با توجه به رشد سریع فناوری، داده‌های زیادی در حال جابجایی و اشتراک‌گذاری هستند. در این میان، حفظ امنیت داده‌ها بسیار مهم شده است. دو راه موثر برای محافظت از داده‌ها، هَش کردن و رمزنگاری هستند که با وجود تفاوت‌هایی که دارند، کاربردهای مشترکی در حفظ امنیت داده‌ها دارند.
هَش کردن کدها یکی از روش‌های قدیمی محافظت از داده‌ها بود. اما امروزه با پیشرفت تکنولوژی، هَش کردن به راحتی قابل شکستن است. در مقابل، رمزنگاری فایل‌ها روش امن‌تری برای حفاظت از داده‌ها است که دیگر امکان خواندن یا دسترسی غیرمجاز به آن‌ها وجود ندارد.
در هَش کردن، داده‌ها به یک مقدار ثابت و کوتاه به نام هَش تبدیل می‌شوند که منحصربه‌فرد است، اما کوچک‌ترین تغییر در داده‌های اصلی باعث تغییر کامل هَش می‌شود. بنابراین هَش کردن بیشتر برای بررسی صحت داده‌ها به کار می‌رود، اما در رمزنگاری، داده‌ها به گونه‌ای تغییر می‌کنند که تنها افراد دارای کلید مناسب می‌توانند به آن‌ها دسترسی داشته باشند. رمزنگاری داده‌ها را در برابر دسترسی غیرمجاز محافظت می‌کند.
بنابراین می‌توان گفت رمزنگاری روش امن‌تر و موثرتری نسبت به هَش کردن برای حفاظت از داده‌هاست و نقش مهمی در حفظ حریم خصوصی و امنیت اطلاعات دارد. در این مقاله به بررسی تفاوت‌ها و کاربردهای این دو روش می‌پردازیم تا نقش مهم آن‌ها در حفاظت از داده‌های دیجیتال را درک کنید.
هش کردن (Hashing)
هش کردن (Hashing) یک روش رمزنگاری یک‌طرفه برای تبدیل داده‌های ورودی به یک رشته خروجی با طول ثابت و یکتا است. در هش کردن، الگوریتم‌هایی مانند MD5 ،SHA-1،SHA-2 و SHA-3 بر روی داده‌های ورودی اعمال می‌شود تا یک عدد منحصر به‌فرد به نام هش یا مقدار درهم‌سازی (hash value) تولید کند.
خروجی هش یک رشته با طول ثابت است که نمایانگر داده‌های اصلی است. به عنوان مثال الگوریتم MD5 یک هَش ۱۲۸ بیتی و SHA256 یک هش ۲۵۶ بیتی تولید می‌کند.
ویژگی مهم هَش کردن این است که فرایند آن یک‌طرفه و غیرقابل بازگشت است. به این معنی که از روی خروجی هَش نمی‌توان محتوای اصلی داده‌ها را بازیابی کرد. به همین دلیل هَش کردن برای کاربردهایی مانند ذخیره گذرواژه‌ها و چک کردن یکپارچگی داده‌ها مفید است.
کاربردهای هَش کردن
۱. بررسی یکپارچگی داده‌ها (Data Integrity Checking)
بررسی یکپارچگی داده‌ها یکی از کاربردهای کلیدی هَش کردن است. هَش کردن با ایجاد یک مقدار منحصر به فرد برای هر داده، امکان بررسی یکپارچگی و عدم تغییر داده‌ها را فراهم می‌کند. در این روش، ابتدا داده‌های اصلی با استفاده از الگوریتم‌هایی مانند MD5 یا SHA256 هَش می‌شوند و مقدار درهم‌سازی یا همان هَش حاصل، ذخیره می‌گردد. سپس در هر بار که قصد بررسی داده‌ها وجود دارد، داده‌های مورد نظر مجددا هَش شده و مقدار جدید با مقدار هَش اولیه مقایسه می‌شود.
اگر داده‌ها تغییر نکرده باشند، مقدار هَش جدید و قدیم یکسان خواهد بود. ولی هرگونه تفاوت در مقادیر نشان‌دهنده تغییر در داده‌هاست. به همین دلیل این روش می‌تواند برای بررسی یکپارچگی فایل‌های دانلود شده، اسناد الکترونیک و دیگر داده‌های مهم مورد استفاده قرار گیرد.
۲. ذخیره امن گذرواژه (Secure Password Storage)
یکی از مهم‌ترین کاربردهای هَش‌کردن، ذخیره‌سازی امن گذرواژه‌هاست. زمانی‌که کاربران در یک سیستم ثبت‌نام می‌کنند، گذرواژه آن‌ها باید به گونه‌ای امن ذخیره شود که در صورت نفوذ به پایگاه داده، گذرواژه‌ها مخفی بمانند.
روش رایج این است که گذرواژه‌ها قبل از ذخیره‌سازی هَش می‌شوند. با هَش کردن، گذرواژه به یک رشته غیرقابل بازگشت تبدیل می‌شود. علاوه بر این، معمولا یک مقدار تصادفی به نام نمک (Salt) نیز به گذرواژه اضافه می‌شود تا امنیت بیشتر شود. با این روش، حتی اگر مهاجم به پایگاه داده دسترسی پیدا کند، تنها مقادیر هَش شده و Salt را می‌بیند و گذرواژه‌ها قابل بازیابی نیستند. بنابراین هَش کردن روشی ایمن برای ذخیره‌سازی گذرواژه است.
۳. جلوگیری از تغییر داده ها (Prevention of Tampering Attacks)
یکی دیگر از کاربردهای مهم هَش کردن، جلوگیری تغییر داده‌ها بدون اجازه است. در برخی موارد سعی می‌کنند با اضافه کردن یا حذف بخشی از داده‌های اصلی یا جایگزین کردن با اطلاعات جعلی، صحت و یکپارچگی داده‌ها را مخدوش کنند، اما اگر داده‌ها قبلا هَش شده باشند، با محاسبه مجدد مقدار هَش و مقایسه آن با هَش اولیه، می‌توان به راحتی تشخیص داد که آیا دستکاری انجام شده است یا خیر.
بنابراین هَش کردن می‌تواند به عنوان یک مکانیزم دفاعی در برابر تغییر داده‌ها بدون اجازه در سیستم‌های مدیریت محتوا، پایگاه‌های داده و دیگر زیرساخت‌های حساس به کار رود.
۴. شناسایی فایل‌های تکراری (Duplicate File Detection)
هش کردن کاربرد بسیار مفیدی در شناسایی فایل‌های تکراری دارد. این کار از طریق مقایسه مقادیر هَش فایل‌ها انجام می‌شود. هَش هر فایل با استفاده از الگوریتم‌هایی مثل MD5 محاسبه می‌شود. اگر دو فایل محتوای یکسانی داشته باشند، مقدار هَش آن‌ها نیز یکسان خواهد بود.
پس با مقایسه مقادیر هَش فایل‌های مختلف، می‌توان فایل‌های تکراری را شناسایی کرد. این کار در سیستم‌های ذخیره‌سازی و مدیریت فایل مفید است تا از ذخیره نسخه‌های متعدد و غیرضروری یک فایل جلوگیری شود و فضای ذخیره‌سازی بهینه‌سازی گردد. پس هَش کردن راهکار موثری برای شناسایی فایل‌های تکراری و مدیریت بهتر فضای ذخیره‌سازی است.
۵. امضای دیجیتال (Digital Signatures)
هَش کردن می‌تواند به عنوان بخش مهمی از فرایند امضای دیجیتال مورد استفاده قرار بگیرد. در این روش، ابتدا محتوای سندی که قرار است امضا شود، با استفاده از الگوریتم‌هایی مانند SHA256 هَش می‌شود. سپس مقدار هَش تولید شده توسط کلید خصوصی فرستنده رمزنگاری می‌شود.
در نتیجه یک امضای دیجیتال ایجاد می‌شود که هویت فرستنده را تایید می‌کند و همچنین نشان می‌دهد محتوای اصلی سند پس از امضا تغییر نکرده است. پس هَش کردن بخش مهمی از زیرساخت امضاهای دیجیتال در مبادلات الکترونیکی و ارتباطات اینترنتی است.
رمزنگاری (Encryption)
رمزنگاری (Encryption) یک روش رمزنگاری دوطرفه است که برای مخفی کردن داده‌های اصلی و حفاظت از حریم خصوصی استفاده می‌شود. در رمزنگاری، داده‌های اصلی با استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری و کلید مخفی‌سازی، به یک متن رمزشده تبدیل می‌شوند. الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن (نظیر AES) و غیرمتقارن (نظیر RSA) وجود دارند.
برای بازیابی داده‌های اصلی، نیاز است تا متن رمزشده با همان الگوریتم و کلید رمزگشایی، رمزگشایی شود. از مزایای رمزنگاری می‌توان به قابلیت برگرداندن داده‌های اصلی و ایجاد ارتباط دوطرفه امن اشاره کرد. رمزنگاری برای حفاظت از اطلاعات حساس و محرمانه بسیار مناسب است.
کاربردهای رمزنگاری (Encryption)
۱– محافظت از داده‌های حساس و محرمانه (Protecting Sensitive Data)
یکی از مهم‌ترین کاربردهای رمزنگاری، محافظت از داده‌های حساس و محرمانه است. رمزنگاری با استفاده از الگوریتم‌ها و کلیدهای رمزنگاری، داده‌ها را به شکلی غیرقابل خواندن تبدیل می‌کند. این کار باعث می‌شود داده‌ها در برابر دسترسی و سو استفاده‌های غیرمجاز محافظت شوند.
رمزنگاری به ویژه برای حفاظت از اطلاعات شخصی، اطلاعات مالی، اسناد طبقه‌بندی‌شده و سایر اطلاعات باارزش و حساس بسیار مناسب است. این روش در بانک‌ها، موسسات مالی، بیمارستان‌ها، سازمان‌های دولتی و دیگر سازمان‌هایی که به اطلاعات حساس دسترسی دارند، کاربرد فراوان دارد.
۲- ارتباطات امن (Secure Communications)
ایجاد ارتباطات امن یکی دیگر از کاربردهای کلیدی رمزنگاری است. رمزنگاری از طریق رمز کردن داده‌ها، ارتباطات را در برابر شنود و دستکاری محافظت می‌کند. داده‌های رمز شده حتی اگر به سرقت روند، برای افراد فاقد کلید رمزگشایی غیرقابل خواندن خواهند بود. این ویژگی رمزنگاری در ارتباطات اینترنتی و وب، تماس‌ها و پیام‌رسانی تلفنی، ایمیل و دیگر اشکال ارتباط الکترونیکی بسیار حیاتی است تا محتوای مکالمات و پیام‌ها محفوظ بماند.
۳- ذخیره‌سازی اطلاعات با امنیت بالا (Secure Storage)
رمزنگاری داده‌ها قبل از ذخیره‌سازی آن‌ها، ابزار مهمی برای جلوگیری از سرقت و سو استفاده از اطلاعات حساس توسط افراد غیرمجاز است. رمزنگاری با تبدیل داده‌ها به شکلی غیر قابل خواندن، حتی اگر هکرها به داده‌ها دسترسی پیدا کنند، از خواندن و درک محتوای آن‌ها جلوگیری می‌کند. استفاده از رمزنگاری، امنیت داده‌ها را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
این ویژگی در مواردی مانند ذخیره‌سازی ابری، دیتاسنترها، سرورهای فایل و پایگاه‌های داده که نگهداری حجم زیادی از داده‌های حساس را برعهده دارند، بسیار حائز اهمیت است تا در برابر حملات و نفوذ های احتمالی مصون بمانند.
۴- احراز هویت (Authentication)
احراز هویت یکی از موارد کاربردی مهم رمزنگاری است که برای تایید هویت کاربران وارد شده به سیستم به کار می‌رود. در احراز هویت، کاربر با وارد کردن اطلاعاتی مثل نام کاربری و رمز عبور، سعی در ورود به حساب کاربری خود دارد. سپس سیستم این اطلاعات را با اطلاعات ثبت شده قبلی آن کاربر مقایسه می‌کند. اگر اطلاعات درست باشد، کاربر به عنوان یک فرد مجاز شناخته شده و می‌تواند وارد سیستم یا دسترسی به منابع شود.
هدف از احراز هویت محدود کردن دسترسی به افراد مجاز و جلوگیری از ورود افراد ناشناس است. رمزنگاری نقش مهمی در ایمن‌سازی فرایند احراز هویت دارد.
۵- امضای دیجیتال (Digital Signatures)
امضای دیجیتال یک فناوری رمزنگاری است که برای تایید هویت و اعتبارسنجی اسناد و داده‌های دیجیتال استفاده می‌شود. امضای دیجیتال مبتنی بر جفت کلیدهای عمومی و خصوصی است؛ کلید خصوصی برای ایجاد امضا و کلید عمومی برای تایید آن به کار می‌رود.
وقتی یک سند الکترونیکی امضا می‌شود، الگوریتم رمزنگاری محتوای سند را با استفاده از کلید خصوصی تبدیل به یک امضای دیجیتال می‌کند. گیرنده سند می‌تواند با استفاده از کلید عمومی فرستنده، امضا را بازیابی کرده و اصالت سند و هویت فرستنده را تایید کند.
از مزایای امضای دیجیتال می‌توان به اثبات هویت، جلوگیری از انکار، حفظ تمامیت داده‌ها و افزایش امنیت اشاره کرد. امضای دیجیتال در حوزه‌هایی مانند دولت الکترونیک، بانک‌داری دیجیتال و قراردادهای الکترونیکی بسیار مورد استفاده است.
۶- مدیریت حق دسترسی (Access Control
مدیریت حق دسترسی یک روش کنترل دسترسی است که بر اساس آن دسترسی کاربران به منابع و سرویس‌های یک سیستم محدود می‌شود. هدف از مدیریت حق دسترسی، جلوگیری از دسترسی غیرمجاز و حفاظت داده‌ها و برنامه‌ها در برابر سو استفاده است.
در این روش از رمزنگاری برای تعریف سطوح دسترسی و نقش‌های کاربری استفاده می‌شود. بر اساس نقش هر کاربر، تنها دسترسی‌های مجاز برای آن کاربر تعریف شده و رمزگذاری می‌شود. سپس کاربر با استفاده از روش‌های احراز هویت معتبر، اجازه دسترسی به بخش‌های مجاز را پیدا می‌کند.
مدیریت حق دسترسی در سیستم‌عامل‌ها، پایگاه‌داده‌ها، شبکه‌ها و برنامه‌های کاربردی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا از داده‌ها و سرویس‌ها در برابر دسترسی و سو استفاده‌های غیرمجاز محافظت کند.
تفاوت‌های اصلی بین هَش کردن و رمزنگاری
هش کردن یک فرآیند یک طرفه است. یعنی الگوریتم هَش کردن روی داده‌های ورودی اعمال می‌شود و خروجی هَش تولید می‌کند، اما از روی خروجی هَش نمی‌توان داده‌های اصلی را بازیابی کرد. رمزنگاری یک فرآیند دوطرفه است، داده‌های اصلی رمز می‌شوند و سپس با فرآیند رمزگشایی می‌توان داده‌های اولیه را بازیابی کرد. طول خروجی هَش کردن همیشه ثابت است و بستگی به الگوریتم مورد استفاده دارد. مثلا خروجی MD5 همیشه ۱۲۸ بیت است، اما طول خروجی رمزنگاری می‌تواند متغیر باشد و بستگی به طول داده‌های اصلی دارد.
هش کردن یک فرآیند غیرقابل برگشت است و امکان بازیابی داده‌های اولیه از روی خروجی هَش وجود ندارد، اما رمزنگاری یک فرآیند قابل برگشت است و داده‌های اصلی را می‌توان از روی متن رمز شده بازیابی کرد. هش کردن نیازی به استفاده از کلید ندارد، اما رمزنگاری برای رمزگشایی نیازمند استفاده از کلیدهای رمزنگاری است. در نهایت، رمزنگاری روش امن‌تری نسبت به هَش کردن به شمار می‌رود، چرا که داده‌ها در آن کاملا مخفی می‌شوند.
نتیجه گیری
هش کردن و رمزنگاری دو مفهوم متفاوت در حوزه امنیت اطلاعات هستند که اغلب به اشتباه جایگزین یکدیگر می‌شوند، اما درک تفاوت‌های کلیدی این دو می‌تواند به انتخاب صحیح روش مناسب برای نیازهای مختلف کمک کند.
ابتدا توضیح می‌دهم که هش کردن یک روش یک‌طرفه برای تبدیل داده‌ها به یک رشته عددی منحصر به‌فرد است. الگوریتم‌هایی مانند MD5 و SHA 256 روی داده‌ها اعمال می‌شود و یک مقدار درهم‌سازی با طول ثابت تولید می‌کنند. این فرآیند غیرقابل بازگشت است، یعنی از روی خروجی هَش نمی‌توان داده اصلی را بازیابی کرد.
رمزنگاری یک روش دوطرفه با استفاده از الگوریتم‌ها و کلیدهای رمزنگاری است که داده‌ها را به متن رمزشده تبدیل می‌کند. با همان الگوریتم و کلید می‌توان داده‌های اصلی را از متن رمز شده بازیابی کرد. پس فرآیند رمزنگاری قابل برگشت است. طول خروجی رمزنگاری نیز متغیر و بستگی به طول داده دارد.
با توجه به تفاوت‌های ذکر شده، هَش‌کردن بیشتر برای ذخیره‌سازی امن گذرواژه‌ها و بررسی یکپارچگی داده‌ها استفاده می‌شود، اما رمزنگاری روش امن‌تری برای مخفی‌سازی داده‌های حساس و ایجاد ارتباطات امن است. پس بسته به نوع کاربرد، یکی از این دو روش انتخاب و اعمال می‌شود تا حفاظت مناسب از داده‌ها صورت گیرد.
