JWE (تشفير الويب JSON) هو معيار أمان يُشفّر بيانات واجهة برمجة التطبيقات (API) الحساسة، مما يضمن وصول المستلم المقصود فقط إليها. إليك ما تحتاج إلى معرفته:

• ماذا يفعل:يقوم بتشفير طلبات واستجابات واجهة برمجة التطبيقات للحفاظ على خصوصية البيانات وأمانها.
• كيف يعمل؟:يجمع بين التشفير غير المتماثل (المفتاح العام/الخاص) والتشفير المتماثل للحصول على حماية قوية.
• لماذا هذا مهم؟:
  • يحافظ على سرية البيانات الحساسة.
  • التحقق من سلامة البيانات وصحتها.
  • يعمل بسلاسة مع OAuth و OpenID Connect.
• هيكل الرمز:تتكون رموز JWE من 5 أجزاء – الرأس، والمفتاح المشفر، ومتجه التهيئة، والنص المشفر، وعلامة المصادقة.

فوائد سريعة:

• أمن البيانات:يحمي المعلومات الحساسة أثناء النقل.
• تشفير متعدد الطبقات:يستخدم خوارزميات متقدمة مثل AES-GCM وRSA-OAEP.
• التنوع:مناسب ل الرسائل الآمنة، والمعاملات المالية، وأكثر من ذلك.

يُعدّ JWE أساسيًا لتأمين واجهات برمجة التطبيقات (APIs) في قطاعات مثل المالية والرعاية الصحية، حيث تُعدّ حماية البيانات الحساسة أمرًا بالغ الأهمية. تابع القراءة لمعرفة كيفية عمله وكيفية تطبيقه بفعالية.

البرنامج التعليمي لتشفير الويب JWE JSON وحالة الاستخدام

مكونات JWE

تتكون رموز JWE من خمسة أجزاء مُرمَّزة بتنسيق base64url، وتلعب دورًا محوريًا في تأمين اتصالات واجهة برمجة التطبيقات (API). تُشكِّل هذه المكونات أساس تفاعلات واجهة برمجة التطبيقات المُشفَّرة، مما يضمن حماية البيانات الحساسة.

أجزاء من رمز JWE

رمز JWE مُقسّم إلى خمسة أجزاء مُرمّزة بتنسيق base64url، مفصولة بنقاط. هذا التصميم لا يُؤمّن البيانات فحسب، بل يضمن أيضًا نقلًا فعّالًا.

عنصر	هدف	محتوى المثال
رأس الصفحة	يحتوي على بيانات تعريف التشفير، مثل معرفات الخوارزمية	{"alg":"RSA-OAEP-256","enc":"A256GCM"}
مفتاح مشفر	يخزن المفتاح المتماثل المشفر (مفتاح تشفير المحتوى)	النسخة المشفرة من CEK
متجه التهيئة	يضيف العشوائية لضمان نتائج تشفير فريدة	القيمة العشوائية المستخدمة أثناء التشفير
النص المشفر	يحمل الحمولة المشفرة	البيانات الحساسة المشفرة
علامة المصادقة	التحقق من سلامة الرمز	قيمة التحقق التشفيري

على سبيل المثال، يقوم Auth0 بإنشاء رموز وصول JWT التي يتم توقيعها أولاً باستخدام JSON Web Signature (JWS) ثم يتم تشفيرها عبر JWE، باستخدام تنسيق JWE Compact.

طرق تشفير JWE

يستخدم JWE نموذج تشفير هجين يجمع بين التشفير المتماثل وغير المتماثل. ويرتكز هذا النهج على مفتاح تشفير المحتوى (CEK)، مع خيارات متعددة لإدارة المفاتيح:

التشفير المباشر
تعتمد هذه الطريقة على مفاتيح متماثلة مشتركة مسبقًا بين المُصدر والمستلم. يعمل المفتاح المشترك مسبقًا كمفتاح CEK، مما يجعله خيارًا جيدًا للحمولات الأصغر حجمًا والمعالجة الأسرع.

تشفير المفتاح
في هذه الطريقة، يُنشئ المُصدر مفتاح CEK عشوائيًا ويُشفّره باستخدام مفتاح RSA العام للمستلم. تُعدّ هذه الطريقة مثالية عند مشاركة حمولة آمنة مع عدة مستلمين.

طرق الاتفاق الرئيسية
لمزيد من الأمان، يدعم JWE تقنيات الاتفاق الرئيسية باستخدام تشفير المنحنى الإهليلجي:

• اتفاقية المفتاح المباشر:يستخرج CEK مباشرة باستخدام أزواج المفاتيح المنحنية الإهليلجية المؤقتة.
• اتفاقية رئيسية مع التغليف:يستخدم أزواج المفاتيح المنحنية الإهليلجية لاستنتاج مفتاح التغليف، والذي يقوم بعد ذلك بتشفير CEK.

يؤثر اختيار طريقة التشفير على كلٍّ من الأمان والأداء. عادةً ما توفر الخوارزميات المتماثلة أداءً أسرع مقارنةً بالخوارزميات غير المتماثلة، مما يجعلها خيارًا عمليًا لأنظمة واجهات برمجة التطبيقات (API) عالية الإنتاجية.

فيما يلي مثال لرمز JWE المشفر:

eyJhbGciOiJSU0EtT0FFUCJ9.OKOawDo13gRp2ojaHV7LF5gC.48V1_ALb6US04U3b.5eym8LUKS8MB8lE.XFBoMYUZodetZdvTiFvSkQ 

يضمن هذا الهيكل أمان بيانات واجهة برمجة التطبيقات الحساسة أثناء النقل والتخزين، مع توفير المرونة اللازمة لتلبية متطلبات الأمان المختلفة. يُعد هذا الإطار أساسيًا لإعداد رؤوس JWE وخطوات التشفير، كما هو موضح في دليل التنفيذ.

دليل تنفيذ JWE

بعد فهم المكونات الأساسية لـ JWE، حان الوقت للبدء بعملية التشفير. سيرشدك هذا الدليل إلى خطوات تهيئة JWE وتنفيذها بشكل آمن لنقل البيانات.

تكوين رأس JWE

رأس JWE هو المكان الذي تُحدد فيه معلمات التشفير. يتضمن عدة حقول رئيسية:

المعلمة	هدف	القيم المشتركة
خوارزمية	يحدد خوارزمية تشفير المفتاح	RSA-OAEP، RSA1_5، A128KW
إنك	يشير إلى خوارزمية تشفير المحتوى	A128GCM، A256GCM
طفل	يحدد المفتاح	UUID أو معرف مخصص
النمط	يحدد نوع الرمز	"جي دبليو تي"

فيما يلي مثال لرأس JWE تم تكوينه بشكل صحيح:

{ "alg": "RSA-OAEP-256"، "enc": "A256GCM"، "kid": "2023-key-1"، "typ": "JWT" } 

بمجرد تعيين الرأس، ستكون جاهزًا لتشفير الحمولة.

خطوات تشفير الحمولة

لتشفير حمولة واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بك، اتبع الخطوات التالية:

• الخطوة 1: إنشاء مفتاح تشفير المحتوى (CEK)
  قم بإنشاء CEK عشوائي يطابق طول المفتاح المطلوب للخوارزمية التي اخترتها.
• الخطوة 2: تحضير متجه التهيئة (IV)
  إنشاء IV فريد لضمان أن يكون التشفير آمنًا وغير متوقع.
• الخطوة 3: تشفير الحمولة
  حوّل الحمولة إلى تنسيق UTF-8، ثم شفّرها باستخدام الخوارزمية المُختارة (مثل A256GCM). وأخيرًا، أنشئ وسم المصادقة لضمان سلامة البيانات.

"لا تُعدّ أدوات JWT آمنة لمجرد كونها كذلك، بل إن طريقة استخدامها هي التي تُحدد مدى أمانها." - ميخال تروجانوفسكي، مهندس تسويق المنتجات في شركة Curity

بعد الانتهاء من التشفير، الخطوة التالية هي فك التشفير والتحقق.

عملية فك تشفير الرمز

تتضمن عملية فك تشفير رمز JWE عدة خطوات مهمة لضمان الأمان وإدارة المفاتيح بشكل صحيح:

• التحقق من صحة الرأس
  تحليل وفك ترميز رأس JWE. تأكد من دعم الخوارزميات وتحقق من طفل الحقل لتحديد المفتاح الصحيح.
• الحل الرئيسي
  استخدم ال طفل استخدم معلمة للعثور على مفتاح فك التشفير. تأكد من أن المفتاح صالح ولم تنتهِ صلاحيته.
• عمليات فك التشفير
  فك تشفير المفتاح المشفر، ثم فك تشفير CEK باستخدام المفتاح الخاص للمستلم، ثم استخدم CEK لفك تشفير الحمولة. خلال هذه العملية، تحقق من علامة المصادقة للتأكد من سلامة البيانات.

فيما يلي مثال على معالجة الأخطاء المتعلقة بمشكلات فك التشفير الشائعة:

{ "error_handling": { "invalid_algorithm": "رفض الرمز وتسجيل حدث الأمان"، "key_not_found": "401 غير مصرح به"، "decryption_failure": "400 طلب سيء" } } 

عملية فك تشفير الرسالة هي عكس عملية التشفير. في حال فشل أيٍّ من هذه الخطوات، يجب رفض JWE. - RFC 7516

يقدم Auth0 عرضًا عمليًا لهذه المبادئ. يستخدم تطبيقه JWS لتوقيع رموز وصول JWT، متبوعًا بتشفير JWE بتنسيق التسلسل المضغوط. يضمن هذا النهج متعدد الطبقات نموذج أمان قويًا لاتصالات واجهة برمجة التطبيقات (API).

إرشادات أمان JWE

يتطلب تنفيذ JWE بشكل آمن الاهتمام بإدارة المفاتيح وحل الأخطاء وتحسينات الأداء.

إدارة المفاتيح

تُعدّ إدارة مفاتيح التشفير الفعّالة أساس أمان JWE. فيما يلي بعض الممارسات الأساسية:

يمارس	تطبيق	فائدة أمنية
تدوير المفتاح	تدوير المفاتيح وفقًا لجدول زمني منتظم	حدود التعرض في حالة الاختراق
تخزين المفاتيح	استخدام وحدات أمان الأجهزة (HSM)	يوفر تخزينًا ماديًا وآمنًا
التحكم في الوصول	تطبيق عناصر التحكم في الوصول القائمة على الأدوار	يقلل من خطر الوصول غير المصرح به
استراتيجية النسخ الاحتياطي	تشفير وتخزين النسخ الاحتياطية دون اتصال بالإنترنت	يضمن الاسترداد في حالة الفشل

لحماية مفاتيحك بشكل أفضل، خزّنها بشكل منفصل عن كود تطبيقك، كما هو الحال في متغيرات البيئة. يُساعد تغيير المفاتيح بانتظام على تقليل المخاطر المرتبطة بالمفاتيح المُعرّضة للخطر.

حلول الأخطاء الشائعة

قد تُعطّل أخطاء مثل "JWE مضغوط غير صالح" عملية التنفيذ. غالبًا ما تنجم هذه الأخطاء عن عدم تطابق المصادقة، أو تعارض ملفات تعريف الارتباط، أو إعدادات استراتيجية JWT غير الصحيحة. إليك كيفية معالجتها:

• مسح ملفات تعريف الارتباط للقضاء على التعارضات.
• تصدير خيارات المصادقة بشكل صريح في التكوين الخاص بك.
• قم بتحديد استراتيجية JWT لضمان التعامل السليم.
• تأكد من أن عنوان URL الخاص بـ NextAuth يتوافق مع عنوان URL الذي يعمل عليه تطبيقك.

إن معالجة هذه المشكلات على الفور سوف يساعد في الحفاظ على الأداء الوظيفي السلس.

السرعة والكفاءة

لتحسين أداء JWE، ضع في اعتبارك الاستراتيجيات التالية:

• تنفيذ التخزين المؤقت
  استخدم التخزين المؤقت متعدد الطبقات لتحسين معالجة الرموز. على سبيل المثال:
  • تخزين النتائج مؤقتًا للرموز المستخدمة بشكل متكرر.
  • تخزين مؤقت على القرص المحلي للبيانات الوسيطة.
  • تخزين الأقراص عن بعد للأنظمة الموزعة.
• تحسين الضغط
  فعّل ضغط Gzip لاستجابات HTTP لتقليل حجم البيانات، خاصةً للمحتوى النصي الكثيف. هذا يُقلل وقت الاستجابة بشكل ملحوظ.
• تسريع الأجهزة
  استفد من وحدات الأجهزة الحديثة المصممة لمهام التشفير. هذه الأدوات تُخفف عبء عمليات التشفير المُكثّفة، مما يُحسّن السرعة الإجمالية ويُخفّف الضغط على النظام.

إس بي بي-آي تي بي-59إي1987

متطلبات الخادم لـ JWE

لتطبيق تشفير ويب JSON (JWE) بفعالية، يجب أن تكون الخوادم مجهزة بالقدرة والسعة اللازمة لمعالجة عمليات التشفير وإدارة حركة مرور واجهة برمجة التطبيقات (API) بشكل متسق. وكما هو موضح في عمليات التشفير وفك التشفير، يلعب أداء هذه الخوادم دورًا حاسمًا في ضمان أمان وكفاءة JWE.

Serverion ميزات أمان واجهة برمجة التطبيقات

عروض سيرفيون تكوينات VPS والخادم المخصص التي توفر البنية التحتية الأساسية لتطبيق JWE آمن. تتضمن منصتها العديد من الميزات المصممة لتعزيز أمان واجهة برمجة التطبيقات (API):

ميزة	مواصفة	فائدة أمنية
تكامل SSL/TLS	دعم Let's Encrypt المدمج	تأمين البيانات أثناء النقل باستخدام HTTPS
حماية DDoS	التخفيف على مستوى المؤسسة	يمنع انقطاع الخدمة
أمان الأجهزة	نوى وحدة المعالجة المركزية والذاكرة المخصصة	يتعامل بكفاءة مع العمليات التشفيرية
تخزين المفاتيح	بيئات التخزين المعزولة	ضمان إدارة مفتاح التشفير الآمن

تأتي هذه الخوادم مُجهزة مسبقًا بمكتبات تشفير أساسية، تدعم عمليات مثل RSA-OAEP وAES GCM. كما تُمكّن من جلب مفاتيح الويب JSON (JWK) عن بُعد، مما يضمن تكاملًا سلسًا مع سير عمل التشفير.

معايير موثوقية الخادم

لضمان استمرارية عمليات JWE وسلامتها، يجب أن تستوفي الخوادم معايير صارمة للموثوقية والأمان. إليك ما يجب مراعاته:

• متطلبات البنية التحتية
  تتطلب إعدادات JWE الحديثة أجهزة قوية. ويشمل ذلك ذاكرة واسعة، وأنوية معالجات مركزية مخصصة لمهام التشفير، وتخزينًا سريعًا لاسترجاع المفاتيح بسرعة، وسرعة نقل بيانات عالية للشبكة للتعامل مع حركة البيانات المشفرة بكفاءة.
• بروتوكولات الأمان
  تتطلب الحفاظ على بيئة خادم آمنة ممارسات صارمة، مثل:
  • تحديثات منتظمة وتسجيل مفصل لضمان الأمان والأداء.
  • تقسيم الشبكة لحماية تخزين المفاتيح.
  • عناصر التحكم في الوصول المستندة إلى الأدوار للحد من الوصول غير المصرح به.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي تنفيذ تجمع الاتصالات إلى تحسين أداء قاعدة البيانات من خلال الحفاظ على اتصالات نشطة لطلبات API المتعددة، مما يقلل من التكلفة الإضافية لإنشاء اتصالات جديدة.

"تشفير الويب JSON (JWE) يُمثل محتوى مشفرًا باستخدام هياكل بيانات تعتمد على JSON." – م. جونز، مايكروسوفت

ملخص

يلعب تشفير الويب JWE (JSON Web Encryption) دورًا محوريًا في تأمين اتصالات واجهة برمجة التطبيقات (API) من خلال تشفير الحمولات الحساسة. يضمن هذا خصوصية البيانات وسلامتها ونقلها بأمان. يوفر هيكله المكون من خمسة أجزاء - الرأس، والمفتاح المشفر، والمتجه التربيعي، والنص المشفر، وعلامة المصادقة - إطارًا متينًا يحمي البيانات، حتى عند مرورها عبر نقاط إرسال متعددة. هذا يجعل JWE ضروريًا للحفاظ على عمليات واجهة برمجة التطبيقات (API) آمنة.

عند تنفيذ JWE، تتطلب مكونات البنية الأساسية الرئيسية للخادم دراسة متأنية:

عنصر	متطلبات الأمن	التأثير التشغيلي
إدارة المفاتيح	التحكم في التخزين والوصول الآمن	يمنع الوصول غير المصرح به إلى المفاتيح
قوة المعالجة	موارد وحدة المعالجة المركزية المخصصة	ضمان عمليات التشفير الفعالة
أنظمة التخزين	تخزين آمن وسريع الوصول	يسهل استرجاع المفتاح بسرعة وأمان
سعة الشبكة	قدرات إنتاجية عالية	يتعامل مع حركة المرور المشفرة بسلاسة

تُعد الخوادم المُهيأة جيدًا أمرًا بالغ الأهمية لأداء JWE بكفاءة. فمن خلال إدارة مهام التشفير بكفاءة، لا تُعزز هذه التكوينات ميزات الأمان في JWE فحسب، بل تُساعد أيضًا في تلبية متطلبات الامتثال مثل HIPAA وPCI DSS. وهذا يضمن أنه حتى في حال اعتراض الرموز، ستظل غير قابلة للقراءة بدون مفاتيح فك التشفير الصحيحة.

يوفر الجمع بين AES-GCM وRSA-OAEP أساسًا أمنيًا متينًا، مما يجعل JWE قيّمًا بشكل خاص للتطبيقات الحساسة مثل المراسلة الآمنة والأنظمة متعددة المستأجرين. ونتيجةً لذلك، أصبح JWE حجر الزاوية في أطر أمان واجهات برمجة التطبيقات الحديثة.

الأسئلة الشائعة

ما هو الفرق بين JWE وJWS، ومتى يجب عليك استخدام JWE لتأمين اتصالات API؟

تشفير ويب JSON (JWE) مقابل توقيع JSON Web (JWS)

تشفير الويب JSON (JWE) و توقيع الويب JSON (JWS) كل منها يلعب دورًا مميزًا في تأمين البيانات.

• شهود يهوه يركز على ضمان سلامة البيانات وصحتها. ويحقق ذلك بتوقيع الحمولة، التي تبقى مرئية ولكنها محمية من التلاعب.
• جي دبليو إيمن ناحية أخرى، يقوم بتشفير الحمولة للحفاظ على السرية، مما يجعلها متاحة فقط لأولئك الذين لديهم مفتاح فك التشفير الصحيح.

إذا كنت تتعامل مع معلومات حساسة - مثل البيانات الشخصية أو المالية - جي دبليو إي هو الخيار الأفضل. وهو مفيد بشكل خاص لتأمين البيانات المرسلة عبر شبكات غير موثوقة أو عند الامتثال للوائح الصارمة، مثل هيباا أو معايير أمن بيانات بطاقات الدفع، ضروري. بالإضافة إلى ذلك، يعمل JWE بكفاءة لتشفير الرموز المخزنة في قواعد البيانات، مما يضيف طبقة حماية ضد الوصول غير المصرح به.

ما هي التحديات التي يمكن أن تنشأ عند استخدام JWE في أنظمة API ذات حركة المرور الكثيفة، وكيف يمكن حلها؟

عند الدمج تشفير الويب JSON (JWE) عند استخدام أنظمة واجهات برمجة التطبيقات (API) عالية الاستخدام، قد تواجه بعض الصعوبات، خاصةً فيما يتعلق بالأداء وقابلية التوسع. قد تؤدي خطوات التشفير وفك التشفير إلى زيادة زمن الوصول، مما قد يؤدي إلى إبطاء أوقات الاستجابة خلال ذروة الاستخدام. علاوة على ذلك، عادةً ما تكون الحمولات المشفرة أكبر حجمًا، مما قد يؤدي إلى تضخيم رؤوس HTTP وزيادة أوقات الإرسال.

لمواجهة هذه التحديات، يمكن للمطورين اللجوء إلى مكتبات تشفير مُحسّنة تُقلل من متطلبات المعالجة. يُعدّ الحفاظ على أصغر حجم ممكن للحمولات المشفرة وتخزين الرموز المُستخدمة بكثرة في ذاكرة التخزين المؤقت من الاستراتيجيات الفعّالة الأخرى لتحسين الكفاءة. ولتحسين قابلية التوسع، يُتيح تطبيق التشفير غير المتزامن لواجهات برمجة التطبيقات (APIs) إدارة المزيد من الطلبات المتزامنة دون المساس بالأداء. ومن خلال الموازنة الدقيقة بين الأمان والسرعة، يُمكن لـ JWE العمل بسلاسة حتى في البيئات عالية الطلب.

كيف يمكنني إعداد الخادم الخاص بي للتعامل مع تشفير وفك تشفير JWE بكفاءة؟

لتحضير الخادم الخاص بك للتعامل مع عمليات تشفير الويب JSON (JWE)، انتبه جيدًا إلى هذه المجالات المهمة:

• أداءتأكد من أن خادمك مزود بطاقة معالجة مركزية وذاكرة كافية لإدارة مهام التشفير وفك التشفير، خاصةً في ظل كثافة البيانات أو عند التعامل مع حمولات كبيرة. يمكن أن يساعد استخدام تسريع الأجهزة لعمليات التشفير على تحسين سرعة المعالجة.
• إدارة المفاتيح:تطبيق نهج آمن لتوليد مفاتيح التشفير وتخزينها وتدويرها. تُعدّ المفاتيح غير المتماثلة خيارًا شائعًا لتبادل المفاتيح الآمن، ويمكنها توفير قابلية توسع أفضل.
• تكوين البرنامجاختر مكتبات موثوقة لتطبيق JWE، وحافظ على تحديثها باستمرار لتجنب الثغرات الأمنية. يُعدّ تكوين هذه المكتبات بشكل صحيح أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الأمان والكفاءة.

من خلال معالجة هذه المجالات، سيكون خادمك مجهزًا جيدًا للتعامل مع تشفير وفك تشفير JWE بثقة.

منشورات المدونة ذات الصلة

• شرح التشفير الشامل للاستضافة
• قائمة التحقق الخاصة بأمان واجهة برمجة تطبيقات التخزين السحابي
• كيفية تأمين اتصالات API الخاصة بالتخزين السحابي
• كيف يحمي التشفير الشامل بيانات المؤسسة