كيف يعمل التشفير؟

قد يبدو التشفير مفهومًا مجردًا، لكن فكرته الأساسية بسيطة. تبدأ الصورة أو الفيديو كبيانات قابلة للقراءة. ويستخدم التشفير مفتاحًا سريًا لتحويلها إلى شيء يبدو بلا معنى. لاحقًا، يستطيع المفتاح الصحيح إعادتها إلى الملف الأصلي.

وهذا مهم للوسائط الخاصة لأن النسخة الاحتياطية تظل نسخة من حياتك. فقد تشمل صور العائلة، والمستندات الشخصية، وأدلة المشاريع، والإيصالات، والصور الطبية، ولقطات الشاشة، وفيديوهات لا تريد كشفها. يساعد التشفير على جعل النسخة مفيدة لك دون أن تصبح قابلة للقراءة لكل من قد يصل إلى نظام التخزين.

الصورة أعلاه نموذج مبسط للفهم. تُحمى صورتك بتشفير قوي قبل أن تصبح نسخة احتياطية مشفرة. وتحدد المفاتيح من يستطيع فتح البيانات. قد تكون بعض المفاتيح عامة أو قابلة للمشاركة ضمن حدود، لكن مادة المفتاح الخاص وكلمة مرور التشفير يجب أن تظلا سريتين.

البداية بيانات غير مشفرة

تتكون كل صورة وكل فيديو من بيانات. ويحتوي ملف الصورة على وحدات بكسل، وبيانات وصفية، وطوابع زمنية، وصور مصغرة، ومعلومات أخرى تستطيع البرامج قراءتها. وإذا خُزّن الملف دون تشفير، فقد يستطيع أي شخص يملك صلاحية الوصول المناسبة فتحه.

يغيّر التشفير الملف قبل تخزينه أو نقله. فبدلًا من وضع الصورة القابلة للقراءة في مخزن النسخ الاحتياطية، يخزن التطبيق بيانات مشفرة. وتظل النسخة المشفرة ملفًا، لكنها لا تتصرف كالصورة الأصلية. ولا يستطيع عارض الصور العادي فهمها. وينبغي ألا يستطيع من ينظر إلى البيانات المخزنة معرفة ما تحتويه الصورة.

لهذا يختلف التشفير عن تسجيل الدخول العادي. فتسجيل الدخول يتحكم في من يستطيع دخول الحساب. أما التشفير فيحمي البيانات نفسها، لتبقى النسخة المخزنة محمية حتى لو نظر شخص إلى طبقة من النظام لا ينبغي له الوصول إليها.

المفتاح هو ما يجعل التشفير يعمل

يعتمد التشفير على المفاتيح. ولا يكون المفتاح عادةً شيئًا على شكل مفتاح معدني، رغم سهولة تذكّر هذا التشبيه. في علم التعمية، المفتاح قيمة دقيقة جدًا تستخدمها خوارزمية لقفل البيانات أو فتحها.

إذا كان المفتاح صحيحًا، يمكن فك تشفير الملف لاستعادة الصورة أو الفيديو الأصلي. وإذا كان خاطئًا، تكون النتيجة بلا فائدة. ولهذا تهم الفروق الصغيرة في كلمة المرور. فحرف مختلف، أو مسافة ناقصة، أو اختلاف في حالة الأحرف قد يؤدي إلى مفتاح مختلف تمامًا.

يستخدم Safety Photo+Video كلمة مرور تشفير ضمن نموذج الحماية هذا. وتُستخدم كلمتك على جهازك لاشتقاق مفاتيح تشفير قوية. وهكذا يعمل التطبيق بمفاتيح تشفير، بينما يكفيك الاحتفاظ بكلمة مرور أو عبارة مرور.

لماذا يُستخدم AES-256 للصور والفيديوهات؟

AES اختصار لـ Advanced Encryption Standard، أي معيار التشفير المتقدم. وهو خوارزمية تشفير متماثل، أي إن المفتاح السري نفسه يُستخدم لتشفير البيانات وفك تشفيرها. والتشفير المتماثل سريع وموثوق ومناسب للملفات الكبيرة كالصور والفيديوهات.

يستخدم Safety Photo+Video خوارزمية AES-256-GCM لتشفير الملفات. ويعني الجزء 256 أن طول المفتاح 256 بت. وهذا نطاق هائل من المفاتيح، يتجاوز بكثير ما يمكن البحث فيه بالتخمين عند توليد المفاتيح وحمايتها بطريقة صحيحة.

والجزء GCM مهم أيضًا. فـ AES-GCM نمط تشفير موثّق، ما يعني أنه يؤدي مهمتين معًا:

• يحافظ على خصوصية محتوى الملف.
• يساعد على كشف تغيير البيانات المشفرة أو العبث بها.

تخيّل AES-256-GCM كحاوية آمنة لكل ملف محمي. تدخل الصورة أو الفيديو في صورة قابلة للقراءة، وتخرج في صورة مبعثرة، ولا يمكن استعادتها إلا عند توفر المفتاح الصحيح.

كيف تصبح كلمة مرور التشفير مفتاحًا؟

يسهل على البشر حفظ كلمات المرور أكثر من مفاتيح التشفير الخام. أما الحواسيب فتحتاج إلى مادة مفتاح دقيقة. وتربط دالة اشتقاق المفاتيح بين هذين العالمين.

في Safety Photo+Video، تُستخدم كلمة مرور التشفير مع PBKDF2-SHA256 لاشتقاق مفتاح رئيسي بطول 256 بت. وبعبارة بسيطة، يأخذ التطبيق كلمة مرورك ويعالجها بطريقة مقصودة وقابلة للتكرار لإنتاج مادة مفتاح مناسبة للتشفير.

وهذا مهم لسببين. أولًا، يستطيع التطبيق استخدام مفاتيح قوية دون مطالبتك بحفظ سلسلة طويلة من البايتات العشوائية. ثانيًا، تبقى كلمة المرور محور الاستعادة. فإذا أدخلت لاحقًا كلمة مرور التشفير الصحيحة نفسها، يستطيع التطبيق اشتقاق مادة المفتاح الصحيحة مجددًا. وإذا فُقدت الكلمة أو أُدخلت بشكل خاطئ، فلا يمكن فتح المكتبة المشفرة بأمان.

لذلك ليست كلمة مرور التشفير مجرد كلمة مرور حساب أخرى. فهي مرتبطة بقدرتك على قراءة ملفاتك المحمية.

المفاتيح العامة والخاصة

المفاتيح العامة والخاصة جزء من التشفير غير المتماثل. فبدلًا من مفتاح سري مشترك واحد، يستخدم زوجًا من المفاتيح المرتبطة:

• يمكن مشاركة المفتاح العام بحرية أكبر.
• يجب أن يبقى المفتاح الخاص سريًا.

ومن التشبيهات الشائعة صندوق البريد. يستطيع أي شخص وضع رسالة فيه إذا عرف مكانه، لكن صاحب المفتاح الخاص وحده يستطيع فتح الصندوق وقراءة ما فيه.

ويختلف هذا عن AES. فعادةً يُستخدم AES لمحتوى الملفات الفعلي لأنه سريع مع البيانات الكبيرة. وغالبًا يُستخدم التشفير بالمفتاح العام والخاص لأجزاء أصغر من المعلومات، أو التحقق من الهوية، أو تبادل المفاتيح بأمان، أو حماية المفاتيح التي تفتح بيانات مشفرة أكبر.

إذًا، الصورة العملية هي أن AES يحمي بيانات الصور والفيديوهات الكبيرة، بينما تتحكم المفاتيح المشتقة من كلمة المرور ومادة المفتاح الخاص في من يستطيع فتحها أو استعادة الوصول إليها. وقد يكون جانب المفتاح العام آمنًا للقفل أو التحقق في سياقات معينة، لكن يجب حماية الجانب الخاص بعناية.

ماذا تعني المعرفة الصفرية؟

تعني المعرفة الصفرية أن الخدمة لا تحتاج إلى معرفة محتوى مكتبتك حتى تخزنها. يستطيع الخادم الاحتفاظ بنسخ احتياطية مشفرة، وحالة المزامنة، وسجلات الحساب، وبيانات تشغيلية أخرى دون القدرة على فتح صورك وفيديوهاتك الخاصة.

في تصميم المعرفة الصفرية، لا تغادر كلمة مرور التشفير جهازك، ولا تخزن الخدمة المفاتيح اللازمة لفك تشفير مكتبتك. ويخلق ذلك حدًا قويًا لحماية الخصوصية. وحتى لو وُجدت بيانات النسخ المشفرة على خادم، ينبغي أن تبقى غير قابلة للقراءة دون كلمة المرور الصحيحة ومادة المفتاح المناسبة.

والمقابل هو مسؤولية الاستعادة. فإذا لم تستطع الخدمة رؤية كلمة مرورك، فلن تستطيع استعادتها لك. وهذا جيد للخصوصية، لكنه يجعل طريقة حفظك لكلمة المرور شديدة الأهمية.

ماذا يحدث أثناء النسخ الاحتياطي؟

قد تبدو الواجهة بسيطة، لكن عدة خطوات أمنية تجري خلف الكواليس:

• يجهّز التطبيق الصورة أو الفيديو للنسخ الاحتياطي.
• تُشتق مفاتيح التشفير أو تُختار على جهازك.
• يُشفّر الملف باستخدام AES-256-GCM.
• تُرفع النسخة المشفرة أو تُخزّن.
• لا تتلقى خدمة النسخ الاحتياطي الأصل القابل للقراءة.

من وجهة نظرك، قد يبدو النسخ الاحتياطي عملية رفع عادية. أما بالنسبة إلى نظام التخزين، فينبغي أن يبدو الملف المحمي كبيانات مشفرة. وهذا هو الهدف. تظل النسخة قابلة للتخزين والمزامنة والاستعادة، لكن ينبغي ألا تكون قابلة للقراءة دون مفتاحك.

ماذا يحدث أثناء الاستعادة؟

تُجري الاستعادة العملية في الاتجاه المعاكس. ينزّل التطبيق بيانات النسخة المشفرة أو يحدد مكانها. ثم يحتاج إلى كلمة مرور التشفير ومادة المفتاح الصحيحتين لفك تشفير الملفات. وبعد فك التشفير، يستطيع عرض الصورة أو الفيديو مجددًا.

لهذا يهم الاستعداد للاستعادة. يساعد الحساب التطبيق على العثور على النسخة. ويساعد الجهاز والشبكة في جلبها. وتساعد كلمة مرور التشفير في فتحها. وقد يجعل غياب أي جزء الاستعادة أبطأ أو مربكة أو مستحيلة.

إذا ساعدك الدعم في استكشاف مشكلة، فيمكنه العمل بتفاصيل الحساب، وإصدار التطبيق، وطراز الجهاز، ورسائل الخطأ، وحالة النسخ الاحتياطي. وينبغي ألا يحتاج إلى كلمة مرور التشفير. فإبقاؤها سرية يحافظ على نموذج الحماية.

طريقة بسيطة للتذكّر

يسهل فهم التشفير كسلسلة مترابطة:

• تبدأ الصورة أو الفيديو كبيانات قابلة للقراءة.
• يحوّلها AES-256-GCM إلى بيانات مشفرة.
• تساعد كلمة مرور التشفير على اشتقاق المفاتيح اللازمة لفتحها.
• قد تساعد المفاتيح العامة على القفل أو التحقق في أنظمة معينة.
• يجب أن تبقى المفاتيح الخاصة والمشتقة من كلمات المرور سرية.
• لا تعمل الاستعادة إلا عند اجتماع الحساب الصحيح والنسخة الصحيحة والجهاز الصحيح ومادة المفتاح المناسبة مجددًا.

ليس الهدف جعل النسخ الاحتياطي معقدًا، بل جعل النسخ الخاص جديرًا بالثقة. عندما يعمل التشفير جيدًا، تستطيع ملفاتك الانتقال إلى مخزن النسخ الاحتياطية مع بقائها غير قابلة للقراءة لكل من لا يملك المفتاح الصحيح.