رمزنگاری (Cryptography)

رمزنگاری سه هدف اصلی دارد:

• Confidentiality (محرمانگی): فقط گیرنده‌ی مجاز داده را بخواند.
• Integrity (یکپارچگی): داده در مسیر تغییر نکرده باشد.
• Authentication (احراز هویت): طرف مقابل همان کسی باشد که ادعا می‌کند.

قاعده‌ی طلایی: رمزنگاری خودساخته ننویس. از کتابخانه‌های معتبر (OpenSSL، libsodium، Web Crypto API) استفاده کن.

سطح ۱: مبتدی — Hash، Encoding و Encryption

Encoding ≠ Encryption ≠ Hash

echo -n "hello" | base64                  # Encoding: aGVsbG8=
echo -n "hello" | sha256sum               # Hash
echo -n "hello" | md5sum                  # MD5 (فقط برای آشنایی؛ ناامن است)

Hash

تابع یک‌طرفه که ورودی هر اندازه‌ای را به خروجی ثابت تبدیل می‌کند. ویژگی‌ها:

• Deterministic: ورودی یکسان، خروجی یکسان.
• Avalanche: تغییر کوچک ورودی، خروجی کاملاً متفاوت.
• Collision-resistant: یافتن دو ورودی با هش یکسان سخت است.

sha256sum ubuntu.iso                      # بررسی یکپارچگی فایل دانلودی

Password Hashing

برای رمز عبور از هش ساده استفاده نکن؛ از الگوریتم‌های کند با salt استفاده کن: bcrypt، scrypt، Argon2id.

سطح ۲: متوسط — رمزنگاری متقارن و نامتقارن

رمزنگاری متقارن (Symmetric)

یک کلید برای رمزگذاری و رمزگشایی.

• AES-256-GCM: استاندارد رایج؛ رمزنگاری + احراز یکپارچگی (AEAD).
• ChaCha20-Poly1305: جایگزین سریع، مناسب موبایل و سخت‌افزارهای بدون AES.

# رمزنگاری فایل با AES-256-CBC و PBKDF2 (فقط برای تمرین؛ GCM ترجیح دارد)
openssl enc -aes-256-cbc -pbkdf2 -salt -in secret.txt -out secret.enc
openssl enc -d -aes-256-cbc -pbkdf2 -in secret.enc -out secret.txt

مشکل اصلی: توزیع امن کلید. اینجا نامتقارن وارد می‌شود.

رمزنگاری نامتقارن (Asymmetric)

دو کلید: کلید عمومی (Public) برای رمزنگاری یا تأیید، و کلید خصوصی (Private) برای رمزگشایی یا امضا.

کلید SSH با Ed25519

ssh-keygen -t ed25519 -C "laptop-key"    # ساخت جفت کلید
ls ~/.ssh/                               # id_ed25519 (خصوصی) و id_ed25519.pub (عمومی)
ssh-copy-id user@server                  # کپی کلید عمومی روی سرور

کلید خصوصی را هرگز به اشتراک نگذار. اجازه‌ی فایل: chmod 600 ~/.ssh/id_ed25519.

امضای دیجیتال

فرستنده با کلید خصوصی امضا می‌کند؛ هر کسی با کلید عمومی تأیید می‌کند که داده تغییر نکرده و از او است.

# ساخت کلید Ed25519 با OpenSSL و امضای فایل
openssl genpkey -algorithm ed25519 -out priv.pem
openssl pkey -in priv.pem -pubout -out pub.pem
openssl pkeyutl -sign -inkey priv.pem -rawin -in message.txt -out message.sig
openssl pkeyutl -verify -pubin -inkey pub.pem -rawin -in message.txt -sigfile message.sig

سطح ۳: پیشرفته — TLS، PKI و Forward Secrecy

Key Exchange: Diffie-Hellman

دو طرف بدون ارسال کلید مخفی، یک کلید مشترک می‌سازند. در TLS 1.3 از ECDHE (تبادل کلید بیضوی موقت) استفاده می‌شود.

Forward Secrecy: اگر کلید دائمی سرور در آینده لو برود، ترافیک قدیمی هنوز امن است چون کلید نشست موقت بوده.

PKI و گواهی (Certificate)

• CA (Certificate Authority): نهاد مورد اعتماد که گواهی را امضا می‌کند.
• Certificate X.509: شامل نام دامنه، کلید عمومی، تاریخ انقضا و امضای CA.
• Chain of trust: گواهی سرور ← گواهی واسط ← Root CA که در سیستم نصب است.

# مشاهده‌ی گواهی یک سرور
openssl s_client -connect example.com:443 -servername example.com </dev/null 2>/dev/null \
  | openssl x509 -noout -subject -issuer -dates

# مشاهده‌ی زنجیره‌ی گواهی
openssl s_client -connect example.com:443 -showcerts </dev/null

ساخت CA و گواهی self-signed (آزمایشی)

# کلید و گواهی self-signed برای تست داخلی
openssl req -x509 -newkey ed25519 -nodes -keyout key.pem -out cert.pem \
  -days 365 -subj "/CN=test.local"

گواهی self-signed فقط برای تست یا شبکه‌ی داخلی کنترل‌شده است. برای سایت عمومی از Let's Encrypt (با certbot) استفاده کن.

TLS 1.3 در یک نگاه

1. ClientHello: کلاینت لیست cipher suite و share کلید X25519 را می‌فرستد.
2. ServerHello: سرور انتخاب و کلید خودش را می‌فرستد؛ از این لحظه رمزنگاری شروع می‌شود.
3. گواهی سرور و امضای تأیید با کلید خصوصی ارسال می‌شود.
4. اتصال با کلید نشست (session key) مشترک و رمزنگاری AEAD ادامه می‌یابد.

تفاوت با TLS 1.2: handshake سریع‌تر (1-RTT)، حذف الگوریتم‌های ضعیف، و الزام Forward Secrecy.

openssl s_client -connect example.com:443 -tls1_3 </dev/null 2>/dev/null | grep -E "Protocol|Cipher"

خلاصه‌ی انتخاب الگوریتم‌ها (امروز)

الگوریتم‌هایی که نباید استفاده شوند

MD5، SHA-1، DES، 3DES، RC4، RSA با کلید ۱۰۲۴ بیت، TLS 1.0 و 1.1، و هر حالت ECB.