إعادة بناء جهاز عداد الدورات المستخدم في فك تشفير آلة إنجما. (استنادًا إلى الرسومات التخطيطية في مذكرات ماريان ريجوسكي
**تحليل التعمية** أو **تحليل التشفير** أو **فك الشفرات** في سياق علم التعمية هو تحليل نظام من أجل فهم الجوانب المخفية له، وبالتالي اختراقه والوصول إلى محتويات رسائله المعماه (المشفرة)، حتى لو كان مفتاح التعمية غير معروف بشكل رسمي.

يتضمن تحليل التعمية التحليل الرياضي لخوارزميات التعمية، ودراسة هجمات القنوات الجانبية.

تغيرت أساليب وتقنيات تحليل التعمية بشكل جذري عبر التاريخ، وتكيفت مع التعقيد المتزايد لعلم التعمية، بدءًا من أساليب القلم والورقة في الماضي، ومرورا بآلات مثل آلة بومب البريطانية وحواسيب كولوسس في حديقة بلتشلي أثناء الحرب العالمية الثانية، وانتهاءا إلى المخططات المحوسبة المتقدمة رياضيًا في الوقت الحاضر، بالاستعانة بالرياضيات البحتة، وخصوصا تحليل الأعداد الصحيحة إلى عوامل .

النظرة العامة
-------------

أثناء عملية التشفير يتم تحويل الرسالة المطلوب توصيلها (وتسمى النص المجرد) إلى رسالة غير قابل للقراءة (تسمى النص المعمى (المشفر)) باستخدام خوارزمية للتعمية. ثم يُرسل النص المعمي عبر قناة عامة (غير آمنة) إلى الشخص المطلوب، والذي بدوره يقوم باستخرج المعمى (فك تشفير النص) من خلال تطبيق خوارزمية لفك واستخراج المعمى، مستعينا بمفتاح التعمية، والذي عادة ما يكون عبارة عن سلسلة من الأحرف أو الأرقام أو البتات، ليعيد النص إلى حالته الأولى.

استُخدمت التعمية (التشفير) عبر التاريخ في إرسال مختلف الرسائل لمختلف المناسبات، وتُستخدم التعمية اليوم على نطاق واسع جدًا في شبكات الحاسوب لحماية البريد الإلكتروني والاتصالات عبر الإنترنت.

### كمية المعلومات المتاحة للمهاجم

يمكن تصنيف هجمات تحليل التعمية بناءً على نوع المعلومات المتوفرة لدى المهاجم كنقطة بداية أساسية، وبافتراض أن خوارزميات التعمية متاحة للجميع لأغراض التحليل؛ (كما قال كلود شانون "العدو يعرف النظام") وهي مقولة تتسق مع مبدأ كيرشوف. وهو افتراض معقول يؤخذ في الاعتبار أثناء فك التعمية، إذ أن هناك أمثلة لا حصر لها من الخوارزميات السرية التي تسربت للعامة بطرق مختلفة مثل التجسس والخيانة والهندسة العكسية، أو فك التعمية بالاستدلال المحض.

  

### الموارد الحاسوبية المطلوبة

يمكن أيضًا أن تصنيف الهجمات بالموارد التي تحتاجها. وتشمل هذه الموارد: 

* الوقت: عدد الخطوات الحسابية التي يجب تنفيذها.
* الذاكرة: مقدار التخزين المطلوب لتنفيذ الهجوم.
* البيانات: كمية ونوع النصوص المجردة والنصوص المعماه المطلوبة لبدء الهجوم.

  

### فواصل جزئية

قد تختلف نتائج تحليل التعمية في فائدتها، وقد قدم أحد العلماء تصنيفا لأنواع الهجماتوفقًا لكمية ونوعية المعلومات السرية التي تم اكتشافها:

* الكسر الكلي: وفيه يستنتج المهاجم مفتاح التعمية.
* الاستدلال الشامل: وفيه يكتشف المهاجم خوارزمية مكافئة وظيفيًا للخوارزمية المستخدمة في التعمية وفكها، لكن دون معرفة مفتاح التعمية.
* الاستدلال المحلي: وفيه يكتشف المهاجم نصوصًا إضافية لم تكن معروفة من قبل، سواء كانت نصوصا عادية أو معماه.
* استدلال المعلومات: وفيه يكتشف المهاجم اعتلاجات تخص النصوص العادية أو النصوص المعماه.
* تمييز الخوارزمية: حيث يمكن للمهاجم تمييز التعمية عن التبديل الرياضي العشوائي.

التاريخ
-------

 الصفحة الأولى من مخطوطة الكندي *حول فك رموز الرسائل المعماه*
على الرغم من أن كلمة *تحليل التعمية* تٌعد حديثة نسبيًا (صاغها ويليام فريدمان في عام 1920)، إلا أن علم التعمية وطرقه أقدم بكثير. حيث يقول ديفيد خان في *كتابه The Codebreakers* أن العلماء العرب كانوا أول من قام بتوثيق أساليب تحليل التعمية بشكل منهجي. 

قدم العالم العربي أبو يوسف الكندي (801-873) أول تفسير مسجل معروف لتحليل التعمية،   في مخطوطة **رسالة في استخراج المعمى**، والتي احتوت على أول وصف لطريقة تحليل التكرار. بهدف فك النصوص المعماه بالاستبدال أحادي الأبجدية  والتي مثلت أهم تقدم في مجال تحليل التعمية حتى الحرب العالمية الثانية. كما وصف الكندي تقنيات التعمية وتصنيفها، وتحليل التعمية بالاستبدال متعدد الأبجدية، وعلم الصوتيات العربية وبناء الجملة، والاستدلال الإحصائي للحروف، ويعتبر الكندي بذلك أول من فك التعمية في التاريخ. ولقد تأثر عمله الرائع بالخليل بن أحمد (717-786)، الذي كتب كتاب الرسائل المعماه، والذي يحتوي على أول استخدام للتباديل والتوافيق لسرد جميع الكلمات العربية الممكنة مع أحرف العلة وبدونها. 

كما كانت المساهمة المهمة لعلي بن عدلان (1187–1268) حول تحديد حجم العينة لاستخدام تحليل التكرار. 

يُمثل تحليل التكرار الأداة الأساسية لكسر التعمية التقليدية، بسبب ظهور بعض الحروف الأبجدية أكثر من غيرها في اللغات الطبيعية؛ فمثلا في اللغة الإنجليزية احتمال أن يكون حرف E هو الحرف الأكثر شيوعًا في أي نص مجرد. وبالمثل، فإن الحرف المزدوج TH هو أكثر الحروف المزدوجة احتمالية في اللغة الإنجليزية. يعتمد تحليل التكرار على عجز عملية التشفير عن إخفاء هذه التكرار، فمثلا في أسلوب التعمية بالاستبدال (والذي يُستبدل فيه كل حرف بحرف آخر) يكون الحرف الأكثر شيوعًا في النص المعمى هو الحرف E. ولذلك فإن تحليل التكرار لهذا النوع من التعمية يُعد سهلا نسبيًا، بشرط أن يكون النص المعمى طويلًا بما يكفي لظهور تكرار الحروف الأبجدية التي يحتوي عليها. 

  

في أوروبا، ألف الباحث الإيطالي جيامباتيستا ديلا بورتا (1535–1615) كتابه *De Furtivis Literarum Notis* عن تحليل التعمية.

  

تطور الدبلوماسي الفرنسي بليز دو فيجينير (1523-1596) وآخرين فكرة التعمية بالاستبدال متعدد الأبجدية في أوروبا خلال القرنين الخامس عشر والسادس عشر.  ولنحو ثلاثة قرون اعتبرت تعمية فيجنير آمنة تمامًا(*le chiffre indéchiffrable* أي "التعمية غير القابلة للفك")، حيث كانت تَستخدم مفتاحًا متكررًا لاختيار أبجديات مختلفة بالتناوب، ومع ذلك فقد نجح تشارلز باباج (1791-1871) وفريدريش كاسيسكي (1805-1881) في فكها. وقد طور المخترعون خلال الحرب العالمية الأولى آلات تعمية دوارة مثل آلة إنجما التي اخترعها آرثر شيربيوس بهدف تقليل التكرار الذي تم استغلاله لكسر نظام فيجنير.

### التعمية أثناء الحرب العالمية الأولى والثانية

 برقية زيمرمان التي تم فكها.
لعب فك تعمية برقية زيمرمان أثناء الحرب العالمية الأولى دورًا أساسيًا في إدخال الولايات المتحدة إلى الحرب. كما استفاد الحلفاء أثناء الحرب العالمية الثانية من فك تعمية الرسائل الألمانية، بما في ذلك آلة إنجما وآلة لورنز، وآلة التشفير من النوع ب.

  

يعتمد تحليل التردد من الناحية العملية على المعرفة اللغوية بجانب الإحصائيات، ولكن مع ازدياد تعقيدات عملية التعمية، فقد أصبحت الرياضيات أكثر أهمية في تحليل التعمية، وكان هذا واضحًا قبل وأثناء الحرب العالمية الثانية، حيث تطلبت الجهود المبذولة لفك رسائل دول المحور المعماة مستويات جديدة من التعقيد الرياضي. علاوة على ذلك، واستخدم التشغيل الآلي في تحليل التعمية لأول مرة في تلك الحقبة باستخدام جهاز بومبا البولندي وجهاز بومب البريطاني، واستخدمت معدات البطاقة المثقوبة، وحاسوب كولوسس، الذي يُعد أول حاسوب يُتحكم فيه بواسطة برنامج.  

  

### تطوير التعمية الحديثة

أدركت الحكومات منذ فترة طويلة فوائد تحليل التعمية على صعيد الاستخبارات سواء العسكرية أو الدبلوماسية، وأنشأت منظمات مخصصة لذلك، مثل مكاتب الاتصالات البريطانية ووكالة الأمن القومي الأمريكية، وهي منظمات لا تزال تعمل حتى اليوم.

 آلة بومب تحاكي عمل آلات إنجما أثناء اتصالها ببعضها البعض.
استخدمت العمليات الحسابية بشكل كبير في تحليل تعمية لورينز وغيره من الأنظمة الأخرى خلال الحرب العالمية الثانية، وهو ما جعل من الممكن أيضًا إنشاء طرق جديدة لتعمية أكثر تعقيدًا من أي وقت مضى. وبشكل عام فقد أصبحت التعمية الحديثة أكثر مقاومة للتحليل عن ذي قبل.

مراجع
-----

1. ↑  Shannon، Claude (4 أكتوبر 1949). "Communication Theory of Secrecy Systems". *Bell System Technical Journal*. ج. 28 ع. 4: 662. DOI:10.1002/j.1538-7305.1949.tb00928.x. اطلع عليه بتاريخ 2014-06-20.
2. ↑  Kahn، David (1996)، *The Codebreakers: the story of secret writing* (ط. second)، Scribners، ص. 235
3. ↑  Schmeh, Klaus (2003). *Cryptography and public key infrastructure on the Internet*. John Wiley & Sons. ص. 45. ISBN:978-0-470-84745-9.
4. ↑  Hellman, M. (Jul 1980). "A cryptanalytic time-memory trade-off" (PDF). *IEEE Transactions on Information Theory* (بالإنجليزية الأمريكية). **26** (4): 401–406. DOI:10.1109/tit.1980.1056220. ISSN:0018-9448. S2CID:552536. Archived (PDF) from the original on 2022-10-10.
5. ↑  Kahn، David (1996). *The Codebreakers: The Comprehensive History of Secret Communication from Ancient Times to the Internet*. Simon and Schuster. ISBN:9781439103555.
6. ↑  Al-Jubouri، I. M. N. (22 فبراير 2004). *History of Islamic Philosophy: With View of Greek Philosophy and Early History of Islam*. Authors On Line Ltd. ISBN:9780755210114 – عبر Google Books.
7. ↑  Leaman، Oliver (16 يوليو 2015). *The Biographical Encyclopedia of Islamic Philosophy*. Bloomsbury Publishing. ISBN:9781472569455 – عبر Google Books.
8. ↑  Ibrahim A. Al-Kadi (April 1992), "The origins of cryptology: The Arab contributions", *Cryptologia* **16** (2): 97–126
9. ↑  Leaman، Oliver (16 يوليو 2015). *The Biographical Encyclopedia of Islamic Philosophy*. Bloomsbury Publishing. ISBN:9781472569455. اطلع عليه بتاريخ 2018-03-19 – عبر Google Books.
10. ↑  Al-Jubouri، I. M. N. (19 مارس 2018). *History of Islamic Philosophy: With View of Greek Philosophy and Early History of Islam*. Authors On Line Ltd. ISBN:9780755210114. اطلع عليه بتاريخ 2018-03-19 – عبر Google Books.
11. ↑  Sahinaslan، Ender؛ Sahinaslan، Onder (2 أبريل 2019). "Cryptographic methods and development stages used throughout history". *AIP Conference Proceedings*. ج. 2086 ع. 1: 030033. Bibcode:2019AIPC.2086c0033S. DOI:10.1063/1.5095118. ISSN:0094-243X. Al-Kindi is considered the first code breaker
12. 1 2  Broemeling، Lyle D. (1 نوفمبر 2011). "An Account of Early Statistical Inference in Arab Cryptology". *The American Statistician*. ج. 65 ع. 4: 255–257. DOI:10.1198/tas.2011.10191. S2CID:123537702.
13. ↑  Singh 1999، صفحة 17
14. ↑  Singh 1999، صفحات 45–51
15. ↑  Singh 1999، صفحات 63–78
16. ↑  Singh 1999، صفحة 116
17. ↑  Copeland 2006، صفحة 1
18. ↑  Singh 1999، صفحة 244

قراءة متعمقة
------------

* Bard, Gregory V. (2009). *Algebraic Cryptanalysis*. Springer. ISBN:978-1-4419-1019-6.
* Hinek, M. Jason (2009). *Cryptanalysis of RSA and Its Variants*. CRC Press. ISBN:978-1-4200-7518-2.
* Joux, Antoine (2009). *Algorithmic Cryptanalysis*. CRC Press. ISBN:978-1-4200-7002-6.
* Junod, Pascal؛ Canteaut, Anne (2011). *Advanced Linear Cryptanalysis of Block and Stream Ciphers*. IOS Press. ISBN:978-1-60750-844-1.
* Stamp, Mark؛ Low, Richard (2007). *Applied Cryptanalysis: Breaking Ciphers in the Real World*. John Wiley & Sons. ISBN:978-0-470-11486-5.
* Swenson, Christopher (2008). *Modern cryptanalysis: techniques for advanced code breaking*. John Wiley & Sons. ISBN:978-0-470-13593-8.
* Wagstaff, Samuel S. (2003). *Cryptanalysis of number-theoretic ciphers*. CRC Press. ISBN:978-1-58488-153-7.

روابط خارجية
------------

* تحليل التشفير الأساسي (تحتوي الملفات على 5 أسطر، يجب إزالتها أولاً)
* مشاريع الحوسبة الموزعة
* قائمة أدوات تحليل التشفير في التشفير الحديث
* ركن التشفير لسيمون سينغ
* المتحف الوطني للحوسبة
* أداة UltraAnvil لمهاجمة الأصفار البديلة البسيطة
* كيف تمكن آلان تورينج من فك شفرة اللغز في متاحف الحرب الإمبراطورية