خوارزمية التوقيع الرقمي (DSA)
هل تعلم ما هي خوارزمية التوقيع الرقمي (DSA)؟!
تُمثّل التوقيعات الرقمية عنصرًا حاسمًا في الارتقاء بأمان المعاملات الإلكترونية، غير أن الاستعانة بخوارزميات التوقيع الرقمي التقليدية باتت تتلاشى تدريجيًا لصالح أنظمة التشفير الأحدث والأكثر تطورًا وأمانًا.
يتعين عليك دومًا وضع السياقات الأنسب لاستخدام مؤسسة معينة على رأس اعتباراتك حين تقوم باختيار بروتوكولات التشفير.
مثال ذلك خوارزمية DSA التي تتلخص أهميتها وآلية عملها ومزاياها عبر الفقرات التالية في المحتوى أدناه:
- ما هي خوارزمية DSA؟
- ما هي المفاهيم الرياضية المستخدمة في خوارزمية التشفير DSA؟
- كيف يتم إنشاء المفاتيح وإدارتها في خوارزمية التشفير DSA؟
- ما هي سلبيات وايجابيات خوارزمية DSA؟
ما هي خوارزمية DSA؟
تُعد خوارزمية التوقيع أو ما يتم تسميته اختصارًا بـ DSA، معيار حكومي معتمد لتوثيق التوقيعات الإلكترونية.
تتميز بقدرتها على تحقيق المصادقة الأمنية للرسائل أو الوثائق الرقمية، آمنةً بذلك على نزاهة التوقيعات وضمانها من التلاعب.
تقوم هذه الآلية على إرساء التحقق من هوية المرسِل وتأكيد سلامة المحتوى المنقول. وذلك بمساعدة مفتاحين، أحدهما خاص يبقى في عهدة المرسِل والآخر عام تتم إتاحته للمستقبِل. حيث تمنع بذلك أي تغييرات لم يتم التصريح عنها ، وحالات انتحال الهوية في الاتصالات الرقمية.
آلية عمل خوارزمية التوقيع الرقمي DSA
تقوم خوارزمية التوقيع الرقمي على استخدام التشفير ذي المفتاح العام، المعروف كذلك بالتشفير الأسيمتري، بإنشاء توقيعات تستطيع الربط الحسابي بين عناصر المستند لغرض التحقق من صحتها وتأكيد هوية المرسِل.
منحت الخوارزمية، كمعيار FIPS، رسمية لممارسة إنشاء التوقيع الرقمي الذي يتم استعماله للكشف عن أي تبديلات لم يتم التصريح عنها في البيانات لكي يتم التحقق من مصدرها.
ومنذ أن تم طرحها أول مرة بواسطة NIST عام 1991، بالرغم من كونها خوارزمية التشفير ليست الأكثر انتشارًا حديثًا، فإنها لا تزال يتم استخدامها في العديد من التطبيقات، منها الاتصالات عبر البريد الإلكتروني، وتحديثات البرامج والمصادقة على الوثائق.
توفر خوارزمية DSA نهجًا يُعزز أمن المعلومات ويضمن تام البيانات، ويجسد مفهوم عدم الإنكار. والذي يُمكّن المتلقي من التحقق بسهولة من المحتوى الذي يتم إرساله، الامتناع عن التعدّي على نصه وتأكيد أصالته.
وفي المكون التشفيري غير المتماثل، يكمن الأساس الذي تعتمد عليه خوارزمية التوقيع الرقمي. حيث يشتمل على زوج من المفاتيح – الخاص والعام – لكل من الأطراف المُشارِكة، المرسِل والمستقبِل. والذي يسمح بتبادل الرسائل المشفرة بأمان عبر القنوات العامة.
يستخدم المرسِل المفتاح العام للمستقبِل بتشفير النص وإنشاء رسالة مشفرة يُمكن للمستقبِل عندئذٍ فك تشفيرها وإعادتها إلى نصها الأصلي باستعمال مفتاحه الخاص.
ومن الضروري أن يتم إدراك أن هذا التبادل يكون عُنصري الاتجاه نظرًا لأن قراءة الرسائل للغير تظل مستحيلة دون الحصول على مفتاحها الخاص المناظر.
وهكذا يتم تشكيل العلاقة بين المفتاحين العام والخاص عصب خوارزمية التوقيع الرقمي، مع تحقيقها للتكوين الحسابي الدقيق والمطلوب للتوقيعات الرقمية.
ما هي المفاهيم الرياضية المستخدمة في خوارزمية التشفير DSA؟
تقوم خوارزمية التوقيع الرقمي، التي تُشكل أحد أسس أمن المعلومات في مجال التشفير، على استخدام المبادئ الأساسية للأرقام الأولية.
إلى جانب ذلك، تشتمل على تطبيق الحسابيات المعيارية، التي يتم تشبيهها في طريقة عملها لعقارب الساعة. حيث تتم إعادة الأرقام للنقطة الابتدائية بعد إكمال دورة كاملة.
ولابد لخوارزميات التوقيعات الرقمية أيضًا من توليد المفاتيح عبر الأسس وحل المشكلات اللوغاريتمية الخاصة.
والرياضيات الكامنة وراء هذه العمليات معقدة بشكلٍ كافٍ لضمان عدم إمكانية الجمع بين الأرقام الأولية بصورة تعسفية؛ وهو ما يمنح المفتاح الخاص طابعه السري، ويقيه من الاختراق.
لتكوين توقيع رقمي صحيح، يتوجب على المرء انتقاء قيمة عشوائية وإجراء عملية تجزئة لخلق توقيع مؤلف من جزأين.
كل الحسابات والارتباطات الرياضية يجب أن تكون دقيقة خلال كامل عملية التبادل الإلكتروني، لتأكيد التوقيع والوثوق بمحتوى الرسالة.
إن التوقيعات الرقمية ليست إلا شفرات محسوبة بدقة، تقوم على مجموع من التعقيدات الرياضيتية والتشفيرية. و تُتيح لمتلقي الرسالة التعرف على المرسل بصورة قاطعة والتأكد من بقاء المعلومات المرسلة كما هي دون تحريف.
وعن ديمومة التوقيعات الرقمية تكمن فعليًا في قدرتها على تمييز الرسالة الصادرة حقيقةً من المرسل الذي يدعي ذلك.
- المفتاح الخاص غير مشترك ومرتبط حصريًا بمالكه، يتم استخدامه لتصميم التوقيع.
- المفتاح العام بدوره مرتبط بالمفتاح الخاص و يتم استعماله للمصادقة على التوقيع الذي تم إنشاؤه باستخدام المفتاح الخاص.
- التوقيع الرقمي عبارة عن عملية تنبثق من العلاقة بين المفتاحين العام والخاص، ويتم استخدامه للتأكيد على أصالة وصحة وسلامة الرسالة التي يتم إرسالها.
تُشكل الخوارزمية التي يتم استعمالها في صناعة هذا التوقيع والتحقق منه إطار العمل الذي يمنع أي جهات مهددة من توليد توقيعات صحيحة يُمكن استغلالها لتمرير معلومات مزورة.
كيف يتم إنشاء المفاتيح وإدارتها في خوارزمية التشفير DSA؟
لتنفيذ توقيع رقمي يتم بناؤه على خوارزمية التوقيع الرقمي، من الضروري في البداية تأسيس زوج من المفاتيح يتألف من مفتاح عام وآخر خاص.
لحسن الحظ، تتم إتاحة أدوات ومكتبات البرمجة المتخصصة التي تُسهّل هذه العملية.
إليكم ما يتم تحت الغطاء:
- يتم الاعتماد على على عدد عشوائي تولده الأداة ويقوم بدور المفتاح الخاص.
- هذا العدد يخضع لبعض الحسابات المعقدة، التي تُطور منه مفتاحًا عامًا ناتجًا جديدًا يكون متاحًا للمشاركة.
تلك الأعداد ليست سوى قطع من معلومات رقمية متصلة ببعضها البعض. المفتاح الخاص، في هذه السياق، يتم استخدامه بشكل حصري في تكوين التوقيعات، بينما يُجري مفتاح العام المهمة الأساسية في التحقق من هذه التوقيعات.
وعن عملية توقيع الرسائل الإلكترونية تتم بالاستعانة بخوارزميات التوقيع الرقمي تتطلب إتقان استخدام التجزئة إلى جانب زوج المفاتيح الرقمية الخاصة بك.
ووظيفة التجزئة تتمثل في أنها خوارزمية تأخذ كمية بيانات يتم إعطاؤها بأحجام متفاوتة وتُبدّلها إلى مخرجات بحجم محدود وثابت.
هذه العملية تشبه إلى حد كبير الرموز الشريطية التي تلخص البيانات المرتبطة بمنتج ما في شكل رمز مميز وفريد.
تتنوع خوارزميات التجزئة وفقاً لعناصر مثل المتانة والكفاءة والغاية المرجوة منها، ويمكن الرجوع إلى FIPS 180 -4 للاطلاع على المعايير المثالية وتوصيات خوارزميات التجزئة.
عند استخدامك لوظيفة التجزئة، سوف تنشئ ما يتم تسميته “ملخص الرسالة”، الذي يُمثل بإيجاز محتوى الرسالة ذاتها.
بعد إعداد ملخص رسالتك، سيأتي دور مفتاحك الخاص للعمل بتوقيعه. إذ تشكل تجزئة الرسالة بالتزامن مع مفتاحك الخاص التوقيع الرقمي النهائي، وهو الصورة المتفردة التي تعكس الرسالة الأساسية بما يضمن صحتها وتمامها.
ما هي إيجابيات وسلبيات خوارزمية تشفير DSA؟
خوارزمية DSA، والمعروفة باسم خوارزمية التوقيع الرقمي، لها مزاياها وعيوبها، وهي تشمل:
إيجابيات خوارزمية التشفير DSA
- أمان النظام: توفر DSA مستوى جيد من الأمان، ما يجعل التوقيعات الصادرة منها موثوقة ضمن القيود الحالية لحسابات الحاسوب.
- الكفاءة: تتميز الخوارزمية بالكفاءة في عملية التوقيع حيث أن توليد التوقيع عادة ما يكون أسرع من التحقق منه.
- التوزيع الواسع: تم استخدامها على نطاق واسع ولسنوات، ما يعني أن لديها قاعدة مستقرة و يتم تجريبها من الاستخدامات العملية.
سلبيات خوارزمية التشفير DSA
- أداء التحقق: عملية التحقق في DSA يمكن أن تكون أبطأ من عملية التوقيع، ما يمكن أن يشكل عبئًا في بعض الاستخدامات.
- سرعة الحساب: قد تعتمد الخوارزمية على عمليات حسابية معقدة تتطلب موارد حسابية كبيرة، خصوصًا مع زيادة طول المفتاح.
- المرونة: DSA مصممة خصيصًا للتوقيعات وليس للتشفير، ما يحد من مرونتها مقارنة بأنظمة التشفير الأخرى مثل RSA التي يمكن استخدامها للتوقيع والتشفير.
- التحديات الكمومية: مع تطور الحوسبة الكمومية، يمكن أن تصبح خوارزميات مثل DSA عرضة للخطر، لأن الأجهزة الكمومية لديها القدرة على حل المشاكل الرياضية التي تعتمد عليها بسرعة أكبر بكثير.
- تعقيد إدارة المفاتيح: يتطلب تأمين وإدارة المفاتيح الخاصة في DSA الدقة والعناية لتجنب أي اختراقات أمنية.
ختاماً:
مهما كانت المعايير التي تخضع لها، من الضروري التعامل مع إدارة مفاتيح التشفير بحرص شديد داخل المؤسسة.
حيث تُسهم عمليات التبديل المنظمة للمفاتيح، واعتماد سياسة تخزين مؤمّنة، والالتزام بتوجيهات القطاع في الحفاظ على أمان مؤسستك بمعزلٍ عن التعرض لانتهاكات البيانات أو اقتحامات المفاتيح.
اقرأ أيضًا:
ما هو معيار تشفير البيانات DES ؟!
ما هو معيار التشفير المتقدم AES