مقدمة في قلب عالم الأمان السيبراني، تلعب تقنيات التشفير دورًا حاسمًا في حماية البيانات وتأمين الاتصالات. ومع تطور التهديدات، لم يعد التشفير مجرد مجموعة من الخوارزميات، بل يستند إلى أساس علمي متين يُعرف بـنظرية المعلومات (Information Theory). هذه النظرية التي وضع أسسها العالم الأمريكي كلود شانون في الأربعينات، تُعد الركيزة النظرية لفهم كيفية تشفير البيانات بطريقة تضمن السرية والكفاءة. ما هي نظرية المعلومات؟ نظرية المعلومات هي فرع من فروع الرياضيات التطبيقية وعلوم الحاسوب يدرس قياس ونقل ومعالجة المعلومات. وتهتم بتحليل الكفاءة القصوى التي يمكن أن تُنقل بها البيانات بدقة وبأقل قدر ممكن من الضياع أو التشويش. أهم مفاهيمها: الإنتروبي (Entropy): مقياس لعدم اليقين أو العشوائية في البيانات. معدل نقل المعلومات (Information Rate): كمية المعلومات المنقولة في وحدة الزمن. السعة (Capacity): الحد الأقصى لكمية المعلومات التي يمكن أن يحملها نظام اتصال معين دون فقدان. دور نظرية المعلومات في التشفير 1. السرية المثالية (Perfect Secrecy) قدّم شانون مفهوم "السرية المثالية"، وهي الحالة التي لا يعطي فيها النص المشفر أي معلومات عن النص الأصلي للمهاجم. وخلص إلى أن التشفير باستخدام مفتاح يُستخدم مرة واحدة (One-Time Pad) هو الطريقة الوحيدة التي تحقق هذا النوع من السرية، بشرط أن يكون المفتاح عشوائيًا وطويلًا بقدر الرسالة ولا يُعاد استخدامه. 2. تحليل الأمان الرياضي تُستخدم نظرية المعلومات لتقييم أمان خوارزميات التشفير من خلال تحليل مدى قدرة المهاجم على تقليل الإنتروبي (أي تقليل عدم اليقين) حول البيانات الأصلية، بناءً على المعلومات المتاحة له. 3. تصميم خوارزميات تشفير فعالة تعتمد خوارزميات التشفير الحديثة على نماذج رياضية مستوحاة من مفاهيم نظرية المعلومات لتوليد نصوص مشفرة يصعب التنبؤ بها، مما يزيد من قوة التشفير ويمنع التحليل الإحصائي. الفرق بين الأمان الحسابي والمعلوماتي الأمان المعلوماتي (Information-Theoretic Security): يعني أن التشفير آمن حتى لو كان للمهاجم قدرة حسابية غير محدودة. مثال: One-Time Pad. الأمان الحسابي (Computational Security): يعتمد على صعوبة حل مسائل رياضية معينة ضمن وقت وموارد محدودة. مثل RSA أو AES. نظرية المعلومات تُعد الأساس الذي يُمكّن الباحثين من التمييز بين هذين النوعين وتحديد حدود كل منهما. تطبيقات حديثة قائمة على نظرية المعلومات التشفير الكمي (Quantum Cryptography): يستند إلى مزيج من نظرية المعلومات والفيزياء الكمية لتوفير أمان غير قابل للكسر. كتم المعلومات (Information Hiding): مثل التضمين (Steganography)، وهو مجال قريب من التشفير يعتمد على إخفاء وجود المعلومات. تحليل قنوات التهريب (Side Channel Analysis): باستخدام أدوات نظرية المعلومات لقياس التسريبات غير المباشرة من الأنظمة المشفرة. خاتمة تُعد نظرية المعلومات العمود الفقري لتقنيات التشفير، فهي تزودنا بالإطار النظري لفهم حدود الأمان، وتصميم خوارزميات قوية وفعالة، وتحليل التهديدات بشكل علمي. وكلما تعمق فهمنا لهذه النظرية، زادت قدرتنا على بناء أنظمة تشفير تصمد أمام تحديات المستقبل. فالأمن السيبراني القوي يبدأ من أسس رياضية صلبة.