کلیات
رمزنگاری دانشی است که به بررسی و شناختِ اصول و روشهای انتقال یا ذخیرهٔ اطلاعات به صورت امن (حتی اگر مسیر انتقال اطلاعات و کانالهای ارتباطی یا محل ذخیره اطلاعات ناامن باشند) میپردازد.
رمزنگاری استفاده از روشهای ریاضی، برای برقراری امنیت اطلاعات است. دراصل، رمزنگاری دانش تغییر دادن متن پیام یا اطلاعات به کمک کلید رمز و با استفاده از یک الگوریتم رمز است. به صورتی که تنها شخصی که از کلید و الگوریتم آگاه است میتواند اطلاعات اصلی را از اطلاعات رمزگذاری، استخراج کند و شخصی که از یکی یا هر دوی آنها آگاهی ندارد نمیتواند به اطلاعات دسترسی پیدا کند. دانش رمزنگاری بر پایه اصولی مانند نظریه اطلاعات، نظریه اعداد و آمار بنا شدهاست و امروزه بهطور خاص در علم مخابرات مورد بررسی و استفاده قرار میگیرد. برابر رمزنگاری در زبان انگلیسی واژه Cryptography است، که برگرفته از دو واژه زبان یونانی Kryptos به مفهوم «پنهان» و Graphien به معنای «نوشتن» است.
رمزنگاری، پنهاننگاری، کدگذاری
در رمزنگاری، وجود اطلاعات یا فرستادن پیام به هیچ وجه پنهان نیست، بلکه ذخیره اطلاعات یا فرستاده پیام مشخص است، اما تنها افراد مورد نظر میتوانند اطلاعات اصلی را بازیابی کنند. بالعکس در پنهاننگاری، اصل وجود اطلاعات یا فرستاده پیام محرمانه، پنهان نگاه داشته میشود و غیر از طرف فرستنده و طرف دریافتکننده کسی از فرستاده پیام آگاه نمیشود.
در رمزنگاری محتویات یک متن به صورت حرف به حرف و در بعضی موارد بیت به بیت تغییر داده میشود و هدف تغییر محتوای متن است نه تغییر ساختار زبانشناختی آن. در مقابل، کدگذاری تبدیلی است که واژهای را با یک واژه یا نماد دیگر جایگزین میکند و ساختار زبانشناختی متن را تغییر میدهد.
ریشهٔ واژهٔ Cryptography برگرفته از یونانی به معنای «پنهان نوشتن متون» است. رمزنگاری پیشینهٔ طولانی و درخشان دارد که به هزاران سال پیش برمیگردد. کارشناسان رمزنگاری بین رمز و کد تمایز قائل میشوند. رمز عبارت است از تبدیل کاراکتر به کاراکتر یا بیت به بیت بدون آن که به محتویات زبان شناختی آن پیام توجه شود. در مقابل، کد تبدیلی است که واژهای را با یک واژه یا علامت دیگر جایگزین میکند. امروزه از کدها استفادهٔ چندانی نمیشود اگر چه استفاده از آن پیشینهٔ طولانی و پرسابقهای دارد. موفقترین کدهایی که تاکنون نوشته شده ابداع شدهاند توسط ارتش ایالات متحده و در خلال جنگ جهانی دوم در اقیانوس آرام بکار گرفته شد.
اصول ششگانه کرشُهف
آگوست کرشهف شهرت خود را از پژوهشهای زبانشناسی و کتابهایی که در این خصوص و زبان ولاپوک نوشته بود بدست آورد. او در سال ۱۸۸۳ دو مقاله با عنوان «رمزنگاری نظامی» منتشر کرد. در این دو مقاله، شش اصل پایهای وجود داشتند که اصل دوم آن به عنوان یکی از قوانین رمزنگاری هنوز هم مورد استفاده دانشمندان رمزنگاری پیشرفتهاست:
- سامانه رمزنگاری نه فقط از دید تئوری بلکه در عمل هم باید غیرقابل شکستن باشد.
- سامانه رمزنگاری نباید هیچ نکته پنهان و محرمانهای داشته باشد. بلکه تنها چیزی که سری است کلید رمز است.
- کلید رمز باید به گونهای انتخابپذیر شود که ۱) بتوان به سادگی آن را عوض کرد و ۲) بتوان آن را به یاد سپرد و نیازی به یاداشت کردن کلید رمز نباشد.
- متون رمزنگاری باید از طریق خطوط تلگراف مخابرهپذیرذیر باشند.
- دستگاه رمزنگاری یا اسناد رمزگذاریشده باید توسط یک تن قابل حمل و نقل باشد.
- سامانه رمزنگاری باید به آسانی راهاندازیپذیر باشد.
به چند دلیل عمده کلید رمز باید تنها اطلاعات محرمانه در یک سامانه رمزنگاری باشد:
- محرمانه نگه داشتن یک رشته بیت ۵۱۲ تایی (بهطور معمول) بسیار سادهتر و عملی تر از محرمانه نگه داشتن یک الگوریتم یا روش پیادهسازی است.
- اگر کلید رمز افشا شود تنها با اتخاذ یک کلید تازه میتوان دوباره به یک سامانه رمزنگاری تازه و امن دست پیدا کرد در صورتیکه اگر امنیت سامانه رمزنگاری وابسته به الگوریتم و روش پیادهسازی باشد با افشای این اطلاعات بازتولید یک سامانه رمزنگاری تازه و امن بسیار دشوار خواهد بود.
- وقتی که کلید رمز تنها اطلاعات محرمانه یک سامانه رمزنگاری باشد میتوان از یک سامانه مشترک (با کلیدهای متفاوت) برای ارتباط با گیرنده/فرستندههای گوناگون استفاده کرد در صورتی که اگر غیر از این میبود برای ارتباط با هر فرستنده/گیرنده به یک الگوریتم و روش پیادهسازی تازه نیاز میبود.
- وقتی که الگوریتم و روش پیادهسازی برای همگان دردسترس باشد مشکلات و حفرههای امنیتی الگوریتم پیش از آنکه توسط یک حمله گر مورد سوء استفاده قرار بگیرد توسط محققان امنیتی مورد بررسی قرار گرفته و رفع میشود و بنابراین سامانههای رمزنگاری که بر پایه الگوریتمهای روشن و در دسترس عمل میکنند معمولاً اعتمادپذیرتر هستند.