تشفير قواعد البيانات
تشفير قواعد البيانات يمكن تعريفها بالعملية التي تستخدم فيها الخوارزميات لتحويل النص والبيانات الموجودة في قواعد البيانات إلى نصوص وبيانات مشفرة، بحيث لا يمكن فك هذه الشفرة. لذلك، يمكننا الفهم من أن الغرض من وجود التشفير في عالم قواعد البيانات هو لأجل الحماية ولضمان عدم وصول أشخاص غير مصرحين بالدخول على هذه البيانات والتعديل عليها أو إتلافها. وأيضا من فوائد تشفير المعلومات في قواعد البيانات هي تقليل الحوافز التي ربما تصب بمصلحة بعض المخترقين، حيث يتم بعض المخترقين بالاستفادة من البيانات التي تكون ذات معنى لهم، ولكن بوجود هذا التشفير، لن يتم الاستفادة من هذه البيانات بحيث ستكون مشفرة وغير مفهومة.

في هذه المقالة، سيتم شرح أهم التقنيات والطرق المستخدمة في تشفير قواعد البيانات.

التشفير الشفافي (الخارجي) 
قواعد البيانات الخارجية أو كما يرمز لها بالإنجليزية (Transparent Data Encryption) "TDE", هي طريقة مستخدمة للتشفير الكامل لقاعدة البيانات، وبالتالي، يتم أيضا تشفير البيانات التي هي من نوع "data at rest" في قاعدة البيانات نفسها. وللتوضيح، "data at rest" يمكن شرحها أو وصفها بأنها بيانات غير مفعلة أو نشطة ولم يتم التعديل عليها أو نشرها عن طريق الشبكة. على سبيل المثال، يكون الملف النصي المخزن في جهازك الحاسوبي في وضع "at rest" حتى تقوم بفتح الملف وتعديله. يتم حفظ وتخزين البيانات التي هي على شكل "data at rest" في أي من وسائل التخزين الشريطية مثل الأشرطة الثابتة أو الأقراص الصلبة، ولكن عند تخزين وحفظ كميات كبيرة من المعلومات الحساسية في تلك الأجهزة، تصبح المسألة حساسة جدا لأنها تتعلق بالأمن والحماية والخوف من السرقة أو ضياع وتلف تلك المعلومات.

هذا النوع من تشفير قواعد البيانات وهو كما عرفناه سابقا بالمصطلح "TDE" يمتاز بأنه يضمن الحماية لتلك البيانات المشفرة على أجهزة التخزين والوسائط، بحيث أنه يمنع الأشخاص الذين يعملون تحت شعار الاختراق والعبث من قراءة تلك البيانات.

ولذلك، البيانات التي لايمكن قرائتها تصبح فعليا بدون أي قيمة، لذا يلعب هذا النوع من التشفير دور كبير في تقليل الحوافز لدى المخترقين الراغبين بسرقة المعلومات، وينسب أيضا لهذا النوع من التشفير قوة الشفافية الموجودة. تكمن هذه القوة في أنه لايجب تغيير التطبيقات وإعداداتها لأجل مهمة التشفير بنوع "TDE". توجد نقطة مهمة وهي أن كما ذكرنا مسبقا في أن هذا النوع يشفر كافة المعلومات في قاعدة البيانات بما فيها النسخ الاحتياطية (نسخ احتياطي) من قاعدة البيانات نفسها. وتأتي خاصية الشفافية الموجودة بهذا النوع من التشفير في أنه يتم تشفير البيانات في حالة تخزينها، ويتم بعد ذلك فك تشفيرها عند إستدعائها من قبل ذاكرة النظام. يتم تشفير المحتويات الموجودة في قاعدة البيانات باستخدام مفتاح التماثل أو بالإنجليزية «symmetric key», وغالبا مايدعى بمفتاح تشفير قواعد البيانات.

تشفير الأعمدة 
لفهم هذا النوع من التشفير بشكل أفضل، من المهم جدا فهم العناصر والقواعد الأساسية في قاعدة البيانات نفسها. من المعلوم أن قاعدة البيانات تحتوي على أعمدة وصفوف، لذا قاعدة البيانات النموذجية ذات العلاقات فعليا تنقسم إلى جداول، وهذه الجداول تنقسم أيضا إلى أعمدة، بحيث أنه هذه الأعمدة تحتوي على صفوف من البيانات. مقارنة بالتشفير الشفافي (TDE), فإن التشفير الشفافي يقوم بتشفير كافة عناصر قاعدة البيانات، بينما تشفير الأعمدة يقوم بتشفير الأعمدة فقط داخل قواعد البيانات. من المهم المعرفة بأن هناك نقاط قوة وضعف عند المقارنة بتلك النوعان من التشفير (الشفافي والأعمدة).

أولا، عند التشفير بطريقة الأعمدة، فإن القدرة على تشفير كافة عناصر الأعمدة تكون أكثر مرونة مقارنة بالتشفير الشفاف مثل (TDE). ثانيا، عند التشفير بطريقة الأعمدة، فإننا نزيد من مستوى الحماية والأمن، والفضل ذلك يعود إلى مفاتيح التشفير المتاحة للإستخدام في هذا النوع. للتوضيح، يمكننا استخدام مفاتيح تشفير مستقلة وفريدة من نوعها عند التعامل مع كل عمود من أعمدة قاعدة البيانات. ومع كل ذلك، فإن واحد من أهم نقاط الضعف الموجودة في هذا النوع هي السرعة. عندما نقوم باستخدام مفاتيح التشفير لتشفير كل عمود في قاعدة البيانات على حده، فإن الأداء العام لقاعدة البيانات ينخفض.

تشفير الحقول 
هناك أعمال تجريبية قائمة على توفير عمليات قواعد البيانات مثل البحث والعمليات الحاسبية الأخرى على حقول مشفرة ومن دون الحاجة إلى فك تشفير هذه الحقول. المبتغى من قوة عمليات التشفير هي بأن تكون عشوائية، بحيث تكون هناك نتيجة مختلفة في كل مرة يتم فيها التشفير. تعرف هذا التقنية باسم (التشفير الاحتمالي) أو بالإنجليزية (Probabilistic Encryption). تشفير الحقول يعتبر أضعف من التشفير العشوائي أو الاحتمالي، ولكن هذا النوع يسمح أيضا للمستخدمين بأن يقوموا باختبار مستوى المساواة ومن دون القيام بفك تشفير البيانات.

تشفير نظام الملفات

نظام تشفير الملفات (EFS) 
من المهم ملاحظة أن تقنيات تشفير قواعد البيانات التقليدية تقوم عادةً بتشفير وفك تشفير محتويات قاعدة البيانات. تتم إدارة قواعد البيانات بواسطة «أنظمة إدارة قواعد البيانات» (DBMS) التي تعمل على رأس نظام تشغيل موجود (OS). هذا يثير مخاوف أمنية محتملة، لأن قاعدة البيانات المشفرة قد تعمل على نظام تشغيل يمكن الوصول إليه وهشاش أو ضعيف. يمكن لـ EFS تشفير البيانات التي لا تشكل جزءًا من نظام قاعدة البيانات، مما يعني أن نطاق التشفير الخاص بـ EFS أوسع بكثير مقارنةً بنظام مثل TDE قادر فقط على تشفير ملفات قاعدة البيانات. بينما تعمل EFS على توسيع نطاق التشفير، إلا أنها تقلل أيضًا من أداء قاعدة البيانات ويمكن أن تسبب مشكلات في الإدارة حيث يتطلب مسؤولو النظام الوصول إلى نظام التشغيل لاستخدام EFS. نظرًا للمشاكل المتعلقة بالأداء، لا يتم استخدام EFS عادةً في تطبيقات قواعد البيانات التي تتطلب مدخلات ومخرجات متكررة لقاعدة البيانات. من أجل تعويض مشكلات الأداء، يوصى غالبًا باستخدام أنظمة EFS في بيئات بها عدد قليل من المستخدمين.

تشفير القرص الكامل 
BitLocker ليس لديه نفس الأداء المرتبط بـ EFS.

تشفير قاعدة البيانات التماثلية وغير التماثلية

التشفير التماثلي 
يعرف هذا النوع باسم (symmetric database encryption), حيث أنه يشترط وجود مفتاح تشفير خاص يدعى (private key), ويتم إيداع هذا المفتاح وربطه وإستخدامه للبيانات المخزنة والمستدعية من قبل قاعدة البيانات. قبل عملية فك تشفير هذه البيانات، يقوم هذا المفتاح الخاص بالتعديل والتغيير بحيث أنه يعمل على جعل البيانات غير قابلة للقراءة. تكون هذه البيانات مشفرة عندما تكون مخزنة ومحفوظة، وتكون بعد ذلك غير مشفرة عندما يتم فتحها، وتنشأ هاذه الخطوة عندما يكون المستخدم نفسه على علم بالمفتاح الخاص (private key) الذي تم إستخدامه هنا. علاوة على ذلك، من المهم عند مشاركة البيانات عبر قاعدة البيانات مابين شخص مرسل ومستقبل بأن يتم استخدام مفتاح آخر يدعى بالمفتاح السري أو بالإنجليزية (secret key) من قبل الشخص المرسل، ومن الضروري بأن يتم توفير نسخه من هذا المفتاح السري للشخص المستقبل للمشاركة التي تمت من الشخص المرسل له، بعد ذلك يمكن لهذا الشخص المستقبل للبيانات بأن يفك تشفيرها وقرائتها بعد ذلك.

- يتميز التشفير التماثلي بالسرعة، لأنه يمتلك خاصية استخدام مفتاح تشفيري واحد للعمليات.

التشفير الغير تماثلي 
بالإنجليزية يدعى هذا التشفير بال (Asymmetric database encryption), حيث أنه يشترط وجود مفتاحان للتشفير يعمل كل منهما على حده. هذان النوعان تسمى (private key & public key) أو «المفتاح العام» و«المفتاح الخاص». يستطيع أي شخص الوصول إلى المفتاح العام، ولكل شخص أو مستخدم مفتاح عام مختلف ومميز يختص به. وبالجهة المقابلة، المفتاح الخاص هو مفتاح متميز ومختلف ولايستطيع أحد الوصول إليه إلا بواسطة شخص أو مستخدم واحد فقط. في أغلب الأحيان، يكون المفتاح العام هو المفتاح المستخدم في عمليات التشفير، بينما المفتاح الخاص هو المفتاح الذي يقوم بفك عمليات التشفير. على سبيل المثال، إذا أراد المستخدم (أ) أن يرسل رسالة إلى المستخدم (ب) باستخدام التشفير الغير تماثلي، المستخدم أ سيقوم بتشفير الرسالة بواسطة المفتاح العام للمستخدم ب, بعد ذلك، سيقوم بإرسال الرسالة كرسالة مشفرة. بعد هذه العملية، سيقوم المستخدم ب بفك شفرة هذه الرسالة باستخدام مفتاحه الخاص. إذا تدخل مستخدم جديد ليكون مستخدم (ج), لن يكون هو قادر على فك هذه الشفرة الخاصة برسالة المستخدم أ, لأن المفتاح الخاص للمستخدم ج لا يتوافق مع المفتاح الخاص بالمستخدم ب.

- يمتاز التشفير الغير تماثلي بأنه أكثر حماية وأمن مقارنة بالتشفير التماثلي.

إدارة المفاتيح 
قدم قسم «تشفير قاعدة البيانات المتماثلة وغير المتماثلة» مفهوم المفاتيح العامة والخاصة بأمثلة أساسية يتبادل فيها المستخدمون المفاتيح. يصبح عمل تبادل المفاتيح غير عملي من وجهة نظر لوجستية، عندما يحتاج العديد من الأفراد المختلفين إلى التواصل مع بعضهم البعض. في تشفير قاعدة البيانات، يتولى النظام تخزين المفاتيح وتبادلها. هذه العملية تسمى الإدارة الرئيسية. إذا لم تتم إدارة مفاتيح التشفير وتخزينها بشكل صحيح، فقد يتم تسريب البيانات الحساسة للغاية. بالإضافة إلى ذلك، إذا قام نظام إدارة المفاتيح بحذف مفتاح أو فقده، فإن المعلومات التي تم تشفيرها عبر المفتاح المذكور يتم «فقدانها» أيضًا. يعد تعقيد لوجستيات الإدارة الرئيسية أيضًا موضوعًا يجب أخذه في الاعتبار. مع زيادة عدد التطبيقات التي تستخدمها الشركة، يزداد أيضًا عدد المفاتيح التي تحتاج إلى تخزينها وإدارتها. وبالتالي، من الضروري إنشاء طريقة لإدارة المفاتيح من جميع التطبيقات من خلال قناة واحدة، والتي تعرف أيضًا باسم إدارة مفتاح المؤسسة. يتم بيع حلول إدارة المفاتيح للمؤسسات بواسطة عدد كبير من الموردين في صناعة التكنولوجيا. توفر هذه الأنظمة بشكل أساسي حلاً مركزيًا لإدارة المفاتيح يتيح للمسؤولين إدارة جميع المفاتيح في النظام من خلال محور واحد. وبالتالي يمكن القول أن إدخال حلول إدارة مفاتيح المؤسسات لديه القدرة على تقليل المخاطر المرتبطة بالإدارة الرئيسية في سياق تشفير قاعدة البيانات، وكذلك لتقليل المشكلات اللوجيستية التي تنشأ عندما يحاول العديد من الأفراد القيام يدويًا مفاتيح الأسهم.

التجزئة 
يتم استخدام دوال الـ (هاش) في أنظمة قواعد البيانات كوسيلة لحماية البيانات الحساسة مثل كلمات المرور؛ ومع ذلك يتم استخدامه أيضًا لتحسين كفاءة الرجوع إلى قاعدة البيانات. يتم التعامل مع البيانات المدخلة بواسطة خوارزمية التجزئة. تقوم خوارزمية التجزئة بتحويل البيانات المدخلة إلى سلسلة ذات طول ثابت يمكن تخزينها بعد ذلك في قاعدة بيانات. أنظمة التجزئة لها سمتان مهمتان للغاية سيتم تحديدهما الآن.

أولاً، تعد التجزئة «فريدة ومتكررة». على سبيل المثال، يؤدي تشغيل كلمة "cat" من خلال نفس خوارزمية التجزئة عدة مرات دائمًا إلى تجزئة نفس الشيء، ولكن من الصعب للغاية العثور على كلمة ستُرجع نفس التجزئة التي يجلبها "cat". ثانياً، خوارزميات التجزئة غير قابلة للانعكاس. لربط هذا مرة أخرى بالمثال المذكور أعلاه، سيكون من المستحيل تقريبًا تحويل ناتج خوارزمية التجزئة إلى المدخلات الأصلية، والتي كانت «قطة». في سياق تشفير قاعدة البيانات، يتم استخدام التجزئة غالبًا في أنظمة كلمة المرور. عندما ينشئ المستخدم كلمة المرور لأول مرة، يتم تشغيلها من خلال خوارزمية التجزئة وحفظها كتجزئة. عندما يقوم المستخدم بتسجيل الدخول مرة أخرى إلى موقع الويب، يتم تشغيل كلمة المرور التي يدخلها من خلال خوارزمية التجزئة ثم تتم مقارنتها مع التجزئة المخزن. نظرًا لحقيقة أن التجزئات فريدة من نوعها، إذا كان كلا التجزيدين متطابقين، يُقال إن المستخدم أدخل كلمة المرور الصحيحة. أحد الأمثلة على دالة التجزئة الشهيرة SHA (خوارزمية التجزئة الآمنة) 256.

عمليات التمليح 
إحدى المشكلات التي تنشأ عند استخدام التجزئة لإدارة كلمة المرور في سياق تشفير قاعدة البيانات هي حقيقة أن المستخدم الضار يمكن أن يستخدم جدول قوس قزح (جدول الإدخال Hash) لخوارزمية التجزئة المحددة التي يستخدمها النظام. هذا من شأنه أن يسمح للفرد بفعالية فك تشفير التجزئة وبالتالي الوصول إلى كلمات المرور المخزنة. الحل لهذه القضية هي عمليات«التمليح» الخاصة بالتجزئة. التمليح هي عملية تشفير أكثر من مجرد كلمة المرور في قاعدة البيانات. كلما زادت المعلومات التي تمت إضافتها إلى سلسلة يتم تجزئتها، زاد صعوبة تجميع جداول قوس قزح. على سبيل المثال، قد يجمع النظام بين البريد الإلكتروني للمستخدم وكلمة المرور في علامة تجزئة واحدة. هذه الزيادة في تعقيد التجزئة تعني أنه أكثر صعوبة وبالتالي أقل احتمالا لتوليد جداول قوس قزح. هذا يعني بطبيعة الحال أن تهديد فقدان البيانات الحساسة يتم تقليله من خلال تجزئات التمليح.

تقنيات الفلفل 
تتضمن بعض الأنظمة «تقنيات الفلفل» بالإضافة إلى عمليات التمليح في أنظمة التجزئة. نظم الفلفل مثيرة للجدل، ولكن لا يزال من الضروري شرح استخدامها. عملية الفلفل هي قيمة تضاف إلى كلمة مرور مجزأة مملحة. غالبًا ما يكون هذا الفلفل فريدًا لموقع ويب أو خدمة واحدة، ومن المهم ملاحظة أن الفلفل نفسه يضاف عادةً إلى جميع كلمات المرور المحفوظة في قاعدة البيانات. الناحية النظرية، فإن إدراج الفلفل في أنظمة تجزئة كلمات المرور لديه القدرة على تقليل مخاطر عمليات وجداول قوس قزح (الإدخال: جداول التجزئة)، بالنظر إلى خصوصية الفلفل على مستوى النظام، إلا أن الفوائد الحقيقية لتطبيق الفلفل هو في موضع خلاف كبير.

تشفير مستوى التطبيق 
في تشفير مستوى التطبيق، يتم إكمال عملية تشفير البيانات بواسطة التطبيق الذي تم استخدامه لإنشاء أو تعديل البيانات المراد تشفيرها. يعني هذا بشكل أساسي أن البيانات مشفرة قبل كتابتها إلى قاعدة البيانات. يسمح هذا الأسلوب الفريد للتشفير بتخصيص عملية التشفير لكل مستخدم بناءً على المعلومات (مثل الاستحقاقات أو الأدوار) التي يعرفها التطبيق عن مستخدميه.

مزايا التشفير على مستوى التطبيق 
واحدة من أهم مزايا التشفير على مستوى التطبيق هو حقيقة أن التشفير على مستوى التطبيق لديه القدرة على تبسيط عملية التشفير المستخدمة من قبل الشركة. إذا قام أحد التطبيقات بتشفير البيانات التي يكتبها / يعدلها من قاعدة بيانات، فلن تحتاج أداة تشفير ثانوية إلى الاندماج في النظام. تتعلق الميزة الرئيسية الثانية بالموضوع الرئيسي للسرقة. نظرًا لتشفير البيانات قبل كتابتها على الخادم، سيحتاج المتسلل إلى الوصول إلى محتويات قاعدة البيانات وكذلك التطبيقات التي تم استخدامها لتشفير وفك تشفير محتويات قاعدة البيانات من أجل فك تشفير البيانات الحساسة.

عيوب تشفير مستوى التطبيق 
أول عيب مهم للتشفير على مستوى التطبيق هو أن التطبيقات التي تستخدمها الشركة سوف تحتاج إلى تعديل لتشفير البيانات بأنفسهم. هذا لديه القدرة على استهلاك كمية كبيرة من الوقت وغيرها من الموارد. نظرًا لطبيعة تكلفة الفرصة البديلة، قد لا تعتقد الشركات أن التشفير على مستوى التطبيق يستحق الاستثمار. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون للتشفير على مستوى التطبيق تأثير محدود على أداء قاعدة البيانات. إذا تم تشفير جميع البيانات الموجودة على قاعدة بيانات من قبل العديد من التطبيقات المختلفة، يصبح من المستحيل فهرسة أو البحث عن البيانات في قاعدة البيانات. لتوضيح ذلك في الواقع في شكل مثال أساسي: سيكون من المستحيل إنشاء مسرد بلغة واحدة لكتاب تم كتابته بـ 30 لغة. أخيرًا، يزداد تعقيد إدارة المفاتيح، حيث تحتاج العديد من التطبيقات المختلفة إلى صلاحية الوصول إلى تشفير البيانات وكتابتها في قاعدة البيانات.

مخاطر تشفير قاعدة البيانات 
عند مناقشة موضوع تشفير قاعدة البيانات، من الضروري أن تكون على دراية بالمخاطر التي تنطوي عليها هذه العملية. ترتبط المجموعة الأولى من المخاطر بالإدارة الرئيسية. إذا لم تتم إدارة المفاتيح الخاصة في «نظام معزول»، فقد يكون لمسؤولي النظام ذوي النوايا الخبيثة القدرة على فك تشفير البيانات الحساسة باستخدام المفاتيح التي يمكنهم الوصول إليها. يؤدي المبدأ الأساسي للمفاتيح أيضًا إلى خطر محتمل ومحتمل جداً: إذا ضاعت المفاتيح، فستفقد البيانات المشفرة بشكل أساسي أيضًا، حيث أن فك التشفير بدون مفاتيح يكاد يكون مستحيلًا.

إنظر أيضاً 

 حوكمة البيانات

المراجع 

أمن البيانات
أمن الحاسوب
ترميز
تعمية
تشفير قواعد البيانات يمكن تعريف ها بالعملية التي تستخدم في ها الخوارزميات ل تحويل النص والبيانات الموجودة في قواعد البيانات إلى نصوص و بيانات مشفرة ، ب حيث لا يمكن فك هذه الشفرة . ل ذٰلك ، يمكن نا الفهم من أن الغرض من وجود التشفير في عالم قواعد البيانات هو ل أجل الحماية ولضمان عدم وصول أشخاص غير مصرحين ب الدخول على هذه البيانات والتعديل علي ها أو إتلاف ها . و أيضا من فوائد تشفير المعلومات في قواعد البيانات هي تقليل الحوافز التي ربما تصب بمصلحة بعض المخترقين ، حيث يتم بعض المخترقين ب الاستفادة من البيانات التي تكون ذات معنى ل هم ، و لٰكن ب وجود هذا التشفير ، لن يتم الاستفادة من هذه البيانات ب حيث س تكون مشفرة و غير مفهومة . في هذه المقالة ، س يتم شرح أهم التقنيات و الطرق المستخدمة في تشفير قواعد البيانات . التشفير الشفافي ( الخارجي ) قواعد البيانات الخارجية أو كما يرمز ل ها بالإنجليزية ( Transparent Data Encryption ) " T D E " , هي طريقة مستخدمة للتشفير الكامل لقاعدة البيانات ، و ب التالي ، يتم أيضا تشفير البيانات التي هي من نوع " data at rest " في قاعدة البيانات نفس ها . وللتوضيح ، " data at rest " يمكن شرح ها أو وصف ها ب أن ها بيانات غير مفعلة أو نشطة و لم يتم التعديل علي ها أو نشر ها عن طريق الشبكة . على سبيل المثال ، يكون الملف النصي المخزن في جهاز ك الحاسوبي في وضع " at rest " حتى تقوم ب فتح الملف وتعديل ه . يتم حفظ و تخزين البيانات التي هي على شكل " data at rest " في أي من وسائل التخزين الشريطية مثل الأشرطة الثابتة أو الأقراص الصلبة ، و لٰكن عند تخزين و حفظ كميات كبيرة من المعلومات الحساسية في تلك الأجهزة ، تصبح المسألة حساسة جدا لأن ها تتعلق ب الأمن و الحماية والخوف من السرقة أو ضياع وتلف تلك المعلومات . هذا النوع من تشفير قواعد البيانات و هو كما عرفنا ه سابقا بالمصطلح " TDE " يمتاز ب أن ه يضمن الحماية ل تلك البيانات المشفرة على أجهزة التخزين والوسائط ، ب حيث أن ه يمنع الأشخاص الذين يعملون تحت شعار ال اختراق والعبث من قراءة تلك البيانات . و لذٰلك ، البيانات التي لا يمكن قرائة ها تصبح فعليا ب دون أي قيمة ، لذا يلعب هذا النوع من التشفير دور كبير في تقليل الحوافز لدى المخترقين الراغبين بسرقة المعلومات ، وينسب أيضا ل هٰذا النوع من التشفير قوة الشفافية الموجودة . تكمن هذه القوة في أن ه لا يجب تغيير التطبيقات وإعدادات ها ل أجل مهمة التشفير بنوع " TDE " . توجد نقطة مهمة و هي أن كما ذكرنا مسبقا في أن هذا النوع يشفر كافة المعلومات في قاعدة البيانات ب ما في ها النسخ الاحتياطية ( نسخ احتياطي ) من قاعدة البيانات نفس ها . و تأتي خاصية الشفافية الموجودة ب هٰذا النوع من التشفير في أن ه يتم تشفير البيانات في حالة تخزين ها ، و يتم بعد ذلك فك تشفير ها عند إستدعائ ها من قبل ذاكرة النظام . يتم تشفير المحتويات الموجودة في قاعدة البيانات ب استخدام مفتاح التماثل أو بالإنجليزية « symmetric key » , و غالبا مايدعى بمفتاح تشفير قواعد البيانات . تشفير الأعمدة لفهم هذا النوع من التشفير ب شكل أفضل ، من المهم جدا ف هم العناصر و القواعد الأساسية في قاعدة البيانات نفس ها . من ال معلوم أن قاعدة البيانات تحتوي على أعمدة وصفوف ، لذا قاعدة البيانات النموذجية ذات العلاقات فعليا تنقسم إلى جداول ، و هٰذه الجداول تنقسم أيضا إلى أعمدة ، ب حيث أن ه هذه الأعمدة تحتوي على صفوف من البيانات . مقارنة بالتشفير الشفافي ( TDE ) , ف إن التشفير الشفافي يقوم بتشفير كافة عناصر قاعدة البيانات ، بينما تشفير الأعمدة يقوم بتشفير الأعمدة فقط داخل قواعد البيانات . من المهم المعرفة ب أن هناك نقاط قوة و ضعف عند المقارنة ب تلك النوعان من التشفير ( الشفافي والأعمدة ) . أولا ، عند التشفير ب طريقة الأعمدة ، ف إن القدرة على تشفير كافة عناصر الأعمدة تكون أكثر مرونة مقارنة بالتشفير الشفاف مثل ( TDE ) . ثانيا ، عند التشفير ب طريقة الأعمدة ، فإن نا نزيد من مستوى الحماية و الأمن ، والفضل ذلك يعود إلى مفاتيح التشفير المتاحة للإستخدام في هذا النوع . للتوضيح ، يمكن نا استخدام مفاتيح تشفير مستقلة و فريدة من نوع ها عند التعامل مع كل عمود من أعمدة قاعدة البيانات . و مع كل ذلك ، ف إن واحد من أهم نقاط الضعف الموجودة في هذا النوع هي السرعة . عندما نقوم ب استخدام مفاتيح التشفير لتشفير كل عمود في قاعدة البيانات على حد ه ، ف إن الأداء العام لقاعدة البيانات ينخفض . تشفير الحقول هناك أعمال تجريبية قائمة على توفير عمليات قواعد البيانات مثل البحث و العمليات الحاسبية الأخرى على حقول مشفرة و من دون الحاجة إلى فك تشفير هذه الحقول . المبتغى من قوة عمليات التشفير هي ب أن تكون عشوائية ، ب حيث تكون هناك نتيجة مختلفة في كل مرة يتم في ها التشفير . تعرف هذا التقنية ب اسم ( التشفير الاحتمالي ) أو بالإنجليزية ( Probabilistic Encryption ) . تشفير الحقول يعتبر أضعف من التشفير العشوائي أو الاحتمالي ، و لٰكن هذا النوع يسمح أيضا للمستخدمين ب أن يقوموا ب اختبار مستوى المساواة و من دون القيام بفك تشفير البيانات . تشفير نظام الملفات نظام تشفير الملفات ( EFS ) من المهم ملاحظة أن تقنيات تشفير قواعد البيانات التقليدية تقوم عادةً بتشفير و فك تشفير محتويات قاعدة البيانات . تتم إدارة قواعد البيانات ب واسطة « أنظمة إدارة قواعد البيانات » ( DBMS ) التي تعمل على رأس نظام تشغيل موجود ( OS ) . هذا يثير مخاوف أمنية محتملة ، لأن قاعدة البيانات المشفرة قد تعمل على نظام تشغيل يمكن الوصول إلي ه وهشاش أو ضعيف . يمكن لـ EFS تشفير البيانات التي لا تشكل جزءًا من نظام قاعدة البيانات ، مما يعني أن نطاق التشفير الخاص بـ EFS أوسع ب كثير مقارنةً ب نظام مثل TDE قادر فقط على تشفير ملفات قاعدة البيانات . بينما تعمل EFS على توسيع نطاق التشفير ، إلا أن ها تقلل أيضًا من أداء قاعدة البيانات و يمكن أن تسبب مشكلات في الإدارة حيث يتطلب مسؤولو النظام الوصول إلى نظام التشغيل ل استخدام EFS . نظرًا للمشاكل المتعلقة بالأداء ، لا يتم استخدام EFS عادةً في تطبيقات قواعد البيانات التي تتطلب مدخلات ومخرجات متكررة لقاعدة البيانات . من أجل تعويض مشكلات الأداء ، يوصى غالبًا ب استخدام أنظمة EFS في بيئات ب ها عدد قليل من المستخدمين . تشفير القرص الكامل BitLocker ليس لدي ه نفس الأداء المرتبط بـ EFS . تشفير قاعدة البيانات التماثلية و غير التماثلية التشفير التماثلي يعرف هذا النوع ب اسم ( symmetric database encryption ) , حيث أن ه يشترط وجود مفتاح تشفير خاص يدعى ( private key ) , و يتم إيداع هذا المفتاح وربط ه وإستخدام ه للبيانات المخزنة والمستدعية من قبل قاعدة البيانات . قبل عملية فك تشفير هذه البيانات ، يقوم هذا المفتاح الخاص بالتعديل و التغيير ب حيث أن ه يعمل على جعل البيانات غير قابلة للقراءة . تكون هذه البيانات مشفرة عندما تكون مخزنة ومحفوظة ، و تكون بعد ذلك غير مشفرة عندما يتم فتح ها ، و تنشأ هاذ ه الخطوة عندما يكون المستخدم نفس ه على علم بالمفتاح الخاص ( private key ) الذي تم إستخدام ه هنا . علاوة على ذلك ، من المهم عند مشاركة البيانات عبر قاعدة البيانات مابين شخص مرسل و مستقبل ب أن يتم استخدام مفتاح آخر يدعى بالمفتاح السري أو بالإنجليزية ( secret key ) من قبل الشخص المرسل ، و من الضروري ب أن يتم توفير نسخ ه من هذا المفتاح السري ل الشخص المستقبل ل المشاركة التي تمت من الشخص المرسل ل ه ، بعد ذلك يمكن ل هٰذا الشخص المستقبل للبيانات ب أن يفك تشفير ها وقرائة ها بعد ذلك . - يتميز التشفير التماثلي بالسرعة ، لأن ه يمتلك خاصية استخدام مفتاح تشفيري واحد للعمليات . التشفير الغير تماثلي بالإنجليزية يدعى هذا التشفير بال ( Asymmetric database encryption ) , حيث أن ه يشترط وجود مفتاحان للتشفير يعمل كل من هما على حد ه . هذان النوعان تسمى ( private key & public key ) أو « المفتاح العام » و « المفتاح الخاص » . يستطيع أي شخص الوصول إلى المفتاح العام ، ولكل شخص أو مستخدم مفتاح عام مختلف ومميز يختص ب ه . وبالجهة المقابلة ، المفتاح الخاص هو مفتاح متميز و مختلف ولا يستطيع أحد الوصول إلي ه إلا ب واسطة شخص أو مستخدم واحد فقط . في أغلب الأحيان ، يكون المفتاح العام هو المفتاح المستخدم في عمليات التشفير ، بينما المفتاح الخاص هو المفتاح الذي يقوم بفك عمليات التشفير . على سبيل المثال ، إذا أراد المستخدم ( أ ) أن يرسل رسالة إلى المستخدم ( ب ) ب استخدام التشفير الغير تماثلي ، المستخدم أ س يقوم بتشفير الرسالة ب واسطة المفتاح العام للمستخدم ب , بعد ذلك ، س يقوم ب إرسال الرسالة كرسالة مشفرة . بعد هذه العملية ، س يقوم المستخدم ب بفك شفرة هذه الرسالة ب استخدام مفتاح ه الخاص . إذا تدخل مستخدم جديد ل يكون مستخدم ( ج ) , لن يكون هو قادر على فك هذه الشفرة الخاصة ب رسالة المستخدم أ , لأن المفتاح الخاص للمستخدم ج لا يتوافق مع المفتاح الخاص بالمستخدم ب . - يمتاز التشفير الغير تماثلي ب أن ه أكثر حماية وأمن مقارنة بالتشفير التماثلي . إدارة المفاتيح قدم قسم « تشفير قاعدة البيانات المتماثلة و غير المتماثلة » مفهوم المفاتيح العامة و الخاصة ب أمثلة أساسية يتبادل في ها المستخدمون المفاتيح . يصبح عمل تبادل المفاتيح غير عمل ي من وجهة نظر لوجستية ، عندما يحتاج العديد من الأفراد ال مختلفين إلى ا التواصل مع بعض هم البعض . في تشفير قاعدة البيانات ، يتولى النظام تخزين المفاتيح وتبادل ها . هذه العملية تسمى الإدارة الرئيسية . إذا لم تتم إدارة مفاتيح التشفير وتخزين ها ب شكل صحيح ، ف قد يتم تسريب البيانات الحساسة ل الغاية . ب الإضافة إلى ذلك ، إذا قام نظام إدارة المفاتيح بحذف مفتاح أو فقد ه ، ف إن المعلومات التي تم تشفير ها عبر المفتاح المذكور يتم « فقدان ها » أيضًا . يعد تعقيد لوجستيات الإدارة الرئيسية أيضًا موضوعًا يجب أخذ ه في الاعتبار . مع زيادة عدد التطبيقات التي تستخدم ها الشركة ، يزداد أيضًا عدد المفاتيح التي تحتاج إلى تخزين ها وإدارة ها . و ب التالي ، من الضروري إنشاء طريقة ل إدارة المفاتيح من جميع التطبيقات من خلال قناة واحدة ، و التي تعرف أيضًا ب اسم إدارة مفتاح المؤسسة . يتم بيع حلول إدارة المفاتيح ل المؤسسات ب واسطة عدد كبير من الموردين في صناعة التكنولوجيا . توفر هذه الأنظمة ب شكل أساسي حلاً مركزيًا ل إدارة المفاتيح يتيح ل المسؤولين إدارة جميع المفاتيح في النظام من خلال محور واحد . و ب التالي يمكن القول أن إدخال حلول إدارة مفاتيح المؤسسات لدي ه القدرة على تقليل المخاطر المرتبطة بالإدارة الرئيسية في سياق تشفير قاعدة البيانات ، و كذٰلك ل تقليل المشكلات اللوجيستية التي تنشأ عندما يحاول العديد من الأفراد القيام يدويًا مفاتيح الأسهم . التجزئة يتم استخدام دوال الـ ( هاش ) في أنظمة قواعد البيانات ك وسيلة ل حماية البيانات الحساسة مثل كلمات المرور ؛ و مع ذلك يتم استخدام ه أيضًا ل تحسين كفاءة الرجوع إلى قاعدة البيانات . يتم التعامل مع البيانات المدخلة ب واسطة خوارزمية التجزئة . تقوم خوارزمية التجزئة ب تحويل البيانات المدخلة إلى سلسلة ذات طول ثابت يمكن تخزين ها بعد ذلك في قاعدة بيانات . أنظمة التجزئة ل ها سمتان مهمتان ل الغاية س يتم تحديد هما الآن . أولاً ، تعد التجزئة « فريدة ومتكررة » . على سبيل المثال ، يؤدي تشغيل كلمة " cat " من خلال نفس خوارزمية التجزئة عدة مرات دائمًا إلى تجزئة نفس الشيء ، و لٰكن من الصعب ل الغاية العثور على كلمة ستُرجع نفس التجزئة التي ي جلب ها " cat " . ثانياً ، خوارزميات التجزئة غير قابلة للانعكاس . لربط هذا مرة أخرى ب المثال المذكور أعلا ه ، س يكون من المستحيل تقريبًا تحويل ناتج خوارزمية التجزئة إلى المدخلات الأصلية ، و التي كانت « قطة » . في سياق تشفير قاعدة البيانات ، يتم استخدام التجزئة غالبًا في أنظمة كلمة المرور . عندما ينشئ المستخدم كلمة المرور ل أول مرة ، يتم تشغيل ها من خلال خوارزمية التجزئة وحفظ ها كتجزئة . عندما يقوم المستخدم بتسجيل الدخول مرة أخرى إلى موقع الويب ، يتم تشغيل كلمة المرور التي يدخل ها من خلال خوارزمية التجزئة ثم تتم مقارنة ها مع التجزئة المخزن . نظرًا لحقيقة أن التجزئات فريدة من نوع ها ، إذا كان كلا التجزيدين متطابقين ، يُقال إن المستخدم أدخل كلمة المرور الصحيحة . أحد ال أمثلة على دالة التجزئة الشهيرة SHA ( خوارزمية التجزئة الآمنة ) عمليات التمليح إحدى المشكلات التي تنشأ عند استخدام التجزئة ل إدارة كلمة المرور في سياق تشفير قاعدة البيانات هي حقيقة أن المستخدم الضار يمكن أن يستخدم جدول قوس قزح ( جدول الإدخال Hash ) لخوارزمية التجزئة المحددة التي يستخدم ها النظام . هذا من شأن ه أن يسمح للفرد بفعالية فك تشفير التجزئة و ب التالي الوصول إلى كلمات المرور المخزنة . الحل ل هٰذه القضية هي عمليات « التمليح » الخاصة ب التجزئة . التمليح هي عملية تشفير أكثر من مجرد كلمة المرور في قاعدة البيانات . كلما زادت المعلومات التي تمت إضافة ها إلى سلسلة يتم تجزئة ها ، زاد صعوبة تجميع جداول قوس قزح . على سبيل المثال ، قد يجمع النظام بين البريد الإلكتروني للمستخدم وكلمة المرور في علامة تجزئة واحدة . هذه الزيادة في تعقيد التجزئة تعني أن ه أكثر صعوبة و ب التالي أقل احتمالا ل توليد جداول قوس قزح . هذا يعني ب طبيعة الحال أن تهديد فقدان البيانات الحساسة يتم تقليل ه من خلال تجزئات التمليح . تقنيات الفلفل تتضمن بعض الأنظمة « تقنيات الفلفل » ب الإضافة إلى عمليات التمليح في أنظمة التجزئة . نظم الفلفل مثيرة للجدل ، و لٰكن لا يزال من الضروري شرح استخدام ها . عملية الفلفل هي قيمة تضاف إلى كلمة مرور مجزأة مملحة . غالبًا ما يكون هذا الفلفل فريدًا ل موقع ويب أو خدمة واحدة ، و من المهم ملاحظة أن الفلفل نفس ه يضاف عادةً إلى جميع كلمات المرور المحفوظة في قاعدة البيانات . الناحية ال نظرية ، ف إن إدراج الفلفل في أنظمة تجزئة كلمات المرور لدي ه القدرة على تقليل مخاطر عمليات وجداول قوس قزح ( الإدخال : جداول التجزئة ) ، ب النظر إلى خصوصية الفلفل على مستوى النظام ، إلا أن الفوائد الحقيقية ل تطبيق الفلفل هو في موضع خلاف كبير . تشفير مستوى التطبيق في تشفير مستوى التطبيق ، يتم إكمال عملية تشفير البيانات ب واسطة التطبيق الذي تم استخدام ه ل إنشاء أو تعديل البيانات المراد تشفير ها . يعني هذا ب شكل أساسي أن البيانات مشفرة قبل كتابة ها إلى قاعدة البيانات . يسمح هذا الأسلوب الفريد للتشفير ب تخصيص عملية التشفير ل كل مستخدم بناءً على المعلومات ( مثل الاستحقاقات أو الأدوار ) التي يعرف ها التطبيق عن مستخدميه . مزايا التشفير على مستوى التطبيق واحدة من أهم مزايا التشفير على مستوى التطبيق هو حقيقة أن التشفير على مستوى التطبيق لدي ه القدرة على تبسيط عملية التشفير المستخدمة من قبل الشركة . إذا قام أحد التطبيقات بتشفير البيانات التي يكتب ها / يعدل ها من قاعدة بيانات ، ف لن تحتاج أداة تشفير ثانوية إلى الاندماج في النظام . تتعلق الميزة الرئيسية الثانية ب الموضوع الرئيسي للسرقة . نظرًا لتشفير البيانات قبل كتابة ها على الخادم ، س يحتاج المتسلل إلى الوصول إلى محتويات قاعدة البيانات و كذٰلك التطبيقات التي تم استخدام ها لتشفير و فك تشفير محتويات قاعدة البيانات من أجل فك تشفير البيانات الحساسة . عيوب تشفير مستوى التطبيق أول عيب مهم للتشفير على مستوى التطبيق هو أن التطبيقات التي تستخدم ها الشركة سوف تحتاج إلى تعديل لتشفير البيانات ب أنفس هم . هذا لدي ه القدرة على استهلاك كمية كبيرة من الوقت و غير ها من الموارد . نظرًا ل طبيعة تكلفة الفرصة البديلة ، قد لا تعتقد الشركات أن التشفير على مستوى التطبيق يستحق الاستثمار . ب الإضافة إلى ذلك ، قد يكون للتشفير على مستوى التطبيق تأثير محدود على أداء قاعدة البيانات . إذا تم تشفير جميع البيانات الموجودة على قاعدة بيانات من قبل العديد من التطبيقات المختلفة ، يصبح من المستحيل فهرسة أو البحث عن البيانات في قاعدة البيانات . لتوضيح ذلك في الواقع في شكل مثال أساسي : س يكون من المستحيل إنشاء مسرد ب لغة واحدة ل كتاب تم كتابة ه بـلغة . أخيرًا ، يزداد تعقيد إدارة المفاتيح ، حيث تحتاج العديد من التطبيقات المختلفة إلى صلاحية الوصول إلى تشفير البيانات وكتابة ها في قاعدة البيانات . مخاطر تشفير قاعدة البيانات عند مناقشة موضوع تشفير قاعدة البيانات ، من الضروري أن تكون على دراية ب المخاطر التي تنطوي علي ها هذه العملية . ترتبط المجموعة الأولى من المخاطر بالإدارة الرئيسية . إذا لم تتم إدارة المفاتيح الخاصة في « نظام معزول » ، ف قد يكون ل مسؤولي النظام ذوي النوايا الخبيثة القدرة على فك تشفير البيانات الحساسة ب استخدام المفاتيح التي يمكن هم الوصول إلي ها . يؤدي المبدأ الأساسي للمفاتيح أيضًا إلى خطر محتمل ومحتمل جداً : إذا ضاعت المفاتيح ، فستفقد البيانات المشفرة ب شكل أساسي أيضًا ، حيث أن فك التشفير ب دون مفاتيح يكاد يكون مستحيلًا . إنظر أيضاً حوكمة البيانات المراجع أمن البيانات أمن الحاسوب ترميز تعمية