Enkriptimi

Në kriptografi, enkriptimi është procesi i transformimit të informacionit në një mënyrë që, idealisht, vetëm palët e autorizuara mund ta deshifrojnë. Ky proces konverton përfaqësimin origjinal të informacionit, të njohur si tekst i thjeshtë, në një formë alternative të njohur si tekst i koduar. Enkriptimi në vetvete nuk parandalon ndërhyrjen, por ia mohon përmbajtjen e kuptueshme një interceptori të mundshëm.

Për arsye teknike, një skemë enkriptimi zakonisht përdor një çelës pseudo-rastësor enkriptimi të gjeneruar nga një algoritëm. Për një skemë moderne enkriptimi të projektuar mirë, dekriptimi i tekstit të enkriptuar pa çelësin e duhur duhet të jetë i pamundur në mënyrë llogaritëse. Një marrës i autorizuar mund ta dekriptojë lehtësisht mesazhin me çelësin e dhënë nga krijuesi për marrësit, por jo për përdoruesit e paautorizuar.

Historikisht, forma të ndryshme të enkriptimit janë përdorur për të ndihmuar në kriptografi. Teknikat e hershme të enkriptimit janë përdorur shpesh në mesazhet ushtarake. Që atëherë, teknika të reja kanë dalë dhe janë bërë të zakonshme në të gjitha fushat e informatikës moderne. Skemat moderne të enkriptimit përdorin konceptet e çelësit publik dhe çelësit simetrik.

Histori

Lashtë

Një nga format më të hershme të enkriptimit është zëvendësimi i simboleve, i cili u gjet për herë të parë në varrin e Khnumhotep II, i cili jetoi në Egjiptin e vitit 1900 para Krishtit. Enkriptimi me zëvendësim të simboleve është "jo-standard", që do të thotë se simbolet kërkojnë një shifër ose çelës për t'u kuptuar. Ky lloj enkriptimi i hershëm është përdorur në të gjithë Greqinë dhe Romën e Lashtë për qëllime ushtarake. Një nga zhvillimet më të famshme të enkriptimit ushtarak ishte shifra e Cezarit, në të cilën një shkronjë e thjeshtë zhvendoset një numër të caktuar pozicionesh përgjatë alfabetit për të marrë shkronjën e koduar. Një mesazh i koduar me këtë lloj enkriptimi mund të deshifrohej me një numër të caktuar në shifrën e Cezarit.

Rreth vitit 800 pas Krishtit, matematikani arab al-Kindi zhvilloi teknikën e analizës së frekuencës - e cila ishte një përpjekje për të deshifruar në mënyrë sistematike shifrat, përfshirë edhe shifrën e Cezarit. Kjo teknikë shqyrtoi frekuencën e shkronjave në mesazhin e koduar për të përcaktuar zhvendosjen e duhur: për shembull, shkronja më e zakonshme në tekstin anglez është E dhe për këtë arsye ka të ngjarë të përfaqësohet nga shkronja që shfaqet më shpesh në tekstin e koduar. Kjo teknikë u bë më pak efektive nga shifrat polialfabetike, të përshkruara nga al-Qalqashandi (1355–1418) dhe Leon Battista Alberti (në 1465), të cilat ndryshonin alfabetin e zëvendësimit ndërsa kriptimi vazhdonte me qëllim që të ngatërronin një analizë të tillë.

Shekulli i 19-të–i 20-të

Rreth vitit 1790, Thomas Jefferson teorizoi një shifër për të koduar dhe deshifruar mesazhet për të siguruar një mënyrë më të sigurt të korrespondencës ushtarake. Shifra, e njohur sot si Shifra e Rrotës ose Disku i Jefferson, megjithëse nuk u ndërtua kurrë në të vërtetë, u teorizua si një bobinë që mund të përziente një mesazh në anglisht deri në 36 karaktere. Mesazhi mund të deshifrohej duke e lidhur mesazhin e ngatërruar me një marrës me një shifër identike.

Një pajisje e ngjashme me Diskun Jefferson, M-94, u zhvillua në vitin 1917 në mënyrë të pavarur nga Majori i Ushtrisë Amerikane Joseph Mauborgne. Kjo pajisje u përdor në komunikimet ushtarake amerikane deri në vitin 1942.

Në Luftën e Dytë Botërore, Gjermania përdori makinën Enigma për komunikime ushtarake të koduara. Makina Enigma ishte më komplekse sepse ndryshe nga Rrota Jefferson dhe M-94, çdo ditë përzierja e shkronjave ndryshonte në një kombinim krejtësisht të ri. Kombinimi i çdo dite njihej vetëm nga Boshti, kështu që shumë menduan se e vetmja mënyrë për të thyer kodin do të ishte të provonin mbi 17,000 kombinime brenda 24 orëve. Aleatët kombinuan teknikat kriptoanalitike me makinat elektromekanike për të zvogëluar dhe testuar cilësimet e besueshme të Enigma që duhej të merreshin në konsideratë çdo ditë.

Moderne

Sot, enkriptimi përdoret në transferimin e komunikimit nëpërmjet internetit për siguri dhe tregti. Ndërsa fuqia kompjuterike vazhdon të rritet, enkriptimi i kompjuterave është duke evoluar vazhdimisht për të parandaluar sulmet e përgjimit. Një nga shifrat e para moderne bllok të përdorura gjerësisht, Data Encryption Standard, përdorte një çelës 56-bit me 72,057,594,037,927,936 mundësi; u thye në vitin 1999 nga thyesi brute-force DES i EFF, i cili kërkoi 22 orë e 15 minuta për ta bërë këtë. Standardet moderne të enkriptimit shpesh përdorin madhësi më të forta çelësash, të tilla si AES (modaliteti 256-bit), TwoFish, ChaCha20-Poly1305, Serpent (mbështet çelësa deri në 256 bit). AES-128 ka një hapësirë ​​çelësash prej 2128 çelësash të mundshëm, duke e bërë kërkimin shterues të çelësave të pamundur në mënyrë llogaritëse me teknologjinë aktuale. Opsioni më i mundshëm për thyerjen e shifrave me madhësi të mëdha çelësash është gjetja e dobësive në vetë shifrën, si paragjykimet e natyrshme dhe dyert e pasme ose duke shfrytëzuar efektet anësore fizike përmes sulmeve Side-channel. Për shembull, RC4, një shifër rrjedhjeje, u thyer për shkak të paragjykimeve dhe dobësive të natyrshme në shifër.

Enkriptimi në kriptografi

Në kontekstin e kriptografisë, enkriptimi shërben si një mekanizëm për të siguruar konfidencialitetin. Meqenëse të dhënat mund të jenë të dukshme në internet, informacionet e ndjeshme, siç janë fjalëkalimet dhe komunikimi personal, mund të ekspozohen ndaj interceptorëve të mundshëm. Procesi i enkriptimit dhe dekriptimit të mesazheve përfshin çelësa. Dy llojet kryesore të skemave të enkriptimit janë kriptografia me çelës simetrik dhe kriptografia me çelës publik (e njohur edhe si kriptografia me çelës asimetrik).

Shumë algoritme kriptografike komplekse shpesh përdorin aritmetikë të thjeshtë modulare në implementimet e tyre.

Llojet

Në skemat me çelës simetrik, çelësat e enkriptimit dhe dekriptimit janë të njëjtë. Palët komunikuese duhet të kenë të njëjtin çelës për të arritur komunikim të sigurt. Makina Gjermane Enigma përdorte një çelës të ri simetrik çdo ditë për kodimin dhe dekodimin e mesazheve.

Në skemat e kriptografisë me çelës publik, çelësi i enkriptimit publikohet që kushdo ta përdorë dhe enkriptojë mesazhet. Megjithatë, vetëm pala marrëse ka qasje në çelësin e dekriptimit që mundëson leximin e mesazheve. Enkriptimi me çelës publik u përshkrua për herë të parë në një dokument sekret në vitin 1973; më parë, të gjitha skemat e enkriptimit ishin me çelës simetrik (të quajtur edhe çelës privat). Megjithëse u botua më vonë, puna e Diffie dhe Hellman u botua në një revistë me një lexueshmëri të madhe dhe vlera e metodologjisë u përshkrua në mënyrë të qartë. Kjo punë prezantoi shkëmbimin e çelësave Diffie-Hellman, një metodë për krijimin e një sekreti të përbashkët mbi një kanal të pasigurt.

RSA (Rivest–Shamir–Adleman) është një tjetër kriptosistem i shquar me çelës publik. I zhvilluar në vitin 1977 dhe i botuar në vitin 1978, ai përdoret ende sot për aplikacionet që përfshijnë nënshkrime dixhitale. Duke përdorur teorinë e numrave, algoritmi RSA zgjedh dy numra të thjeshtë, të cilët ndihmojnë në gjenerimin e çelësave të enkriptimit dhe dekriptimit.

Një aplikacion enkriptimi me çelës publik i disponueshëm publikisht i quajtur Pretty Good Privacy (PGP) u shkrua në vitin 1991 nga Phil Zimmermann dhe u shpërnda falas me kod burimor. PGP u ble nga Symantec në vitin 2010 dhe përditësohet rregullisht.

Përdorimet

Enkriptimi është përdorur prej kohësh nga ushtritë dhe qeveritë për të lehtësuar komunikimin sekret. Tani përdoret zakonisht në mbrojtjen e informacionit brenda shumë llojeve të sistemeve civile. Për shembull, Instituti i Sigurisë Kompjuterike raportoi se në vitin 2007, 71% e kompanive të anketuara përdorën enkriptim për disa nga të dhënat e tyre në tranzit dhe 53% përdorën enkriptim për disa nga të dhënat e tyre në ruajtje. Enkriptimi mund të përdoret për të mbrojtur të dhënat "në qetësi", siç janë informacionet e ruajtura në kompjuterë dhe pajisje ruajtjeje (p.sh. disqe USB). Në vitet e fundit, ka pasur raportime të shumta për të dhëna konfidenciale, siç janë të dhënat personale të klientëve, të ekspozuara përmes humbjes ose vjedhjes së laptopëve ose disqeve rezervë; enkriptimi i skedarëve të tillë në qetësi ndihmon në mbrojtjen e tyre nëse masat e sigurisë fizike dështojnë. Sistemet e menaxhimit të të drejtave dixhitale, të cilat parandalojnë përdorimin ose riprodhimin e paautorizuar të materialit të mbrojtur me të drejta autoriale dhe mbrojnë softuerin nga inxhinieria e kundërt (shih gjithashtu mbrojtjen nga kopjimi), është një tjetër shembull disi i ndryshëm i përdorimit të enkriptimit në të dhënat në qetësi.