التشفير هو ممارسة ودراسة تقنيات الاتصال الآمن في وجود أطراف ثالثة تسمى الخصوم. هدفها الرئيسي هو ضمان الخصوصية والمصادقة والنزاهة وعدم إنكار الرسائل أو البيانات.
فن التشفير قديم قدم الكتابة نفسها. في البداية، تم استخدامه للتأكد من أن المستلمين المقصودين فقط هم من يمكنهم فهم محتوى الرسالة. قام قدماء المصريين واليونانيين والرومان بتطوير واستخدام تقنيات التشفير. أحد الأمثلة المعروفة هو تشفير قيصر ، وهو عبارة عن تشفير بديل حيث يتم إزاحة كل حرف في النص العادي لعدد معين من الأماكن أسفل الأبجدية.
هناك فئتان أساسيتان من خوارزميات التشفير:
التشفير هو عملية تحويل النص العادي إلى نص مشفر، وهو غير قابل للقراءة لأي شخص باستثناء صاحب المفتاح. فك التشفير هو عملية عكسية، حيث يتم تحويل النص المشفر مرة أخرى إلى نص عادي قابل للقراءة. ويمكن التعبير عن العلاقة الرياضية على النحو التالي:
البنية التحتية للمفتاح العام هي إطار عمل لإدارة الشهادات الرقمية وتشفير المفاتيح العامة. فهو يمكّن مستخدمي شبكة عامة غير آمنة مثل الإنترنت من تبادل البيانات بشكل آمن وخاص.
وظائف التجزئة هي نوع من خوارزمية التشفير التي تولد سلسلة ذات حجم ثابت من البايتات (تُعرف باسم التجزئة) من بيانات الإدخال بأي حجم. يتم استخدامها لضمان سلامة البيانات. ومن الأمثلة المعروفة خوارزمية SHA-256 المستخدمة في تعدين البيتكوين.
التوقيعات الرقمية هي تقنية تشفير تضمن أصل وسلامة الاتصالات أو المستندات الرقمية. يتم إنشاء التوقيع الرقمي باستخدام مفتاح خاص ويمكن التحقق منه بواسطة أي شخص لديه المفتاح العام المقابل.
تحليل التشفير هو دراسة تحليل أنظمة المعلومات من أجل فهم الجوانب المخفية للأنظمة. يتم استخدامه لاختراق أنظمة أمان التشفير والوصول إلى محتويات الرسائل المشفرة.
يحتوي التشفير على مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك تأمين الاتصالات السرية، وحماية المعلومات الموجودة على أجهزة التخزين، وتعزيز أمان الويب والشبكات، وتأمين المعاملات المالية الإلكترونية، وضمان سلامة وصحة التوقيعات والشهادات الرقمية.
مع تقدم قوة الحوسبة، مثل الحوسبة الكمومية، تواجه تقنيات التشفير الحالية تحديات جديدة. يعمل علماء التشفير بنشاط على تطوير خوارزميات جديدة يمكنها تحمل القوة الحسابية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية.
