عرّف Cipher

ما هي الخوارزمية التشفيرية؟

الخوارزمية التشفيرية هي مجموعة من القواعد الرياضية التي تحول المعلومات إلى بيانات غير قابلة للقراءة، بحيث لا يمكن لأي شخص استعادتها إلى شكلها الأصلي إلا باستخدام "المفتاح" الصحيح، المعروف باسم المفتاح التشفيري. المفتاح التشفيري هو العنصر الأساسي الذي يتحكم في عمليتي التشفير وفك التشفير.

الخوارزميات التشفيرية ليست مفاهيم غامضة، بل هي إجراءات رياضية عملية. يمكن تشبيهها بخزنة ومفتاح: حيث تُشفر البيانات إلى سلسلة غير مفهومة، ولا يمكن فتحها واستعادتها إلا بالمفتاح المناسب. تختلف أنواع الخوارزميات التشفيرية حسب الاستخدام لتحقيق التوازن بين الأمان والأداء.

لماذا تعتبر الخوارزميات التشفيرية مهمة في Web3؟

تعتمد المحافظ، وإدارة الهوية، والمعاملات، والاتصالات في Web3 جميعها على الخوارزميات التشفيرية لضمان عمليات آمنة وموثوقة. بدون هذه الخوارزميات، لا يمكن توليد المفاتيح الخاصة بشكل آمن، ولا يمكن التحقق من توقيعات المعاملات، وستكون الاتصالات بين الواجهات معرضة للاعتراض.

في محفظة Web3، يعمل المفتاح الخاص كمفتاح رئيسي لأصولك، حيث يتم اشتقاق المفتاح العام والعنوان منه. عند إرسال معاملة، ينشئ المفتاح الخاص توقيعاً رقمياً، ويستخدم المدققون على الشبكة المفتاح العام للتحقق من صحة التوقيع دون الحاجة للوصول إلى المفتاح الخاص. في عمليات التبادل أو الاتصالات عبر واجهة برمجة التطبيقات (API)، يتم استخدام تشفير طبقة النقل (مثل TLS) لتأمين عمليات تسجيل الدخول وإدارة الأصول ضد التنصت.

كيف تعمل الخوارزميات التشفيرية؟

تتمحور آلية عمل الخوارزميات التشفيرية حول استخدام المفاتيح: يتم إدخال البيانات النصية، ثم اختيار خوارزمية ومفتاح محددين، ليتم إخراج البيانات المشفرة (النص المشفر). في الطرف المصرح له، يتم استخدام نفس المفتاح أو المفتاح المقابل والخوارزمية لاستعادة النص المشفر إلى نصه الأصلي.

هناك نوعان رئيسيان بناءً على استخدام المفاتيح: الخوارزميات التشفيرية المتماثلة والخوارزميات التشفيرية غير المتماثلة. تستخدم الخوارزميات المتماثلة نفس المفتاح في عمليتي التشفير وفك التشفير، وهي مثالية للبيانات كبيرة الحجم. أما الخوارزميات غير المتماثلة فتستخدم مفتاحين مختلفين (عام وخاص)، مما يجعلها مناسبة للتحقق من الهوية وتبادل المفاتيح والتوقيعات الرقمية. سيتم شرح هذه الأنواع بتفصيل لاحقاً.

ما هي الخوارزمية التشفيرية المتماثلة؟

الخوارزمية التشفيرية المتماثلة تستخدم مفتاحاً واحداً لكل من التشفير وفك التشفير، كما لو كنت تستخدم نفس المفتاح لقفل وفتح الباب. أكثر خوارزمية متماثلة انتشاراً هي AES (معيار التشفير المتقدم)، وغالباً ما تكون في إصدار AES-256، الذي يشير إلى طول مفتاح 256 بت لمقاومة قوية ضد هجمات القوة الغاشمة.

التشفير المتماثل مثالي لتأمين كميات كبيرة من البيانات، مثل الملفات المحلية، أو حقول قواعد البيانات، أو بيانات الجلسة أثناء الاتصالات الشبكية. في التفاعل بين المتصفح والخادم، يقوم TLS بإنشاء قناة آمنة أولاً، ثم يختار خوارزمية متماثلة (مثل AES) لتشفير تدفقات البيانات اللاحقة، لضمان السرعة والأمان معاً.

ما هي الخوارزمية التشفيرية غير المتماثلة؟ وما هي المفاتيح العامة والخاصة؟

الخوارزمية التشفيرية غير المتماثلة تعتمد على زوج من المفاتيح: أحدهما عام (المفتاح العام) والآخر خاص (المفتاح الخاص). البيانات التي يتم تشفيرها بأحد المفاتيح لا يمكن فك تشفيرها إلا بالمفتاح المقابل. يمكنك تشبيه المفتاح العام بعنوان تسليم متاح للجميع، بينما المفتاح الخاص هو مفتاحك الشخصي لمنزلك، ولا يجب مشاركته مع أي أحد.

من أشهر الخوارزميات غير المتماثلة RSA والتشفير بمنحنيات بيانية (ECC). في محافظ Web3، تنتشر خوارزميات التوقيع القائمة على ECC مثل ECDSA. تستخدم العديد من سلاسل الكتل منحنى secp256k1 لإنشاء أزواج المفاتيح العامة والخاصة. يقوم مفتاحك الخاص بتوقيع المعاملات، بينما يمكّن المفتاح العام الآخرين من التحقق من أن التوقيع تم إنشاؤه بواسطة مفتاحك الخاص، دون الكشف عن المفتاح الخاص نفسه.

ما الفرق بين الخوارزميات التشفيرية وخوارزميات الهاش؟

الخوارزميات التشفيرية قابلة للعكس: باستخدام المفتاح الصحيح، يمكن استعادة النص المشفر إلى نصه الأصلي. أما خوارزميات الهاش فهي غير قابلة للعكس؛ إذ تضغط أي مدخل إلى "بصمة" فريدة تُستخدم لفحص النزاهة ومقاومة التلاعب.

على سبيل المثال، يستخدم Bitcoin خوارزمية SHA-256 بشكل واسع لتجزئة الكتل والمعاملات، بينما تستخدم Ethereum Keccak-256 للعناوين وتجزئة المعاملات. لا يمكن فك تشفير هذه التجزئات للكشف عن المدخل الأصلي، لكنها تتيح التحقق من عدم تغيير البيانات. غالباً ما تعمل التجزئة والخوارزميات التشفيرية معاً: أولاً يتم التشفير لحماية الخصوصية، ثم التجزئة لضمان النزاهة.

كيف تُستخدم الخوارزميات التشفيرية في المحافظ والمعاملات؟

تلعب الخوارزميات التشفيرية دوراً محورياً في جميع مراحل "توليد المفاتيح—توقيع المعاملات—التحقق من الهوية" داخل المحافظ. لا يحتاج المدققون في سلاسل الكتل للوصول إلى مفتاحك الخاص؛ حيث يمكنهم التحقق من صلاحية معاملتك عبر مفتاحك العام.

بالنسبة للمعاملات والاتصالات عبر واجهة برمجة التطبيقات (API)، تؤمن الخوارزميات التشفيرية قناة النقل. فعلى سبيل المثال، في Gate أثناء تسجيل الدخول أو تنفيذ الأوامر أو طلبات السحب، يتفاوض المتصفح أو العميل مع الخادم على حزمة الأمان باستخدام TLS. ثم يتم تشفير تدفق البيانات بواسطة التشفير المتماثل (غالباً AES-256) لمنع اعتراض أو تعديل بيانات الحساب أو الأوامر أثناء النقل.

تتم العملية المبسطة كما يلي:

• يبدأ العميل الاتصال ويتحقق من هوية الخادم لتجنب الاتصال بموقع مزيف.
• يتفاوض الطرفان على معايير الأمان ويؤسسان قناة مشفرة.
• يتم نقل تعليمات المعاملات عبر هذه القناة المشفرة، مما يقلل من مخاطر الاعتراض.

كيف تختار الخوارزمية التشفيرية وطول المفتاح المناسبين؟

يتطلب اختيار الخوارزمية التشفيرية مراعاة أربعة عوامل: الهدف، والمعايير، والقوة، والتنفيذ.

الخطوة الأولى: تحديد الهدف—هل هو حماية كميات كبيرة من البيانات (يفضل AES المتماثل) أم تحقيق التحقق من الهوية أو التوقيع أو تبادل المفاتيح (يفضل RSA أو ECC غير المتماثل)؟

الخطوة الثانية: اتباع المعايير والممارسات الصناعية المعتمدة. فضّل الخوارزميات التي خضعت للتدقيق لسنوات واعتمدت على نطاق واسع، مثل AES-256، RSA-2048 أو أعلى، وECC secp256k1 أو منحنيات معيارية أخرى.

الخطوة الثالثة: اختيار طول المفتاح المناسب. في الخوارزميات المتماثلة، 256 بت هو المعيار؛ في RSA، يُوصى بما لا يقل عن 2048 بت؛ وتوفر ECC أماناً معادلاً لمفاتيح RSA الأطول على منحنيات معيارية مع أداء أفضل.

الخطوة الرابعة: استخدام مكتبات تنفيذ موثوقة. اختر دائماً مكتبات التشفير الناضجة مع تفعيل أوضاع الأمان وتثبيت التحديثات الأخيرة، ولا تنفذ التشفير بنفسك من الصفر لتجنب الثغرات.

حتى عام 2025، لا تزال المحافظ وسلاسل الكتل الرئيسية تعتمد على ECDSA مع secp256k1 للتوقيعات، بينما تستخدم طبقات النقل عادةً TLS مع AES لتشفير البيانات، وهو مزيج صناعي مثبت.

ما المخاطر التي يجب الانتباه لها عند استخدام الخوارزميات التشفيرية؟

تنبع المخاطر الأساسية من الأشخاص والتنفيذ، وليس من اسم الخوارزمية فقط. يمكن أن تؤدي التنفيذ السيئ، أو إدارة المفاتيح الضعيفة، أو نقص العشوائية إلى تقويض حتى أقوى خوارزمية.

• تسرب المفاتيح: إذا تم كشف مفتاحك الخاص، تصبح أصولك غير محمية. احفظ عبارة الاستعادة والمفاتيح الخاصة بشكل آمن، واحتفظ بنسخة احتياطية منها بشكل مشفر خارج الإنترنت.
• مشكلات العشوائية: تعتمد العديد من عمليات إنشاء التوقيع والمفاتيح على أرقام عشوائية عالية الجودة؛ ضعف العشوائية يتيح استنتاج المفاتيح الخاصة.
• أنماط قديمة أو ضعيفة: تؤدي الخوارزميات القديمة أو الأنماط غير الآمنة إلى ضعف الأمان العام، تابع دائماً الإشعارات والتحديثات الأمنية.
• هجمات القناة الجانبية وأخطاء التنفيذ: يمكن أن تؤدي عيوب البرمجيات أو الأجهزة إلى تسريب المعلومات، اعتمد على المكتبات والأجهزة المدققة قدر الإمكان.
• الهندسة الاجتماعية والتصيد: حتى أقوى خوارزمية لا يمكنها حمايتك إذا سلمت مفاتيحك بنفسك. تحقق دائماً من النطاقات والشهادات، وتجنب العمل على أجهزة غير موثوقة.

عند التعامل مع أمان الأصول، فعّل دائماً الحماية متعددة الطبقات مثل تفعيل المصادقة الثنائية في Gate، قوائم السحب البيضاء، وتأكيدات السحب، وراجع العناوين والسلاسل بدقة قبل وبعد أي عملية حساسة.

خلاصة حول الخوارزميات التشفيرية

الخوارزميات التشفيرية هي قواعد رياضية تقفل المعلومات بالمفاتيح ولا تفتحها إلا بموجب تصريح، وهي أساس أمان محافظ Web3 وتوقيع المعاملات والاتصالات الآمنة. يوفر التشفير المتماثل حماية فعالة للبيانات الكبيرة، بينما يتيح التشفير غير المتماثل التحقق من الهوية والترخيص عبر المفاتيح العامة والخاصة. غالباً ما يعمل كلا النوعين مع التجزئة لضمان السرية والنزاهة. عند اختيار الحلول، فضل المعايير المفتوحة، والتنفيذ الناضج، وأطوال المفاتيح الكافية، وإدارة المفاتيح الصارمة. يعتمد النظام الآمن على خوارزميات قوية، وتنفيذ موثوق، وممارسات استخدام حكيمة، وجميعها ضرورية.

الأسئلة الشائعة

هل ترميز Base64 هو خوارزمية تشفيرية؟

Base64 ليس خوارزمية تشفيرية، بل هو نظام ترميز. يقوم فقط بتحويل البيانات إلى صيغة نصية يسهل نقلها ويمكن لأي شخص فك ترميزها، ولا يوفر أي حماية أمنية. تستخدم الخوارزميات التشفيرية الحقيقية مفاتيح لقفل البيانات، وبدون المفتاح تبقى البيانات غير قابلة للوصول.

ما هي الخوارزمية التشفيرية غير القابلة للعكس؟

الخوارزميات التشفيرية غير القابلة للعكس لا يمكن فك تشفيرها لاستعادة المحتوى الأصلي، فهي وظائف أحادية الاتجاه. أكثر مثال شائع هو خوارزميات الهاش مثل SHA-256، التي تنشئ بصمات للتحقق من نزاهة البيانات. وتناسب هذه الخوارزميات بشكل خاص تخزين كلمات المرور والتحقق من المعاملات.

لماذا تعتبر الخوارزميات التشفيرية معقدة؟ هل يجب أن أفهم مبادئها بالكامل؟

لا تحتاج إلى فهم كل الرياضيات الأساسية، بل يجب أن تدرك هذه الأساسيات: التشفير المتماثل يستخدم مفتاحاً واحداً لعمليتي التشفير وفك التشفير (سريع لكنه يتطلب مشاركة المفتاح بشكل آمن)، التشفير غير المتماثل يستخدم مفتاحاً عاماً للتشفير ومفتاحاً خاصاً لفك التشفير (أكثر أماناً لكنه أبطأ). في محافظ Web3، يحمي التشفير غير المتماثل مفاتيحك الخاصة بينما يؤمن التشفير المتماثل نقل البيانات.

ماذا يحدث إذا فقدت مفتاحك التشفيري أو تم اختراقه؟

فقدان المفتاح يعني أن البيانات المشفرة تصبح غير قابلة للوصول نهائياً. أما إذا تم اختراق المفتاح، فإن جميع المعلومات المشفرة تصبح عرضة للسرقة. لهذا يعد الحفاظ على مفاتيحك الخاصة أمراً أساسياً في Web3، لا تشاركها مع أي أحد، احتفظ بنسخة احتياطية منها في أماكن آمنة، واعتبر استخدام محافظ الأجهزة كحماية إضافية.

كيف تحمي الخوارزميات التشفيرية المعاملات على Gate؟

يستخدم Gate الخوارزميات التشفيرية في ثلاث مراحل رئيسية: تستخدم الاتصالات عبر واجهة برمجة التطبيقات التشفير غير المتماثل للتحقق من الهوية لمنع الانتحال، ويتم نقل بيانات المعاملات عبر التشفير المتماثل لمنع التنصت، وتحمي المفاتيح الخاصة المخزنة محلياً بالتشفير، ولا يراها خوادم Gate إطلاقاً. تضمن هذه التدابير حماية أصولك وخصوصيتك معاً.