدم أنظمة أخرى مجموعات مختلفة من تقنيات الخصوصية.

قد تترتب على الخصوصية أيضًا تحديات تتعلق بالامتثال وسهولة الاستخدام.

ينبغي للمستخدمين فهم القواعد المحلية والمخاطر الخاصة بالبروتوكول قبل استخدام أدوات الخصوصية.

الفكرة الأساسية هي أن التشفير يساعد على التحكم في هوية من يمكنه قراءة المعلومات، بينما تظل البلوكشين قادرة على تطبيق قواعد التحقق.

يشكل تحقيق التوازن بين الخصوصية والتحقق أحد أصعب تحديات التصميم في عالم الكريبتو.

تشفير المفتاح العام والعقود الذكية

لا تستطيع العقود الذكية عادةً إبقاء البيانات العادية على السلسلة سرية، لأن البلوكشين العامة مصممة للتحقق الشفاف.

إذا خُزنت البيانات مباشرةً على سلسلة عامة، فيمكن للجميع عادةً قراءتها.

قد يساعد تشفير المفتاح العام عندما تتفاعل العقود الذكية مع بيانات مشفرة خارج السلسلة أو التزامات بالنص المشفر.

فعلى سبيل المثال، قد يشفر المستخدم بيانات خاصة خارج السلسلة، ولا يخزن على السلسلة سوى تجزئة أو مؤشر أو مرجع مشفر.

قد يدير العقد قواعد الوصول أو المدفوعات أو الملكية أو الأذونات، بينما تظل البيانات الخاصة الفعلية مشفرة في مكان آخر.

تستخدم بعض التصاميم المتقدمة التشفير بعتبة أو آليات الالتزام والكشف أو براهين المعرفة الصفرية للحد من تسرب المعلومات.

تفيد هذه التصاميم في المزادات المغلقة والتصويت الخاص والألعاب وأنظمة الهوية وأسواق البيانات السرية.

لكن التشفير في أنظمة العقود الذكية صعب، لأن المفاتيح والتوقيت والتنفيذ العلني قد تؤدي إلى تسرب المعلومات.

ينبغي للمطورين تجنب وضع الأسرار مباشرةً في مساحة تخزين العقود الذكية العامة.

يجب التعامل مع كل ما يوضع على بلوكشين عامة على أنه علني، ما لم يكن البروتوكول مصممًا خصيصًا لحمايته.

تشفير المفتاح العام وDAO

يمكن لمنظمات DAO استخدام تشفير المفتاح العام لحماية التنسيق الحساس من دون إخفاء القرارات النهائية على السلسلة.

قد تحتاج DAO إلى مناقشات خاصة بشأن التقارير الأمنية أو المستندات القانونية أو المنح أو الرواتب أو بيانات اعتماد التصويت أو عمليات الخزينة.

قد يساعد الاتصال المشفر على قصر الوصول على الأعضاء المعتمدين.

كما يمكن للملفات المشفرة حماية المقترحات السرية قبل نشرها علنًا.

ويمكن لتشفير المفتاح العام أيضًا توزيع المعلومات الخاصة على عدد كبير من أعضاء DAO من دون استخدام كلمة مرور مشتركة واحدة.

لكن على DAO إدارة تغيّر العضوية بعناية.

إذا غادر أحد الأعضاء، فقد تحتاج DAO إلى تدوير المفاتيح أو تغيير أذونات الوصول.

إذا سبق مشاركة ملفات مشفرة مع ذلك العضو، فلن تتمكن DAO بسهولة من سحب الوصول إلى البيانات التي فك تشفيرها بالفعل.

يساعد التشفير على التحكم في الوصول، لكن الحوكمة والإجراءات التشغيلية تظل مهمة.

قد تتسرب المعلومات من DAO سيئة الإدارة للمفاتيح حتى إن استخدمت تشفيرًا قويًا.

تشفير المفتاح العام ومفاتيح API

يستخدم مطورو الكريبتو مفاتيح API كثيرًا لخدمات العُقد وأدوات التحليلات والحفظ وأنظمة المدفوعات ومزودي البيانات.

يجب حماية مفاتيح API، إذ قد يستخدمها المهاجمون للوصول إلى الخدمات أو استنزاف الحصص أو إساءة استخدام الأذونات.

قد يساعد تشفير المفتاح العام على حماية مفاتيح API عند تخزينها أو مشاركتها أو نقلها بين الأنظمة.

فعلى سبيل المثال، قد يشفر فريق من المطورين الأسرار قبل تخزينها في نظام الإعدادات.

وقد يستخدم خادم أساليب المفتاح العام لإنشاء اتصال مشفر قبل إرسال بيانات حساسة.

تستخدم بعض أنظمة البنية التحتية الشهادات والتشفير بالمفتاح العام لمصادقة الأجهزة والخدمات.

يكتسب ذلك أهمية خاصة في عمليات الكريبتو المؤسسية، حيث قد تتعامل الأنظمة الداخلية مع عمليات التداول والحفظ والامتثال والتسوية.

ينبغي للمطورين تجنب وضع مفاتيح API في المستودعات العامة أو الشيفرة الأمامية أو لقطات الشاشة أو رسائل الدردشة أو الملفات غير المشفرة.

يساعد التشفير، لكن تدوير الأسرار وتطبيق مبدأ أقل الصلاحيات والمراقبة والتحكم في الوصول ضرورية أيضًا.

قد يظل تسرب مفتاح API خطيرًا حتى إذا كانت المفاتيح الخاصة للمحفظة آمنة.

تشفير المفتاح العام والبنية التحتية للمفتاح العام

يرتبط تشفير المفتاح العام بالبنية التحتية للمفتاح العام (PKI)، لكنهما ليسا الشيء نفسه.

تشفير المفتاح العام هو أسلوب تشفيري يستخدم مفتاحًا عامًا لتشفير البيانات ومفتاحًا خاصًا لفك تشفيرها.

أما البنية التحتية للمفتاح العام فهي النظام الذي يصدر الشهادات الرقمية ويديرها ويتحقق منها ويلغيها، لربط المفاتيح العامة بالهويات.

تكتسب PKI أهميتها لأن المستخدمين يحتاجون إلى وسيلة لمعرفة ما إذا كان المفتاح العام يعود إلى الموقع أو الخادم أو الشركة أو الخدمة التي يتوقعونها.

من دون التحقق من الهوية، قد يقدم المهاجم مفتاحه العام ويخدع المستخدمين ليشفروا البيانات إلى الطرف الخطأ.

في عالم الكريبتو، تساعد PKI على تأمين المواقع وواجهات API وتنزيلات المحافظ وبوابات الحفظ والأنظمة المؤسسية.

يوفر تشفير المفتاح العام السرية، بينما تساعد PKI على إدارة الثقة بالمفاتيح العامة.

وقد يحتاج النظام الآمن إلى كليهما.

فعلى سبيل المثال، يستخدم HTTPS الشهادات لمصادقة الخادم وأساليب المفتاح العام لإنشاء اتصال آمن.

يحمي هذا الجمع المستخدمين قبل تفاعلهم مع المحافظ أو تطبيقات البلوكشين.

التشفير الهجين

يجمع التشفير الهجين بين تشفير المفتاح العام والتشفير المتماثل.

وهذا شائع لأن تشفير المفتاح العام يكون عادةً أبطأ وأقل كفاءة مع كميات البيانات الكبيرة.

في النظام الهجين، ينشئ المرسل مفتاحًا متماثلًا عشوائيًا لتشفير البيانات الفعلية.

ثم يشفر المرسل البيانات باستخدام المفتاح المتماثل.

بعد ذلك، يشفر المرسل المفتاح المتماثل باستخدام المفتاح العام للمستلم.

يستخدم المستلم المفتاح الخاص لاستعادة المفتاح المتماثل.

ثم يستخدم المفتاح المتماثل لفك تشفير البيانات.

يمنح ذلك النظام سهولة تشفير المفتاح العام وسرعة التشفير المتماثل.

تستخدم أنظمة آمنة كثيرة شكلًا من هذه الفكرة لأنها أكثر قابلية للتوسع من تشفير كل شيء مباشرةً بمفتاح عام.

ينبغي عادةً أن تستخدم تطبيقات الكريبتو التي تخزن ملفات كبيرة أو تشاركها التشفير الهجين بدلًا من التشفير الخام بالمفتاح العام لكل المحتوى.

الخوارزميات الشائعة وأساليب تبادل المفاتيح

يمكن لأنظمة تشفير المفتاح العام وتبادل المفاتيح ذات الصلة استخدام عائلات متعددة من الخوارزميات.

تُعد RSA من أقدم أنظمة المفتاح العام وأكثرها شهرة.

يُستخدم التشفير بالمنحنيات الإهليلجية على نطاق واسع للتوقيعات والاتفاق على المفاتيح، إذ يمكنه توفير أمان قوي بمفاتيح أصغر مقارنةً بالأنظمة الأقدم.

يُستخدم Diffie-Hellman وElliptic Curve Diffie-Hellman عادةً للاتفاق على المفاتيح، لا للتشفير المباشر.

قد تستخدم الأنظمة الحديثة آليات تغليف المفاتيح، المعروفة غالبًا باسم KEMs، لإنشاء أسرار مشتركة بأمان.

يذكر إعلان NIST عن معايير التشفير ما بعد الكم أن FIPS 203 يوحّد معيار ML-KEM، المصمم ليكون المعيار الأساسي للتشفير العام أثناء الانتقال إلى التشفير ما بعد الكم.

تكتسب هذه المسألة أهمية لأن الأنظمة المستقبلية تحتاج إلى طرق للتشفير وإنشاء المفاتيح قادرة على مقاومة الهجمات التي تستخدم حواسيب كمومية كبيرة.

ينبغي لمطوري الكريبتو استخدام مكتبات ومعايير خضعت للمراجعة بدلًا من ابتكار أنظمة تشفير خاصة بهم.

التشفير المخصص خطر، لأن أخطاء صغيرة قد تقوض الأمان بالكامل.

تشفير المفتاح العام والحوسبة الكمومية

تمثل الحوسبة الكمومية تحديًا طويل الأجل للتشفير بالمفتاح العام.

قد تتمكن حواسيب كمومية كبيرة ومتحملة للأعطال من كسر كثير من أنظمة المفتاح العام الأقدم القائمة على افتراضات RSA أو المنحنيات الإهليلجية.

يركز مشروع NIST للتشفير ما بعد الكم على معايير لحماية المعلومات الإلكترونية من التهديدات الكمومية المستقبلية.

في عالم الكريبتو، غالبًا ما تتركز المخاطر الكمومية على توقيعات المحافظ، لكن أنظمة التشفير المحيطة بالمحافظ والمواقع وأنظمة الحفظ وواجهات API والنسخ الاحتياطية المشفرة تحتاج أيضًا إلى التخطيط.

لا يعني التشفير ما بعد الكم أن المستخدمين يحتاجون إلى حواسيب كمومية.

بل يعني أن الحواسيب العادية تستخدم خوارزميات مصممة لمقاومة الهجمات الكمومية.

يُعد ML-KEM أحد الأمثلة المهمة على آليات تغليف المفاتيح ما بعد الكم.

قد تحتاج البنية التحتية للكريبتو بمرور الوقت إلى اعتماد أساليب ما بعد الكم للاتصالات الآمنة وتبادل المفاتيح.

ينبغي أن يتم هذا الانتقال بحذر، لأن تغيير التشفير قد يؤثر في التوافق والأداء والمحافظ والمتصفحات والأجهزة والأنظمة المؤسسية.

النهج الصحيح هو الاستعداد بهدوء لا الذعر.

تشفير المفتاح العام وخصوصية المعاملات

لا يجعل تشفير المفتاح العام معاملات البلوكشين خاصة تلقائيًا.

يمكن للمستخدم توقيع معاملة بمفتاح خاص، لكن قد تكشف المعاملة مع ذلك عن المرسل والمستلم والمبلغ والتوكن واستدعاء العقد والطابع الزمني وبيانات أخرى، بحسب الشبكة.

صُممت كثير من شبكات البلوكشين العامة لتكون شفافة، لأن على العُقد التحقق من الحالة المشتركة نفسها.

يمكن للتشفير حماية البيانات خارج السلسلة أو ضمن بروتوكولات خصوصية متخصصة.

لكنه لا يخفي المعلومات التي يبثها المستخدم علنًا إلى سجل شفاف.

هذا خطأ شائع لدى المبتدئين.

يعتقد بعض المستخدمين أن جميع المعاملات مشفرة لأن الكريبتو يستخدم المفاتيح.

لكن كثيرًا من المعاملات موقعة وليست مشفرة.

يثبت التوقيع الإذن، بينما يخفي التشفير المحتوى.

يساعد فهم هذا الفرق المستخدمين على اتخاذ قرارات أفضل بشأن الخصوصية.

تشفير المفتاح العام وإدارة المفاتيح

لا يكون تشفير المفتاح العام أكثر أمانًا من إدارة المفاتيح التي يعتمد عليها.

إذا سُرق المفتاح الخاص، فقد يتمكن المهاجم من فك تشفير البيانات المحمية.

وإذا فُقد المفتاح الخاص، فقد يعجز مالكه عن فك تشفير البيانات إلى الأبد.

إذا استُخدم المفتاح العام الخطأ، فقد تُشفر البيانات لمهاجم أو لمفتاح لا يتحكم به أحد.

تشمل الإدارة الجيدة للمفاتيح إنشاءها بأمان وتخزينها وحفظ نسخ احتياطية منها وتدويرها والتحكم في الوصول إليها والتخطيط لإلغائها.

قد يعني ذلك للمستخدمين حفظ بيانات استرداد المحفظة دون اتصال بالإنترنت وتجنب البرامج غير المعروفة.

وقد يعني للمطورين استخدام وحدات أمن الأجهزة والبيئات الآمنة والمكتبات المدققة وخطوط نشر مضبوطة.

أما المؤسسات، فقد تحتاج إلى سياسات رسمية وسير عمل للموافقات وفصل للمهام وسجلات وخطط للتعافي من الكوارث.

التشفير ليس مجرد دالة رياضية.

بل هو مسؤولية تشغيلية.

فوائد تشفير المفتاح العام

الفائدة الأولى لتشفير المفتاح العام هي إتاحة الاتصال الآمن من دون سر مشترك مسبقًا.

يمكن للمرسل تشفير البيانات لمستلم باستخدام المفتاح العام الخاص به.

الفائدة الثانية هي التحكم في الوصول القابل للتوسع.

يمكن تشفير مفتاح البيانات نفسه لمستلمين مختلفين باستخدام مفاتيحهم العامة الخاصة.

الفائدة الثالثة هي تحسين أمان الاتصالات عبر الإنترنت.

تساعد أساليب المفتاح العام الأنظمة على إنشاء جلسات مشفرة عبر شبكات غير موثوقة.

الفائدة الرابعة هي حماية بيانات الكريبتو خارج السلسلة على نحو أفضل.

يمكن حماية النسخ الاحتياطية للمحافظ والرسائل الخاصة وملفات DAO وسجلات المستخدمين وأسرار API بالتشفير.

الفائدة الخامسة هي التوافق مع أنظمة الهوية الرقمية والشهادات.

يمكن ربط المفاتيح العامة بهويات باستخدام الشهادات أو أطر الثقة الأخرى.

الفائدة السادسة هي دعم التطبيقات التي تحافظ على الخصوصية مستقبلًا.

يمكن للبيانات المشفرة والبلوكشين العامة العمل معًا عند تصميم الأنظمة بعناية.

مخاطر تشفير المفتاح العام وحدوده

القيد الأول هو الأداء.

عادةً ما يكون تشفير المفتاح العام أبطأ من التشفير المتماثل عند التعامل مع كميات كبيرة من البيانات.

القيد الثاني هو إدارة المفاتيح.

قد تجعل المفاتيح الخاصة المفقودة البيانات المشفرة غير قابلة للقراءة نهائيًا.

القيد الثالث هو مخاطر الهوية.

قد يؤدي التشفير باستخدام المفتاح العام الخطأ إلى كشف البيانات للشخص الخطأ.

القيد الرابع هو الافتراضات الخاطئة بشأن الخصوصية.

غالبًا ما تكون معاملات البلوكشين العامة العادية موقعة لا مشفرة.

القيد الخامس هو مخاطر التنفيذ.

قد تنشأ ثغرات خطيرة عن المكتبات الرديئة أو العشوائية الضعيفة أو الخوارزميات القديمة أو الحشو غير الصحيح.

القيد السادس هو التصيد الاحتيالي.

لا يستطيع التشفير حماية مستخدم يرسل أسراره إلى موقع مزيف أو يوقع معاملة ضارة.

القيد السابع هو المخاطر الكمومية.

قد يلزم استبدال بعض خوارزميات المفتاح العام القديمة مع نضوج معايير ما بعد الكم.

ينبغي للمستخدمين والمطورين اعتبار التشفير جزءًا من الأمن، لا درعًا كاملًا.

أفضل الممارسات للمستخدمين

يجب ألا يشارك المستخدمون المفاتيح الخاصة أو عبارات الاسترداد أو كلمات الاسترداد مطلقًا.

ينبغي أن يفهم المستخدمون أن عناوين المحافظ مخصصة لاستلام الأموال، ولا تثبت أن الرسالة مشفرة.

ينبغي تجنب حفظ عبارات الاسترداد في الملاحظات السحابية أو لقطات الشاشة أو مسودات البريد الإلكتروني أو الملفات غير المشفرة.

ينبغي تنزيل المحافظ من المواقع الرسمية أو مصادر التطبيقات الموثقة فقط.

ينبغي التحقق من اسم النطاق بدقة قبل الوثوق باتصال HTTPS أو ربط محفظة.

ينبغي استخدام محافظ الأجهزة أو المحافظ متعددة التوقيع للحيازات الكبيرة طويلة الأجل، عند ملاءمة ذلك.

ينبغي قراءة مطالبات المحفظة بعناية، لأن التوقيع والتشفير عمليتان مختلفتان.

ينبغي عدم افتراض أن نشاط البلوكشين العام خاص.

ينبغي استخدام أدوات الخصوصية الموثوقة بعد فهم مخاطرها والقواعد المحلية فقط.

ينبغي تحديث برامج المحافظ باستمرار، لأن أدوات التشفير والأمان تتحسن مع الوقت.

أفضل الممارسات للمطورين

ينبغي للمطورين استخدام مكتبات تشفير خضعت لمراجعة جيدة بدلًا من كتابة شيفرة تشفير مخصصة.

ينبغي استخدام التشفير الهجين للبيانات الكبيرة بدلًا من تشفير كل شيء مباشرةً بأساليب المفتاح العام.

ينبغي فصل مفاتيح التوقيع عن مفاتيح التشفير ومفاتيح API والمفاتيح الإدارية.

ينبغي تجنب وضع الأسرار مباشرةً في مساحة تخزين العقود الذكية العامة.

ينبغي استخدام عشوائية قوية عند إنشاء المفاتيح.

ينبغي دعم إجراءات تدوير المفاتيح واستعادتها عند الحاجة.

ينبغي التحقق من المفاتيح العامة أو الشهادات قبل تشفير بيانات حساسة لمستلم.

ينبغي توثيق ما يتم تشفيره وما يتم توقيعه وما يظل علنيًا.

ينبغي متابعة معايير ما بعد الكم وتصميم الأنظمة لتكون قابلة لتغيير خوارزميات التشفير.

ينبغي تذكر أن المستخدمين كثيرًا ما يسيئون فهم التشفير، لذلك يجب أن توضح الواجهات الفرق بين التوقيع والتشفير.

مفاهيم خاطئة شائعة عن تشفير المفتاح العام

من المفاهيم الخاطئة أن كل معاملة في عالم الكريبتو مشفرة.

تكون معظم معاملات البلوكشين العامة مرئية للشبكة ويُصرح بها عبر التوقيعات بدلًا من إخفائها بالتشفير.

ومن المفاهيم الخاطئة أيضًا أن المفتاح العام وعنوان المحفظة هما الشيء نفسه دائمًا.

غالبًا ما يُشتق عنوان المحفظة من مفتاح عام، لكنه لا يكون عادةً المفتاح العام الكامل نفسه.

ومن المفاهيم الخاطئة أن مشاركة المفتاح العام آمنة دائمًا ولا تنطوي على أي مخاطر.

المفاتيح العامة معدة للمشاركة، لكن كشفها بلا داعٍ قد يؤثر مع ذلك في الخصوصية والتخطيط طويل الأجل لمخاطر الحوسبة الكمومية.

ومن المفاهيم الخاطئة أن التشفير يحمي من التصيد الاحتيالي.

لا يستطيع التشفير حماية مستخدم يقدم عبارة الاسترداد إلى موقع مزيف.

ومن المفاهيم الخاطئة أن التشفير القوي يعالج ضعف كلمات المرور.

إذا استخدمت النسخة الاحتياطية المشفرة كلمة مرور ضعيفة، فقد يظل المهاجمون قادرين على تخمينها.

ومن المفاهيم الخاطئة أن تشفير المفتاح العام والتوقيعات الرقمية قابلان للاستبدال.

يستخدم كلاهما أزواج المفاتيح، لكن التشفير يخفي البيانات، بينما تثبت التوقيعات الإذن أو الأصالة.

الأسئلة الشائعة

ما المقصود بتشفير المفتاح العام؟

يعني تشفير المفتاح العام تشفير البيانات بمفتاح عام بحيث لا يستطيع فك تشفيرها إلا المفتاح الخاص المطابق.

هل يُستخدم تشفير المفتاح العام في العملات المشفرة؟

نعم، يُستخدم التشفير بالمفتاح العام على نطاق واسع في العملات المشفرة، لكن معاملات المحافظ العادية تعتمد عادةً على التوقيعات الرقمية لا على التشفير المباشر.

هل معاملات العملات المشفرة مشفرة؟

معظم معاملات البلوكشين العامة ليست مشفرة افتراضيًا، لأنها تكون مرئية للمشاركين في الشبكة للتحقق منها.

ما الفرق بين التشفير والتوقيع؟

يخفي التشفير البيانات عن القراء غير المصرح لهم، بينما يثبت التوقيع أن حامل المفتاح الخاص أجاز البيانات أو المعاملة.

هل يمكنني تشفير البيانات باستخدام المفتاح العام لمحفظة مشفرة؟

قد يكون ذلك ممكنًا تقنيًا في بعض الأنظمة، لكن مفاتيح المحافظ مصممة عادةً لتوقيع المعاملات؛ لذا ينبغي للمستخدمين الاعتماد على أدوات التشفير المدعومة بدلًا من الارتجال.

هل المفتاح العام هو نفسه عنوان المحفظة؟

لا، يُشتق عنوان المحفظة عادةً من بيانات المفتاح العام، لكنه لا يكون دائمًا المفتاح العام الكامل نفسه.

هل يمكن لشخص فك تشفير البيانات باستخدام مفتاح عام؟

لا. في تشفير المفتاح العام، يُستخدم المفتاح العام لتشفير البيانات، بينما يفك المفتاح الخاص المطابق تشفيرها.

هل يمكن سرقة العملات المشفرة باستخدام مفتاح عام؟

في الظروف الحالية المعتادة، لا ينبغي أن يتيح المفتاح العام وحده سرقة الأموال، لأن الإنفاق يتطلب المفتاح الخاص المطابق أو مسارًا صالحًا للتفويض.

لماذا تستخدم الأنظمة الحديثة التشفير الهجين؟

تستخدم الأنظمة الحديثة التشفير الهجين لأن تشفير المفتاح العام مفيد لمشاركة الأسرار، بينما يكون التشفير المتماثل أسرع لحماية كميات كبيرة من البيانات.

ما هو ML-KEM؟

ML-KEM آلية لتغليف المفاتيح ما بعد الكم، موحدة من NIST، ومصممة للمساعدة على إنشاء أسرار مشتركة بأمان في مواجهة التهديدات الكمومية المستقبلية.

هل يحمي التشفير عبارة الاسترداد إذا كتبتها في موقع تصيد احتيالي؟

لا، لا يستطيع التشفير حماية عبارة الاسترداد بعد أن يقدمها المستخدم مباشرةً إلى مهاجم أو موقع مزيف.

ما أكبر مخاطر تشفير المفتاح العام؟

تشمل المخاطر الأكبر سوء إدارة المفاتيح واستخدام المفتاح العام الخطأ وضعف التنفيذ والتصيد الاحتيالي وافتراض أن التشفير يوفر خصوصية في الحالات التي لا يوفرها فيها.

الخاتمة

تشفير المفتاح العام أسلوب تشفيري أساسي يتيح لأي شخص تشفير البيانات بمفتاح عام، بينما لا يستطيع فكها إلا المفتاح الخاص المطابق.

في عالم الكريبتو، يتكامل هذا الأسلوب مع التوقيعات الرقمية وعناوين المحافظ والبنية التحتية للمفتاح العام وTLS والتخزين المشفر وأدوات الخصوصية والتصميم الآمن للتطبيقات.

أهم درس هو أن تشفير المفتاح العام وتوقيع المعاملات مرتبطان، لكنهما مختلفان.

يحمي التشفير السرية، بينما يثبت التوقيع الإذن والأصالة.

تكون معظم معاملات البلوكشين العامة موقعة ومرئية، لا مشفرة بالكامل.

ومع ذلك، يظل تشفير المفتاح العام ضروريًا لأن مستخدمي الكريبتو يعتمدون على المواقع الآمنة والنسخ الاحتياطية المشفرة وواجهات API المحمية والرسائل الخاصة والبيانات خارج السلسلة وقنوات الاتصال الآمنة.

تعتمد قوته على الخوارزميات الجيدة والتنفيذ الموثوق والتحقق الصحيح من المفاتيح العامة والإدارة الحذرة للمفاتيح الخاصة.

كما يعتمد مستقبله على الانتقال إلى التشفير ما بعد الكم، مع مواجهة أنظمة المفتاح العام الأقدم مخاطر الحوسبة الكمومية على المدى الطويل.

أبسط طريقة لفهم تشفير المفتاح العام هي أن المفتاح العام يقفل البيانات، والمفتاح الخاص يفتحها، وعلى أنظمة الكريبتو الآمنة أن تعرف متى تشفر ومتى توقع ومتى تظل البيانات علنية.