البصمة الإلكترونية

ما هي البصمة الإلكترونية للرسالة؟
رغم أن التشفير يمنع المتلصِّصين من الإطلاع على محتويات الرسالة، إلا إنه لا يمنع المخرِّبين من العبث بها؛ أي إن التشفير لا يضمن سلامة الرسالة (integrity).
ومن هنا ظهرت الحاجة إلى البصمة الإلكترونية للرسالة (message digest)، وهي بصمة رقمية يتم اشتقاقها وفقاً لخوارزميات معيَّنة تُدعى دوالّ أو اقترانات التمويه (hash functions)،
إذ تطبِّق هذه الخوارزميات حسابات رياضية على الرسالة لتوليد بصمة (سلسلة صغيرة) تمثِّل ملفاً كاملاً أو رسالة (سلسلة كبيرة). وتُدعى البيانات الناتجة البصمة الإلكترونية للرسالة.وتتكوَّن البصمة الإلكترونية للرسالة من بيانات لها طول ثابت (يتراوح عادة بين 128 و160 بت) تؤخَذ من الرسالة المحوَّلة ذات الطول المتغير.. وتستطيع هذه البصمة تمييز الرسالة الأصلية والتعرُّف عليها بدقة، حتى إن أي تغيير في الرسالة - ولو كان في بت واحد- سيفضي إلى بصمة مختلفة تماماً.
ومن غير الممكن اشتقاق البصمة الإلكترونية ذاتها من رسالتين مختلفتين. وتتميز البصمات الإلكترونية عن بعضها بحسب المفاتيح الخاصة (private key) التي أنشأتها، ولا يمكن فك شيفرتها إلا باستخدام المفتاح العام (public key) العائد إليها. ولهذا يُطلَق على اقتران التمويه المستخدَم في إنشاء البصمة الإلكترونية اسم آخر هو اقتران التمويه الأحادي الاتجاه (one-way hash function). ومن الجدير بالذكر، أن استخدام خوارزمية البصمة الإلكترونية أسرع من القيام بعملية التشفير اللامتماثل (asymmetric encryption) (تشفير نص باستخدام المفتاح العام)، ولهذا تُستخدَم خوارزمية البصمة الإلكترونية كثيراً في إنشاء تواقيع رقمية (digital signatures).
التوقيع الرقمي (Digital Signature)
يُستَخدَم التوقيع الرقمي للتأكد من أن الرسالة قد جاءت من مصدرها دون تعرضها لأي تغيير أثناء عملية النقل. ويمكن للمرسِل استخدام المفتاح الخاص لتوقيع الوثيقة إلكترونياً. أما في طرف المستقبِل، فيتم التحقّق من صحة التوقيع عن طريق استخدام المفتاح العام المناسب.
عملية توقيع رقمي تقليدية
وباستخدام التوقيع الرقمي، يتم تأمين سلامة الرسالة والتحقّق من صحتها. ومن فوائد هذا التوقيع أيضا أنه يمنع المرسِل من التنكّر للمعلومات التي أرسلها. ومن الممكن اعتماد طريقة أخرى تتلخَّص في الدمج بين مفهومي البصمة الإلكترونية للرسالة والمفتاح العام، وهذه الطريقة أكثر أمناً من العملية النموذجية التقليدية. ويتم أولاً تمويه الرسالة لإنشاء بصمة إلكترونية لها، ثم تُشفَّر البصمة الإلكترونية باستخدام المفتاح الخاص للمالك، مما ينتج عنه توقيع رقمي يُلحَق بالوثيقة المُرسَلة. وللتحقُّق من صحة التوقيع، يستخدم المستقبِل المفتاحَ العام المناسب لفك شيفرة التوقيع، فإن نجحت عملية فك شيفرة التوقيع (بإعادتها إلى ناتج اقتران التمويه)، فهذا يعني أن المرسِل قد وقَّع الوثيقة بالفعل، إذ إن أي تغيير يحصل على هذه الوثيقة الموقَّعة (مهما كان صغيراً)، يتسبب في فشل عملية التحقُّق. وتقوم برمجيات المستقبِل بعد ذلك بتمويه محتوى الوثيقة لينتج عن ذلك بصمة إلكترونية للرسالة، فإن تطابقت القيمة المموَّهة للتوقيع الذي فُكَّت شيفرته مع القيمة المموَّهة للوثيقة، فهذا يعني أن الملف سليم ولم يتعرض لأي تغيير أثناء النقل.
خوارزميات البصمة الإلكترونية للرسالة (MD2, MD4, MD5)
طوَّر رونالد رايفست (Ronald Rivest) خوارزميات MD2 و MD4 و MD5 الخاصة بالبصمة الإلكترونية للرسالة. وهذه الخوارزميات هي اقترانات تمويه يُمكن تطبيقها على التواقيع الرقمية. وبدأ ظهور هذه الخوارزميات عام 1989 بخوارزمية MD2، ثم تلتها خوارزمية MD4 عام 1990، ثم خوارزمية MD5 عام 1991. ويُولِّد كل من هذه الخوارزميات بصمة إلكترونية للرسالة بطول 128 بت. ورغم وجود تشابه كبير بين MD4 و MD5، إلا إن خوارزمية MD2 تختلف عنهما. ومن ناحية أخرى، فإن خوارزمية MD2 هي أبطأ هذه الخوارزميات، على حين أن خوارزمية MD4 هي أسرعها. أما أكثر هذه الخوارزميات أماناً فهي MD5؛ وهي تستند أساساً إلى خوارزمية MD4 مُضافاً إليها بعض خصائص الأمان الأكثر إحكاماً. ويمكن تطبيق خوارزمية MD2 بوساطة أجهزة كمبيوتر ذات 8 بت (8-bit computers)، بينما يلزم أجهزة كمبيوتر ذات 32 بت لتطبيق خوارزميتي MD4 و MD5