التشفير في C++: التشفير والتجزئة — دليل شامل

التشفير في C++: التشفير والتجزئة — دليل شامل

التشفير هو الأساس الجوهري لأمان التطبيقات الحديثة. في لغة C++، تتوفر للمطورين مكتبات قوية تتيح تنفيذ تشفير وفك تشفير وتجزئة البيانات. في هذه المقالة، سنستعرض بالتفصيل مكتبتين شائعتين: OpenSSL و Crypto++، وسنشرح المفاهيم الأساسية: التشفير المتماثل (AES)، والتشفير غير المتماثل (RSA)، ودوال التجزئة التشفيرية (SHA-256).

1. المفاهيم الأساسية للتشفير

قبل الانتقال إلى الكود، من المهم فهم المصطلحات الأساسية:

• التشفير المتماثل — يُستخدم مفتاح واحد لكل من التشفير وفك التشفير. أمثلة: AES، DES، ChaCha20.
• التشفير غير المتماثل — زوج من المفاتيح: مفتاح عام (للتشفير) ومفتاح خاص (لفك التشفير). أمثلة: RSA، ECC.
• دوال التجزئة — تحويل غير قابل للعكس للبيانات إلى سلسلة ذات طول ثابت. أمثلة: SHA-256، MD5 (قديم)، BLAKE2.
• الملح (salt) — بيانات عشوائية تُضاف إلى كلمة المرور قبل التجزئة للحماية من جداول قوس قزح.

2. مكتبة OpenSSL في C++

OpenSSL هي مكتبة مفتوحة المصدر متعددة المنصات، تنفذ بروتوكولات SSL/TLS ومجموعة واسعة من خوارزميات التشفير. للعمل معها في C++، يجب تضمين ملفات الرأس والربط مع المكتبات libssl و libcrypto.

مثال 1: تجزئة SHA-256 باستخدام OpenSSL

#include <iostream>#include <openssl/sha.h>#include <cstring>

std::string sha256(const std::string& input) {    unsigned char hash[SHA256_DIGEST_LENGTH];    SHA256_CTX sha256;    SHA256_Init(&sha256);    SHA256_Update(&sha256, input.c_str(), input.length());    SHA256_Final(hash, &sha256);

    std::string output;    for(int i = 0; i < SHA256_DIGEST_LENGTH; i++) {        char buf[3];        sprintf(buf, "%02x", hash[i]);        output += buf;    }    return output;}

int main() {    std::string data = "PythonLib - التشفير في C++";    std::cout << "SHA-256: " << sha256(data) << std::endl;    return 0;}

يوضح هذا الكود الاستخدام الأساسي لسياق SHA256. الدالة SHA256_Init تهيئ السياق، و SHA256_Update تضيف البيانات (يمكن استدعاؤها عدة مرات للمعالجة المتدفقة)، و SHA256_Final تنهي الحساب وتكتب النتيجة.

مثال 2: التشفير المتماثل AES-256-CBC

#include <iostream>#include <openssl/evp.h>#include <vector>#include <cstring>

std::vector<unsigned char> aes_encrypt(const std::string& plaintext,                                        const unsigned char* key,                                        const unsigned char* iv) {    EVP_CIPHER_CTX* ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();    EVP_EncryptInit_ex(ctx, EVP_aes_256_cbc(), nullptr, key, iv);

    std::vector<unsigned char> ciphertext(plaintext.size() + EVP_CIPHER_block_size(EVP_aes_256_cbc()));    int len = 0;    int ciphertext_len = 0;

    EVP_EncryptUpdate(ctx, ciphertext.data(), &len,                      reinterpret_cast<const unsigned char*>(plaintext.c_str()), plaintext.size());    ciphertext_len = len;

    EVP_EncryptFinal_ex(ctx, ciphertext.data() + len, &len);    ciphertext_len += len;    ciphertext.resize(ciphertext_len);

    EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);    return ciphertext;}

int main() {    // مفتاح 256 بت (32 بايت) و IV 128 بت (16 بايت)    unsigned char key[32] = "01234567890123456789012345678901";    unsigned char iv[16] = "0123456789012345";

    std::string message = "بيانات سرية لـ PythonLib"