☰ Year plan · Communication Technology (Arabic)

حماية المعلومات

Week 2 · Chapter 3 Information Security: aims and threats, malware, passwords and authentication, tricks that fool people, encryption, digital signatures and secure websites · 3 lessons
3

الشيفرات السرية: التشفير والتوقيع والثقة

ICT Secondary 1 Term 1, Chapter 3: pp. 29–47
الهدفأشرح كيف يحوّل المفتاح الرسالة إلى سر، وكيف يبيّن التوقيع من أرسلها.
كلمات جديدة
التشفير (⁦encryption⁩) · تحويل رسالة مقروءة إلى رسالة سرية باستخدام مفتاحالمفتاح العام / الخاص · زوج من المفاتيح: أحدهما يقفل والآخر يفتحدالة التجزئة (⁦hash function⁩) · تحوّل أي بيانات إلى قيمة قصيرة ثابتة الحجمالتوقيع الرقمي (⁦digital signature⁩) · إثبات لمن أرسل الرسالة وأنها لم تتغير
الشرح

يحوّل التشفير النص الأصلي، أي الرسالة المقروءة، إلى نص مشفّر يبدو كلامًا بلا معنى، وذلك باستخدام مفتاح. ويستخدم فك التشفير مفتاحًا ليعيده كما كان. مثال بسيط للتجربة شيفرة الإزاحة: بإزاحة ٣ يصبح كل حرف الحرف الذي يليه بثلاثة مواضع، فتصبح ⁦CAT⁩ هي ⁦FDW⁩. أما الشيفرات الحقيقية فتعتمد على الرياضيات وهي أقوى كثيرًا. في التشفير المتماثل يقفل المفتاح نفسه ويفتح. وهو سريع، لكن على الطرفين أن يتشاركا المفتاح سرًّا أولًا، وهذه هي الصعوبة. وفي التشفير بالمفتاح العام يملك كل شخص مفتاحين. المفتاح العام يجوز إعطاؤه لأي أحد ويُستخدم للقفل؛ ولا يفتح إلا المفتاح الخاص الذي يحتفظ به صاحبه سرًّا. فلا يلزم أن ينتقل سر. وهو أبطأ، ولذلك تستخدمه الحواسيب غالبًا لإرسال مفتاح متماثل جديد (مفتاح الجلسة) ثم تعمل بهذا المفتاح بسرعة. أما دالة التجزئة فتحوّل أي بيانات إلى قيمة قصيرة ثابتة الحجم؛ فإذا غيّرت حرفًا واحدًا تغيرت القيمة تمامًا، ولا يمكن إعادة بناء البيانات منها. والتوقيع الرقمي هو تجزئة الرسالة مقفولة بالمفتاح الخاص للمرسل. يفتحه المستلم بالمفتاح العام للمرسل ويقارن: فإذا طابق تجزئة الرسالة التي وصلته فالمرسل هو صاحب المفتاح ولم يتغير شيء. وتشهد جهة التصديق أن المفتاح العام يخص صاحبه. وعلامة القفل في موقع تعني أن الاتصال محمي، لا أن صاحب الموقع أمين.

أمثلة محلولة
plainsecretADBECFDGEHFIGJHKILJMKNLOMPplainsecretNQORPSQTRUSVTWUXVYWZXAYBZC
تظهر في الصورة شيفرة إزاحة بسيطة بإزاحة ٣. ولفك ⁦KHOOR⁩ نرجع كل حرف ثلاثة مواضع: ⁦K⁩ إلى ⁦H⁩، و⁦H⁩ إلى ⁦E⁩، و⁦O⁩ إلى ⁦L⁩، و⁦O⁩ إلى ⁦L⁩، و⁦R⁩ إلى ⁦O⁩، فتكون الكلمة ⁦HELLO⁩.
الرسالةأرقام الحروفالمجموعالتجزئة البسيطة
CAT٣ + ١ + ٢٠٢٤٢٤
CAR٣ + ١ + ١٨٢٢٢٢
تجزئة بسيطة للتجربة: نعطي كل حرف رقمه (⁦A⁩ = ١، ⁦B⁩ = ٢، … ⁦Z⁩ = ٢٦)، ونجمع الأرقام، ونُبقي الخانتين الأخيرتين. فتعطي ⁦CAT⁩ العدد ٣ + ١ + ٢٠ = ٢٤، وتعطي ⁦CAR⁩ العدد ٣ + ١ + ١٨ = ٢٢. تغيّر حرف واحد فتغيرت القيمة. أما دوال التجزئة الحقيقية فمصممة بإتقان أكبر، حتى لا يستطيع أحد أن يجد رسالة أخرى بالقيمة نفسها.
التوقيع والتحقق. توقّع ليلى رسالة: تحسب تجزئتها وتقفلها بمفتاحها الخاص. يستلم يوسف الرسالة والتجزئة المقفولة. يفتحها بالمفتاح العام لليلى ويحسب تجزئة الرسالة التي وصلته. فإذا تساوت القيمتان فالرسالة جاءت من مفتاح ليلى ولم تتغير.
نشاط الفصل

مع صديق، اصنعا شيفرة إزاحة على الورق: اختر إزاحة بين ١ و١٠، واكتب الأبجدية والأبجدية المزاحة في صفين، وتبادلا كلمة قصيرة. ثم قل ما الصعب في تبادل رقم الإزاحة بأمان.

تدرّب
1
فك الشيفرة ⁦FDW⁩ بإزاحة ٣.
2
في التشفير بالمفتاح العام، أي مفتاح تعطيه للجميع وأيهما تحتفظ به سرًّا؟
3
ماذا يبيّن التوقيع الرقمي عن الرسالة؟
4
يظهر موقع علامة قفل. هل يثبت ذلك أن صاحبه أمين؟ اشرح.