یکی از موردتوجه ترین و پرکاربردترین پارامترها در دنیای فناوری اطلاعات و ارز دیجیتال رمزنگاری می باشد، که قطعا این واژه را شنیده اید که کاربردهای زیادی را در برمی گیرد. امروزه در موارد مختلفی در دنیای فناوری اطلاعات مانند، شبکه های اجتماعی،پیام رسان های شخصی و همچنین سیستم های حفاظت از داده های سازمانی و یا در دنیای ارز دیجیتال و انتقال پول، رمزنگاری کاربرد بسیار زیادی دارد.
زمانی که رمزنگاری انجام می شود تنها افراد خاص می توانند فایل یا پیام مورد نظر را مشاهده کرده یا در اختیار داشته باشند.فرایند رمزنگاری به دو قسمت اصلی دسته بندی می شود.در ابتدا فرایند رمزنگاری انجام می شود که در آن داده ورودی بهم ریخته می شود، بعد از آن شخصی که به عنوان گیرنده فایل یا پیام است با استفاده از یک رمز مشخص ، پیام مورد نظر را از حالت بهم ریخته خارج کرده یا به نوعی رمزگشایی می کند.رمز الگوریتمی می باشد که برای دو قسمت رمزنگاری و رمزگشایی فایل یا داده مورد استفاده قرار می گیرد.
در فرایند رمزنگاری کلید یک پارامتر بسیار مهم است که با استفاده از الگوریتم های کامپیوتری به وجود آمده و شبیه به تولید اعداد تصادفی کاربرد دارند. کلید ها کاملا منحصربه فرد بوده و به صورت تصادفی تولید می گردند، در نتیجه به راحتی قابل کشف نیستند.
عبارت بعدی در بستر رمزنگاری می باشد که به مجموعه فرایند ها و مراحلی که در طی فرایند رمزنگاری به وقوع می پیوندد،گفته می شود. امروزه الگوریتم های مختلفی در دنیای رمزنگاری وجود دارد که باتوجه به میزان اهمیت و سطح امنیتی که در حوزه فعالیت مورد نظر است،از آن ها استفاده می شود.
عبارت بعدی
مدل های مختلف الگوریتم رمزنگاری :
الگوریتم های مختلفی برای رمزنگاری مورد استفاده قرار می گیرند که به دو دسته کلی تقسیم می شوند:
الف: الگوریتم رمزنگاری با کلید متقارن،که در این نوع از کلیدهای مشابه برای رمزنگاری ورمزگشایی استفاده می شوند.
ب: الگوریتم رمزنگاری با کلید نامتقارن، در این نوع از کلید های متفاوت برای رمزنگاری و رمزگشایی استفاده می شود. همچنین رمزنگاری نامتقارن به Public key هم معروف است.
در ادامه،الگوریتم AES را که از نوع الگوریتم رمزنگاری با کلید متقارن می باشد را بررسی می کنیم.
الگوریتم AES چگونه کار می کند؟
ساختار بدین صورت است که یک جعبه شامل چندین ماژول وجود دارد.متن اصلی و کلید رمزنگاری با طول رشته های ثابت به صورت بلوک بلوک وارد این جعبه می شوند و پس از گذراندن یک رشته عملیات، به صورت رمز شده از جعبه خارج می شوند. در نهایت تمام بلوک ها پس از خروج از جعبه در کنار یکدیگر قرار داده شده و متن رمز شده تولید می شود.
طول کلید ورودی این ساختار بسته به حالت های الگوریتم AES متفاوت است و حداقل طول رشته برای کلید این الگوریتم 128 بیت می باشد.
در مرحله اول XOR وجوددارد و پس از این مرحله 10 مرحله دیگر وجود دارد و در نهایت متن رمز شده تولید می شود. کلید در همان آغاز وارد چرخه شده و در تمام مراحل موجود، توسط ماژول تولید sub key ، اقدام به تولید کلیدهای جدید میکند.پس از اولین مرحله عملیات XOR ،متن وارد 10مرحله عملیات به شرح زیر می شود:
در هر مرحله 4 عملیات انجام می شود. مرحله اول Substitution یا جایگزینی است. در مرحله دوم Transposition یا جابجایی انجام می شود.در مرحله سوم باز عملیات Substitution و در نهایت XOR روی 128 بیت رشته انجام می شود. مشخص است که sub key تولید شده برای هر مرحله ، در مرحله چهارم وارد چرخه می شود. شرح هر مرحله:
الف: 128 بیت به ترکیب 8 تایی از بایت تبدیل می شود.یعنی 8 رشته 16 بایتی و هر بایت با یک بایت متفاوت جایگزین می شود و این اطلاعات درون یک جدول ثبت می شود. احتمال جایگزینی در این حالت 2به توان 8 می باشد.یعنی 256 حالت ممکن برای این جایگزینی ها وجود دارد.یعنی ترکیبات متفاوتی از 0و1 ها برای این ساختار.
ب:مرحله بعد جابجایی بیت ها می باشد. براساس یک ساختار مشخص بیت ها با یکدیگر جابجا می شوند.
ج: در این مرحله از جایگزینی عملیات به صورت 4بایت 4بایت انجام می پذیرد. در نتیجه 2به توان 32 حالت به وجود می آید. منطقی نیست که برای این تعداد حالت یه جدول تهیه شود ، به همین دلیل یک فرمول جایگزین جدول در این مرحله می شود. این فرمول بنا بر دلایل امنیتی مشخص نیست.
د: یک عملیات XOR با کلید وارد شده در ساختار
