متجه التهيئة

في البداية، يُعد متجه التهيئة (بالإنجليزية: initialization vector) أو اختصارًا (IV) أو المتغير الابتدائي في علم التشفير، مدخلًا يُستعمل في إحدى البُنى التشفيرية لتوفير الحالة الابتدائية. وغالبًا ما يُشترط أن يكون متجه التهيئة عشوائيًا أو شبه عشوائي، ولكن في بعض الأحيان يكفي أن يكون غير قابل للتنبؤ أو فريدًا. تُعد العشوائية أمرًا بالغ الأهمية في بعض خوارزميات التشفير لتحقيق الأمان الدلالي، وهي خاصية تمنع المهاجم من استنتاج علاقات بين أجزاء من الرسالة المشفرة حتى وإن كانت متشابهة عند استخدام نفس المفتاح بشكل متكرر. أما في خوارزميات التشفير الكُتلي، فيتم تحديد كيفية استخدام متجه التهيئة من خلال أنماط التشغيل. وفيما يلي تفاصيل أوسع عن ذلك.

ومن ناحية أخرى، تتطلب بعض البدائيات التشفيرية أن يكون متجه التهيئة غير مكرر فقط، بينما تُستمد العشوائية المطلوبة داخليًا. في هذه الحالة، يُطلق على متجه التتهيئة غالبًا اسم "الرقم الخاص" (وهو رقم يُستعمل مرة واحدة فقط)، وتُعتبر هذه البدائيات مثل (تسلسل معمي الفدر) ذات حالة وليست عشوائية. ويعود ذلك إلى أن متجه التتهيئة لا يلزم إرساله صراحةً إلى المستلم، بل يمكن اشتقاقه من حالة مشتركة يتم تحديثها لدى كل من المرسل والمستقبل.

وعلى صعيد آخر، يعتمد حجم متجه التهيئة على البدائية التشفيرية المستعملة؛ ففي خوارزميات التشفير الكتلي (معمية الفدر) يكون عادةً بحجم كتلة التشفير نفسها. أما في أنظمة التشفير، فإن الجزء غير القابل للتنبؤ من متجه التهيئة يكون في أفضل الأحوال مساويًا لحجم المفتاح، وذلك للتصدي لهجمات تعتمد على تبادل الزمن والذاكرة والبيانات. وعندما يتم اختيار متجه تهيئة بشكل عشوائي، يجب أخذ احتمال حدوث تصادمات بعين الاعتبار نتيجة لما يُعرف بـ "مشكلة عيد الميلاد". الخوارزميات التقليدية للتشفير المتدفق مثل لا تدعم متجه التهئية كمدخل صريح، ولذلك يتطلب الأمر حلًّا مخصصًا لإدماج متجه التهيئة في مفتاح التشفير أو في حالته الداخلية. بعض التصاميم التي تم تنفيذها عمليًا اتضح أنها غير آمنة؛ ويُعد بروتوكول الخصوصية المكافئة للشبكات السلكية (WEP) مثالًا بارزًا على ذلك، إذ إنه معرض لهجمات تعتمد على متجه التهيئة المرتبط.

إضافةً إلى ذلك، (لكن في الواقع العملي، غالبًا ما يتم إرسال رقم خاص قصير مع الرسالة تحسّبًا لاحتمال فقدانها). ومن الأمثلة على أنظمة التشفير ذات الحالة هو نمط التشغيل بالعداد، والذي يستعمل رقمًا تسلسليًا.