hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
تعمية (تخصص) مفاهيم رئيسة
يُوصف نظام التعمية رياضيًا بأنه مجموعة منتهية من النصوص الواضحة والنصوص المعماة والمفاتيح وخوارزميتي تعمية وفك تعمية تربط بين مجموعة النصوص الواضحة والمعماة مرورًا بمجموعة المفاتيح. للمفاتيح أهمية بالغة من الناحية النظرية والعملية، فمن غيرها يكفي أن يكتشف الخصم خوارزمية التعمية ليكون بإمكانه قراءة الرسائل المُعمَّاة. أما بوجود المفاتيح، فإن لخوارزميتي التعمية وفكها مُدخَل آخر يُغير نتيجته بتغيره.
تعمية (تخصص) مفاهيم رئيسة
يخلط العامة بين الرمز والتعمية، فالأول هو مجموعة القواعد التي تَحكُم تغيير الطَّريقة التي تُمثَّل بها القيم، فتنقلها من نظام تمثيلٍ له مجموعة من المحارف، يُسمَّى النظام الأصل، إلى نظام آخرَ، له مجموعة أخرى من المحارف، يُسمَّى النظام الوجهة. والأساس في الترميز أن يكون نظاما الأصل والوجهة معروفَيْن للجميع، وإنما سبب وضع الرَّمْز حاجة فرضها نظام الاتصال، نحو: صغر سعة القناة أو اعتماد شكلٍ مُحدَّد لتبادل الرسائل لا يُقبَل سواه، وأشهر أشكال الرمز ترميز مورس، وفيه تُستبدَل النقاط والشرطات بالمحارف، وسبب الحاجة إليه طبيعة نظام الاتصال الذي لا يقبل إلا محرَفين فقط. أمَّا التعمية، فهي عملية إخفاء للمعلومات، تتضمن تغييراً في طريقة تمثيل القيم بين نظامين، ولكن الأساس أن يَكُون نظام التعمية سراً، لا يعرفه إلا مرسل الرسالة ومستقبِلها، وسبب التعمية هو تأمين المعلومات.
تعمية (تخصص) مفاهيم رئيسة
لنُظم التعمية تصنيفان رئيسان: التعمية بالمفتاح المشترك والتعمية بالمفتاح العام. تُسمَّى أنظمة التعمية بالمفتاح المُشترك أيضًا بالأنظمة المتناظرة وفيها يُستعمَل مفتاح واحد لتعمية الرسائل وفك تعميتها، وسادت هذه الأنظمة حتى سبعينيات القرن العشرين. أما أنظمة التعمية بالمفتاح العام، والتي تُسمَّى أيضًا بالأنظمة غير المتناظِرة فهي تستعمل زوجين من المفاتيح: عام، يعرفه الجميع، لتعمية الرسائل، وخاص، لا يعرفه إلا صاحبه لفك تعميتها. تمتاز نُظُم التعمية بالمفتاح المشترك بسرعتها، ولكن مشكلتها الرئيسة هي كيفية تشارك المفتاح من غير اطلاع الخصوم عليه، لذلك يُستعمل الصنفان في الممارسة العملية معًا، تُستخدم  التعمية بالمفتاح العام أولًا، فيُعمَّى المفتاح المشترك ويُرسَل إلى وجهته، وهكذا يُشارك مشاركةً آمنة، ثم ينتقل الطرفان بعد ذلك لاستعمال التعمية بالمفتاح المشترك. من الأمثلة على نُظُم التعمية بالمفتاح العام: طريقة ديفي وهيلمان لتبادل المفاتيح وخوارزمية آر إس إيه (RSA) والتعمية بالمنحنيات الإهليلجية. من الأمثلة على النُظُم الآمنة للتعمية بالمفتاح المشترك: معيار التعمية المتقدم (AES).
أما استخراج المُعَمَّى فهو تحويل النص المعمى إلى نص واضح لمن لا يعرف طريقة التعمية المستعملة أو المفاتيح. وتوسَّع الاستعمال المعاصر لهذا المصطلح ليشمل دراسة نظم التعمية وخوارزمياتها وتطبيقاتها بغرض كسرها. يعتمد استخراج المُعَمَّى على دارسة   خواص اللغة التي كتب النص فيها مثل تواتر الحروف وتوافقها وتنافرها، بالإضافة للأنماط المتوقعة: التحية في المطلع، التاريخ في الخاتمة ...
يلزم التمييز بين التعمية بصفتها علمًا يدرس عمليات تبديل النص المُعمَّى بالواضح، والواضح بالمعمى، واستخراج المُعَمَّى، وبين التعمية بصفتها إجرائية تبديل النص المُعمَّى بالواضح، وهو المعنى التاريخي السائد للكلمة، الذي ما يزال له بعض الاستعمالات خاصة في المجالات العسكرية. كما يلزم التمييز بين التعمية والتورية، ففي حين تهتم التعمية بإخفاء المعنى، أي أن خرجها يكون ظاهرًا ولكنه غير مفهوم، تركِّز التورية على إخفاء وجود الرسالة ضمن سياق أكبر تُخبَّأ فيه.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
كانت وظيفة التعمية في العصور القديمة مقصورة على التأكُّد من سرية المعلومات، وخاصةً تبديل شكلها من نصٍ قروء إلى نص مبهم لا يُفهم منه شيء، لحمايتها من الخصوم والجواسيس، ويُفترض أن وجهة هذه المعلومات وحدها قادرة على استعادة الشكل المقروء مرة أخرى. لكن هذا المصطلح توسَّع في العصور الحديثة ليشمل إلى جانب السرية التأكد من سلامة الرسالة من العبث في الطريق الذي سلكته بين مرسلها ومستقبلها ومصادقة هوية مرسلها للتأكد أنها ليست مزيفة وغير ذلك من مسائل الأمن في العالم الرقمي.
تُقسَّم المعميات التقليدية إلى عائلتين رئيسيتين:
التعمية بالمناقلة، وتُسمى أيضًا التعمية بالتبديل، وعُرفت في عصر الحضارة الإسلامية باسم التعمية بالقلب والتعمية بالبعثرة، وفيها تُغيَّر مواقع حروف النص الواضح وفق قاعدة معينة، مثلًا تبديل موقع كل حرف بالحرف الذي يليه، وتجاوز الحرف التالي، فتُعمَّى عبارة (السلام عليكم) وتُصبِح (لاسالم لعيمك). في الكلمة الأولى (السلام) حصل ما يأتي:
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
بُدل الحرفان في الموقعين الأول (الألف) والثاني (اللام).
تجاوز الحرف الثالث (السين).
بُدل الحرفان في الموقعين الرابع (اللام) والخامس (الألف).
تجاوز الحرف السادس (الميم).
التعمية بالإعاضة، وتسمى أيضًا التعمية بالإبدال، وفيها يُستبدل بكل حرف حرف آخر وفق قاعدةٍ معينة، مثل أن نستبدل بكل حرف الحرف الذي يليه من حروف الهجاء (أ ب ت...) مع استبدال ألف بالياء ، فتُعمَّى عبارة: (السلام عليكم) وتُصبح (بمشمبن غماكن). في الكلمة الأولى:
استُبدل بحرف الألف حرف الباء في الموقعين الأول والخامس.
استُبدل بحرف اللام حرف الميم في الموقعين الثاني والرابع.
استُبدل بحرف السين حرف الشين في الموقعين الثالث.
استُبدل بحرف الميم حرف النون في الموقعين السادس.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
عرف الأغريق، خاصةً في إسبرطة، التعمية بالمناقلة، وصنعوا أداة على شكل عصا أسطوانية الشكل لها قطر مُحدَّد، اسمها الإسْقُوطَالَي، يُلف عليها شريط جلدي، ثم تُكتب الرسالة عليه وعو ملفوف على الوجه الجانبي للأسطوانة، وينزع الشريط بعد ذلك عن الأسطوانة فلا يعود بالإمكان قراءة الرسالة المكتوبة، ويلزم على المُستقبل أن يعيد لف الشريط على أسطوانة لها القطر نفسه ليقرأ الرسالة مرة أخرى. كما ذكر المؤرخ هيرودوت أن الإغريق استعملوا شكلًا من أشكال التورية في كتابة الرسائل، وكانوا يأتون بعبد يحلقون له شعر رأسه ويكتبوا الرسالة عليه وشمًا، ثم ينتظرون نمو شعره مجددًا قبل إرسال الرسالة. أما في الهند، فيعد كتاب كاماسوترا الكتابة السرية من ضمن 64 فنًا، ويذكر نوعًا يعتمد على المناقلة حسب الخواص الصوتية للحروف، تُبدَل فيه الحروف الصامتة بالصائتة، ونوعًا آخر يعتمد على مناقلة عدد محدد من الحروف دون مناقلة الأخرى.
لحظ المؤرخ ديفيد خان أن العرب هم أول الشعوب التي تناولت طرائق التعمية تناولًا منهجيًا. وقد ذكر في كتابه مستخرجو المُعَّمى ما نصه:
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
يُنسَب للخليل بن أحمد الفراهيدي وضعه أول وثيقة علمية مكتوبة في التعمية، ولكنها مفقودة وذكرتها بعض المصادر القديمة، وقد تضمَّن هذا العمل أول استعمالٍ مُوثَّق للتوافيق والتباديل الرياضية لتوليد كل الاحتمالات الممكنة. وهذا ذو أهمية في التعمية التقليدية، فبالإمكان استخلاص معلومات إحصائية عن النص الواضح من النص المُعَمَّى بإحدى طرق التعمية التقليدية، ويُمكن أن تستعمل هذه المعلومات في استخراج المُعَمَّى، وقد أمكن كسر كل طرائق التعمية التقليدية بعد التنبه إلى أن تواتر حروف النصوص متقارب دائمًا متى ما عُرِفت الألفبائية المستعملة، ومعنى ذلك أن حرف الألف هو الأعلى تواترًا بين الحروف العربية، ولو استبدل بحرفٍ آخر أو برمز ما، فإن تواتر ذلك الحرف أو الرمز سيظل الأعلى إحصائيًا بين حروف الرسالة. ويُنسب للكندي أول عمل منهجي معروف في تحليل تواتر الحروف ودراسة التقنيات اللازمة لكسر التعمية، وعنوان كتابه: (رسالة في استخراج المُعمَّى). وطوَّر ابن دنينير تعميةً قائمة على الحساب، يُحوِّل فيها الحروف إلى رموز رقمية ثم يعالجها بإجراء عمليات حسابية عليها، ثم يعود بها إلى الحروف مرة أخرى، وهذا هو المبدأ الرئيس التي تقوم عليه التعمية الحديثة.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
كانت كل خوارزميات التعمية عرضة لاستخراج معمَّاها بتحليل تواتر الحروف حتى طوِّرت التعمية المتعددة الألفبائيات، وهدفها الأساسي إبطال نتائج تحليل التوانر، وقد تنبه إلى الكندي إلى ذلك فجعل من طرائق التعمية التي صنفها: زيادة حرف واحد أو أكثر، وزيادة الأغفال. أما في العالم الغربي، فيُنسب تطوير التعمية المتعددة الألفبائيات إلى ليون ألبرتي الذي اقترح، في القرن الخامس عشر، استعمال ألفبائيات متنوعة عند تعمية الرسالة الواحدة، ويُنسب إليه اختراع ما يُعتقد أنه أول آلة تعمية: مُعَمِّي ألبرتي[الإنجليزية] وهي قرصان أحدهما أكبر من الآخر يتشاركان المركز نفسه، كُتب على كل منهما حروف الألفبائية، ويمكن بتدوير القرص الخارجي عمل ألفبائيات تعمية متنوعة. زاد عليه بليز دو فِيجُنِير بجعل تدوير القرص الخارجي بخطوة محددة لكل حرف من حروف الرسالة يحددها مفتاح التعمية، وهو ما سُمي مُعمِّي فِيجُنِير[الإنجليزية]، وبقي هذا المعمي عصيًا على استخراج معماه حتى منتصف القرن التاسع عشر، عندما
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
أظهر تشارلز بابيج أن بالإمكان كسر معماه رياضيًا، ثُم نشر فردرك كَسِسكي[الإنجليزية] البرهان كاملًا بعد ذلك بعشرة أعوام، فعُرِف باسمه: اختبار كَسِسكي[الإنجليزية].
صُنعت آلات تعمية ميكانيكية في أوائل القرن العشرين، وكان للعديد منها براءات اختراع، خاصة آلات التعمية ذات الدوَّارات، وأشهر أمثلتها آلة إنجما التي طورت في ألمانيا واستعملها النازيون في الحرب العالمية الثانية. وكان لدخول الآلات الميكانيكية أثرٌ ملحوظ في زيادة تعقيد عملية التعمية وصعوبة استخراج المُعَمَّى.
استخراج مُعَمَّى المُعَمِّيات الميكانيكي صعب ويحتاج للوقت والجهد. حفَّزت جهود استخراج مُعَمَّى آلة إنجما في حديقة بلتشلي في المملكة المتحدة في أثناء الحرب العالمية الثانية على تطوير وسائل أكثر فعالية لعمل المهام التكرارية، مثل تجربة كل الاحتمالات النظرية الممكنة لكلمة مُعمَّاة ما، وقد قادت هذه الجهود لتطوير كولوسس، وهو أول حاسوب إلكتروني رقمي بالكامل يمكن برمجته، وقد ساهم مساهمةً فعَّالة في استخراج مُعمَّى معمي لورنز الذي استعملته القيادة العليا للقوات المسلحة النازية.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
أرسى كلود شانون ركائز التعمية الحديثة ووضع أساها الرياضي بورقتين بحثيتين، نشر الأولى سنة 1948، وعنوانها: نظرية رياضية للاتصالات، والثانية سنة 1949، وعنوانها نظرية الاتصالات في الأنظمة الآمنة[الإنجليزية] التي وُصفت بأنها: "الأساس النظري الصلب للتعمية واستخراج المُعَمَّى" وحوَّلت التعمية "من فن إلى علم". لذلك يُوصف بأنه "أبو التعمية الحديثة". كانت التعمية قبل شانون محصورة بدارسة الأنماط اللغوية والمعجمية، ولكن مجالها توسَّع بعده وأصبحت تعتمد اعتمادًا مطلقًا على فروع الرياضيات: نظرية المعلومات والإحصاء والتحليل التوافيقي والجبر المجرد ونظرية الأعداد والرياضيات المنتهية[الإنجليزية].
مع أن استعمال الحواسيب الرقمية والإلكترونيات ساعد في استخراج المُعَمَّى، إلا أنه ساهم في تطوير مُعَمِّيات مُعقَّدة كذلك، بالإضافة لذلك، باتت تعمية أي نوعٍ من البيانات متاحًا طالما أمكن تمثيلها بصيغة اثنانية، وهذا اختلاف بيِّن عن التعمية التقليدية التي اقتصرت على النصوص المكتوبة.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
الجهود البحثية الجامعية في التعمية حديثة العهد، بدأت في أواسط سبعينيات القرن العشرين. وفي أوائل ذلك العقد، طوَّر العاملون لدى شركة آي بي إم (IBM) خوارزمية معيار تعمية البيانات (DES) الذي أصبح أول معيار تعمية تتبناه الحكومة الاتحادية في الولايات المتحدة الأمريكية. نشر ويتفيلد ديفي ومارتن هيلمان سنة 1976م خوارزميتهما التي تُستعمل لتبادل المفاتيح والتي سُميت: طريقة ديفي وهيلمان لتبادل المفاتيح ثُمَّ نُشِرت خوارزمية آر إس إيه (RSA) للتعمية بالمفتاح العام سنة 1977م. وأصبحت التعمية بعدها أداة واسعة الاستعمال في الاتصالات وشبكات البيانات والأمن الرقمي عمومًا.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
تعتمد بعض تقنيات التعمية الحديثة على دوال لا يُمكِن تتبعها أو حسابها العكسي بسهولة لتزيد أمنها، مثل تحليل عدد صحيح إلى عوامل واللغارتم المتقطع[الإنجليزية]، وهي بذلك ترتبط مباشرةً بالرياضيات البحتة. أُثبت رياضيًا أن بعض الخوارزميات آمنة أمانًا غير مشروط، ومثالها: سجل المرة الواحدة. وأُثبت أن بعض الخوارزميات آمنة بشروطٍ معينة، مثلًا عدم جدوى محاولة تحليل عدد صحيح كبير القيمة كبرًا مفرطًا إلى عوامله الأولية، وهذا الافتراض هو الأساس الذي تعتمده خوارزمية آر إس إيه (RSA) مثلًا، ولكن لا يمكن القول أن هذه الخوارزميات منيعة ضد الكسر، طالما أن المسألة الرياضية التي تستند إليها ما زالت مفتوحة بلا حل. في ضوء ما سبق، هذه الخوارزميات مستعملة على نطاق واسع اليوم، وتعامل معاملة الخوارزميات التي لا يُمكن كسرها.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
كُثِّفت الأبحاث على التعمية بعد الكم خاصةً بعد أن استخرجت الحواسب الكمية أنظمة التعمية بالمفتاح العام. سردت مراجعة أجريت سنة 2017 عوائل التعمية بعد الكم: المعتمدة على الشَبِيكات، والمعتمدة على النصوص البرمجية،، ومتعددة المتغيرات التربيعية، والمعتمدة على التلبيد،، وشددت الدراسة على ضرورة تعيير هذه الطرائق قبل البدء باستعمالها على نطاق واسع.
التعمية بمفتاح مُشترَك، والتي تُسمَّى أيضًا التعمية المتناظرة، اسم عام لمجموعة من طرائق التعمية التي يتشارك فيها المُرسِل والمستقبل المفتاح نفسه، ويستعملانه للتعمية وفكها. كانت هذه الطرائق هي الوحيدة المستخدمة في التعمية حتى يونيو 1976م.
تكون تطبيقات خوارزميات التعمية بالمفتاح المُشترك على نوعين: مُعَمِّيات الفِدَر ومعمِّيات التدفق. يكون دخل الأولى فِدرَة ثابتة المقاس من النص الواضح، وخرجها فدرة مُعمَّاة كذلك، أما دخل الثانية فهو حرف واحد في قطار متتابع من حروف النص المُعَمَّى، وخرجها قطارٌ من حروف النص المُعَمَّى.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
خورازميتا معيار تعمية البيانات (DES) ومعيار التعمية المتقدم (AES) مثالان عن معمِّي الفدر، وقد طورتهما الحكومة الاتحادية للولايات المتحدة الأمريكية، أُبطلِ معيار تعمية البيانات بعد اعتماد معيار التعمية المتقدم. مع ذلك، فإن استعمال معيار تعمية البيانات، أو ما بُني عليه مثل معيار تعمية البيانات الثلاثي (3DES) الذي ما يزال آمنًا، شائعٌ في طيف واسع من التطبيقات، مثل التعمية في الصرَّافات الآلية وعند تأمين البريد الإلكتروني والوصول الآمن عن بعد. صُمِّمت العديد من مُعَمِّيات الفِدر متفاوتة الجودة، بعضها على أيدي خبراء مختصين، مثل خوارزمية التعمية السريعة للبيانات[الإنجليزية] (FEAL)، وقد كُسِر كثير منها واستخرج مُعَمَّاه.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
أما مُعَمِّيات التدفق فتنشئ تدفقًا من البتات لتكوِّن مفتاحًا مساوٍ في الطول للنص الصريح ويقابله: بتٌ إلى بت أو مِحرفٌ إلى محرَف ثُم تُجرى عملية رياضية على هذا الأساس. يعتمد خرج معمي التدفق على تغير حالة داخلية في المُعَمِّي تحدد قيمتها الأولية وفقًا لقيمة المفتاح. ومن الأمثلة عن مُعَمِّيات التدفق خوارزمية RC4[الإنجليزية] يُمكن أن تستعمَل مُعَمِّيات الفِدر وكأنها مُعَمِّيات تدفق، وعندها يُستعمل خرج معمي الفِدر ليكون مفتاحًا ثُمَّ تطبق العملية الرياضية، مثلًا الفصل الإقصائي (XOR)، على مستوى البت بين بتات المفتاح وبتات النص الواضح المُراد تعميته.
واجهت التعمية بمفتاح مشترك سلسلة من التحديات أهمها إدارة المفاتيح اللازمة لاستعمالها بسرية، لزم أيضًا لكل طرفين يرغبان بالتواصل الآمن أن يتشاركا مفتاحًا سريًا يعرفانه وحدهما، مع وجود توصيات سابقة بعدم استعمال المفتاح نفسه لتعمية نصوص متعددة، وهذا زاد عدد المفاتيح التي يلزم تشاركها بأمان، ناهيك بأن زيادة عدد مستخدمي الشبكة عنى زيادة متسارعة في عدد المفاتيح اللازم إدارتها وتأمينها.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
نشر ويتفيلد ديفي ومارتن هيلمان ورقة بحثية سنة 1976 اقترحت مفهومًا جديدًا هو المفتاح العام، وقدَّما نوعاً جديدًا من التعمية عُرِف بالتعمية غير المتناظرة يعتمد على زوجين متمايزين ولكن مرتبطين رياضيًا من المفاتيح: عام يُشاركه المستخدم مع الجميع، وخاص  يحتفظ به لنفسه ولا يشاركه مع أحد. يعتمد نظام التعمية المُقترح على فكرة أن حساب المفتاح الخاص انطلاقًا من المفتاح العام عملية غير ممكنة حسابيًا مع أن هناك علاقة رياضية تربطهما معًا. وصف المؤرخ ديفيد خان مفهوم التعمية بالمفتاح العام بأنه:
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
يُمكن لكل مستخدِم مشاركة مفتاحه العام مع الجميع في نظام تعمية بالمفتاح العام، ولكن صِِنوه، المفتاح الخاص يلزم أن يظلَّ سريّا. يُستخدم المفتاح العام للمستخدم في تعمية الرسائل المُرسَلة إلى ذلك المستخدم، وعلى هذا المستخدم، أن يستخدم مفتاحه الخاص في فك تعميتها. لم يتمكن ديفي وهيلمان من تطوير نظام تعمية بالمفتاح العام، لكنها أثبتا أن وجوده ممكن وعرضا بروتوكولًا لتبادل المفاتيح ما يزال مُستعمَلًا على نطاق واسع في أنظمة الاتصال الآمنة، ويسمح لطرفين أن يتفقا اتفاقًا سريًا على مفتاح تعمية مشترك. وتمكَّن رونالد ريفست وعدي شامير وليونارد أدليمان من تطوير نظام عملي يعمل بالتعمية بالمفتاح العام، وسُمي على أسمائهم بأخذ الحرف الأول من أسماء عائلاتهم: خوارزمية آر إس إيه (RSA). طُوِّرت بعد ذلك عدد من خوارزميات التعمية بالمفتاح العام عالية الجودة مثل: نظام تعمية كرامر وشوب[الإنجليزية] وتعمية الجمل والتعمية بالمنحنيات الإهليلجية.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
تُستعمَل التعمية بمفتاح عام أيضًا في إنجاز التواقيع الرقمية. يُشبه التوقيعُ الرقمي التوقيعَ الاعتيادي: يسهل على المستخدم استعمالهما وتوليدهما ويصعب تزويرهما. تتميز التواقيع الرقمية أيضًا بأنها مرتبطة ارتباطًا دائمًا بمحتوى الرسالة التي تُوقَّع، أي لا يُمكن نقلها من رسالة موقَّعة إلى أخرى، ويُكشَف أن نقل مشابه مباشرةً. لدى أنظمة التوقيع الرقمي خوارزميتان: خوارزمية التوقيع وخوارزمية التحقق. يُستعمل المفتاح الخاص، الذي يحتكره صاحبه، في خوارزمية التوقيع مع الرسالة أو مع مُلبَّدها لإنتاج توقيع رقمي يُمكن التحقق من أصالة صاحبه باستعمال المفتاح العام للمستخدم الذي يكون متاحًا للجميع. خوارزمية آر إس إيه (RSA) وخوارزمية التوقيع الرقمي[الإنجليزية] (DSA) هما طريقتا التوقيع الرقمي الأكثر شيوعًا.يُمثِّل التوقيع الرقمي حجر الأساس للبنية التحتية للمفاتيح العامة والعديد من أدوات الأمن في شبكات البيانات، مثل الشبكات الخاصة الافتراضية ونحوها.
تعتمد خوارزميات التعمية بمفتاح عام على التعقيد الحسابي لمشكلات صعبة الحل مرتبطة غالبًا بنظرية الأعداد. مثلًا ترتبط صعوبة خوارزمية آر إس إيه (RSA) ب
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
تحليل عدد صحيح إلى عوامله الأولية، بينما ترتبط خوارزمية ديفي وهيلمان  وخوارزمية التوقيع الرقمي بمسألة اللغارتم المتقطِّع[الإنجليزية]، وترتبط التعمية بالمنحنيات الإهليلجية بمسائل نظرية عددية مرتبطة بالمنحنيات الإهليلجية. نظرًا لوجود صعوبة في حساب هذه المسائل فإن أغلب خوارزميات التعمية بمفتاح عام تتضمن عمليات معقدة مثل الحساب المقاسي والرفع إلى أس، وتعد هذه العمليات مكلفة حسابيًا مقارنة بالعمليات المستعملة في مُعَمِّيات الفدر خاصةً لو كانت المفاتيح المستعملة طويلة. نتيجةً لذلك، نُظُم التعمية بالمفتاح العام غالبًا ما تكون نُظُم تعمية هجينة[الإنجليزية] تُعمَّى فيها الرسائل بتعمية بمفتاح مشترك للاستفادة من سرعة وبساطة الخوارزمية، أما المفتاح المشترك المستعمل بالتعمية فإنه يُعمَّى بخوارزمية تعمية بمفتاح عام ويُرسَل قبل البيانات، وينطبق النظام الهجين على التوقيع الرقمي أيضًا، فالغالب أن يُحسب مُلبَّد الرسالة ويُوقَّع رقميًا لا أن توقَّع الرسالة كلها.
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
دوال التلبيد التعموية هي دوالٌ دخلها متغير الطول وخرجها ذو طولٍ ثابت، لها استعمالات عديدة منها التوقيع الرقمي والتحقق من سلامة المعطيات من العبث. تتصف دوال التلبيد بأنها:
تعمية (تخصص) الأقسام الرئيسة
أشهر خوارزمية التلبيد التعموي خوارزمية هضم الرسالة الرابعة[الإنجليزية] (MD4) وخوارزمية هضم الرسالة الخامسة (MD5)، وكلتاهما كُسرتا ولا تعدان آمنتان. طوَّرت وكالة الأمن القومي الأمريكية سلسلة خوارزميات التلبيد الآمنة وضمت: الإصدار 0 (SHA-0) وكان معيبًا وسحبته الوكالة بعد فترة، والإصدار الأول (SHA-1) وهو شبيه بخوارزمية هضم الرسالة الخامسة، ولكنه أكثر أمنًا، ومع ذلك فقد كُسِرت تعميته، والإصدار الثاني (SHA-2) الذي طُوِّر بناءً على الأول، ولكنه كُسِر اعتبارًا من سنة 2011. وقد ارتأى المعهد الوطني للمعايير والتقانة في الولايات المتحدة أن من الحكمة تطوير معيار آمن جديد لتحسين أمن مجموعة أدوات التلبيد لديها.، لذلك أطلق المعهد مسابقةً لتصميم دالة تلبيد، سيسميها الإصدار الثالث من خوارزمية التلبيد الآمنة (SHA-3)، لتكون معيارًا قوميًا في الولايات المتحدة في سنة 2012. انتهت المسابقة في أكتوبر 2012م، وأعلن المعهد أن خوارزمية اسمها كيتشاك (بالإنجليزية: Keccak) فازت.
تعمية (تخصص) التطبيقات
تستعمل التعمية على نطاق واسع في الإنترنت لحماية بيانات المستخدمين ولتجنب عمليات التنصت. تعتمد العديد من الأنظمة على التعمية بالمفتاح العام لحماية المعلومات المرسلة عبر الشبكة.  أشهر المكتبات حرة المصدر المستعملة على الإنترنت مكتبة أوبن إس إس إل، وهي مكتوبة بلغة سي++، وأهم خوارزمياتها معيار التعمية المتقدم.
تستعمل التعمية في تأمين الاتصالات. فمثلًا، تُشغِّل مواقع الوب 
بروتوكول نقل النصوص الترابطية الآمن الذي يعتمد على التعمية. كما تُستعمَل التعمية بين الطرفيات على نطاق واسع في تطبيقات المحادثة والدردشة مثل واتساب وسيجنال وتلغرام.
تعمية (تخصص) التطبيقات
تعتمد أنظمة التشغيل على دوال تلبيد تعموية لحفظ كلمات المرور آمنة، فلا تُخزِّن كلمة المرور على بهيئة نص واضحٍ أبدًا، ولكنها تُخزِّن مُلبَّدها، وعندما يُدخل المُستخدم كلمة المرور للتحقق من هويته، فإن نظام التشغيل يُلبِّد كلمة المرور أولًا، ثُم يُقارن بين ناتج العملية والقيمة المخزنة لديه. تمارس أنظمة التشغيل التعمية لإخفاء بعض أجزائها أيضًا فلا تسمح للمستخدمين بالاطلاع على كيفية برمجتها وللمصادقة على هوية مصدر التحديثات، والتأكد من أنها قادمة فعلًا من مطور نظام التشغيل نفسه وليس ممن ينتحل شخصيته.
تُستعمَل التعمية أحيًانًا لتأمين القرص الصلب كله. على سبيل المثال، استعملت كلية لندن الجامعية تطبيق بت لوكر الذي صممته شركة مايكروسوفت لتعمية محتوى أقراص حواسبيها ولا يستطيع فك تعميتها إلا المستخدمون الذين يُسجِّلون الدخول بحساباتهم الجامعية.
تبنى تقانات العملات المُعَمَّاة، مثل دفتر الأستاذ الموزَّع القائمة على سلسلة الفِدر، على تقنيات التعمية، وهذه بدورها أساس تطبيقات الاقتصاد المُعَمَّى مثل المالية غير المركزية. من هذه التقنيات: مفاتيح التعمية والتعمية بمفتاح عام والمصادقة متعددة العوامل والتعمية بين الطرفيات.
ترجِّح التقديرات أن الحوسبة الكمومية قادرة على كسر تعمية أقوى خوارزميات التعمية مثل خوارزمية آر إس إيه  (RSA) ووالتعمية بالمنحنيات الإهليلجية بثوانٍ قليلة، لتجعل أغلب أنظمة التعمية المستعملة اليوم غير آمنة. لذلك بدأت جهود الباحثين بتطوير نهج جديد للتعمية عُرِف باسم التعمية ما بعد الكم، وهو يعتمد على مشكلات رياضية لا يُمكن حلها لا بالطرق التقليدية ولا بالاعتماد على الحوسبة الكمومية.
تعمية (تخصص) مسائل قانونية
تهتم وكالات الاستخبارات ووكالات إنفاذ القانون بالتعمية. كما يهتم المدافعون عن الحقوق المدنية بها أيضًا لأنها ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالخصوصية. يحتدم الجدل حول المسائل القانونية المرتبطة بالتعمية، خاصًة منذ انتشار الحواسيب رخيصة الثمن التي جعلت تقانات التعمية عالية الجودة بمتناول الجميع.
قُيَّد استعمال التعمية، بما في ذلك الاستعمال المنزلي، في بعض البلدان لفترات محدودة أو ما يزال مقيدًا بالفعل. قيدت فرنسا استعمال التعمية حتى سنة 1999م، ولكن هذه القيود خففت تدريجيًا منذ ذلك الوقت. في الصين وإيران، يلزم استصدار رخصة خاصة لممارسة التعمية. تُقيِّد العديد من الدول استعمال التعمية بشكل أو بآخر، ومن أكثر هذه الدول تقييدًا: بيلاروس وكازخستان ومنغوليا وباكسنان وسنغافورة وتونس وفيتنام. الاستعمال المنزلي للتعمية في الولايات المتحدة قانوني، ولكن ظهرت كثيرٌ من المشكلات والمسائل القانونية المرتبطة بالتعمية.
تعمية (تخصص) مسائل قانونية
تصدير عتاديات التعمية وبرمجياتها  من هذه المشكلات المرتبطة بالتعمية. من المحتمل أن الحكومات قد أدركت أهمية استخراج المُعَمَّى في الحرب العالمية الثانية وتوقعت استمرار هذه الأهمية وارتباطها بالأمن القومي، لذلك قيَّدت العديد من الحكومات تصدير تقنيات التعمية. منعت الولايات المتحدة مثلًا بيع تقانات التعمية أو توزيعها في الخارج بعد الحرب العالمية الثانية، بل أن التعمية نفسها صُنِّفت بأنها معدات عسكرية مساعِدة ووُضِعت ضمن قائمة الذخائر الأمريكية[الإنجليزية].
تعمية (تخصص) مسائل قانونية
لم تكن مسألة التصدير إشكالية حتى صُنعت الحواسيب الشخصية وانتشرت الإنترنت، وأصبح تبادل البيانات أسهل من أي وقت مضى. لذلك أصبح تقييد تصدير التعمية مسألة إشكالية في تسعينيات القرن العشرين، خاصة بعد نشر النص البرمجي المصدري لخوارزمية التعمية: خصوصية جيدة جداً (PGP)، الذي كتبه فيل زيمرمان على الإنترنت في يونيو 1991م. تقدمت شركة آر إس أيه للأمن[الإنجليزية] بشكوى قادت لتحقيق جنائي لمكتب التحقيقات الاتحادي ولكن لو توجه اتهامات لأحد بعد ذلك.
 حرَّك دانييل بيرنشتاين، وهو خريح جامعة كاليفورنيا في بركلي في عام 1995م قضية ضد حكومة الولايات المتحدة قائلًا أن بعض جوانبي التقييد تنتهك التعديل الأول لدستور الولايات المتحدة المتعلق بحرية التعبير. حُسِمت هذه القضية التي عُرفت باسم بيرنشتاين ضد الولايات المتحدة[الإنجليزية] في سنة 1999 بعد قرار المحكمة بأن النص المصدري البرمجي المطبوع لخوارزميات التعمية وأنظمتها محمي بالتعديل الأول لدستور الولايات المتحدة.
تعمية (تخصص) مسائل قانونية
وقَّعت 93 دولة اتفاقية فَسنار[الإنجليزية] سنة 1993م، وهي معاهدة لضبط السلاح تتناول مسائل تصديره والاستعمال المتبادل للتقانة مثل التعمية، وقد نصت بنود هذه الاتفاقية ان استثناء التعمية بمفاتيح قصيرة (56 بت للتعمية المتناظرة، و 512 للتعمية غير المتناظرة) من مسائل التحكم بالتصدير. ثُمَّ خففت الولايات القيود على تصدير تقانات التعمية في سنة 2000م ومنذ ذلك الوقت خُفِفت القيود على تصدير برمجيات التعمية تخفيفًا كبيرًا، وساهم هذا في تحسين الأمن على الإنترنت لأن أهم متصحفات الإنترنت، مثل كروم وفيرفكس وإنترنت إكسبلورر وتطبيقات البريد الإلكتروني مثل مايكروسوفت آوتلوك، أمريكية المصدر.
تعمية (تخصص) مسائل قانونية
تُثير مشاركة وكالة الأمن القومي الأمريكية بتطوير خوارزميات التعمية وسياساتها الجدلَ  في الولايات المتحدة. فقد شاركت وكالة الأمن القومي في تصميم معيار تعمية المعطيات (DES) لدى آي بي إم (IBM)، ووجهت الوكالة التصميم ليكون منيعًا ضد استخراج المُعَمِّى التفاضلي[الإنجليزية]، ولم يكن منهج الاستخراج هذا معروفًا بوقتها، ولم يُعاد اكتشافه خارج دائرة الوكالة إلا في أواخر عقد الثمانينيات من القرن العشرين، وهذا يعني أن الوكالة احتفظت بطريقة فعالة لمهاجمة الخوارزمية رغم ادعائها بأنها كانت آمنة، وهذا ما قوض مصداقية الوكالة وأمن الخوارزميات التي تطورها عمومًا.
تعمية (تخصص) مسائل قانونية
أثار تدخُّل وكالة الأمن القومي في تطوير رقاقة كليبر سنة 1993 الجدل أيضًا، وكانت هذه الرقاقة جزءًا من مبادرة لضبط نظام التعمية كَبِستُون[الإنجليزية]. أبقت وكالة الأمن على خوارزمية المعمي مُصنَّفة بتصنيف سري ولم تُفصح عنها حتى العام 1995، ما دعا إلى وجود شكوك بأن الوكالة طوَّرت خوارزمية ضعيفة عمدًا لتساعدها في جهودها الاستخبارية. بالإضافة لذلك، احتوى المُعَمِّي على مفاتيح مضمونة بالقانون[الإنجليزية]، تسمح للوكالة بكسر التعمية لو دعت حاجة قانونية لذلك، وقد انتقد هذا السلوك باعتباره انتهاكًا لمبادئ كيركهوفس في التعمية التي تنص على لزوم أن يكون نظام التعمية غير قابل للكسر عمليًا عند استعماله.