رمزنگاری متقارن (Symmetric Key) در SQL Server

مقدمه

رمزنگاری با کلید متقارن به معنی استفاده از یک کلید واحد برای رمزنگاری و رمزگشایی اطلاعات است.
این نوع رمزنگاری سریع‌تر از رمزنگاری با کلید عمومی/خصوصی (asymmetric) است و در محیط‌هایی مانند پایگاه داده‌های داخلی بسیار کاربردی است.

🔐 تعریف رمزنگاری متقارن (Symmetric Encryption) در SQL Server

رمزنگاری متقارن در SQL Server، تکنیکی برای محافظت از داده‌های حساس مانند اطلاعات شخصی، شماره کارت، رمز عبور یا شماره ملی است که در آن از یک کلید مخفی (Symmetric Key) برای تبدیل داده‌ها به شکل رمزنگاری‌شده و بازگردانی آن‌ها به حالت اولیه استفاده می‌شود.

 ویژگی‌ها  رمزنگاری متقارن (Symmetric Encryption)

 یک کلید برای رمزنگاری و رمزگشایی (برخلاف Asymmetric)

سریع‌تر و مناسب‌تر برای رمزنگاری حجم زیادی از داده

برای استفاده باید ابتدا کلید باز (OPEN) و سپس بسته (CLOSE) شود

معمولاً با یک گواهی (Certificate) یا Master Key محافظت می‌شود

🔁 تفاوت رمزنگاری متقارن (Symmetric Encryption) با رمزنگاری نامتقارن (Asymmetric Encryption)

✅ مزایا  رمزنگاری با کلید متقارن    symmetric key در SQL Server

 در SQL Server، استفاده از رمزنگاری با کلید متقارن (Symmetric Key) مزایای قابل‌توجهی دارد، به‌ویژه برای رمزنگاری داده‌های حجیم و حساس در محیط‌های داخلی.

در ادامه مهم‌ترین مزایای آن را مرور می‌کنیم:

1. سرعت بالا

الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن (مثل AES_256 یا Triple DES) بسیار سریع‌تر از الگوریتم‌های نامتقارن هستند.

مناسب برای رمزنگاری داده‌های با حجم زیاد یا نیاز به پردازش سریع.

2. پیاده‌سازی ساده

ساخت و استفاده از symmetric key در SQL Server با دستورات T-SQL آسان و قابل مدیریت است.

نیاز به زیرساخت پیچیده مانند Public Key Infrastructure (PKI) ندارد.

3. قابل استفاده برای انواع داده

امکان رمزنگاری انواع داده‌ها مانند شماره کارت، شماره ملی، ایمیل، رمز عبور و... در سطح ستون یا فیلد خاص.

4. قابل استفاده در ترکیب با گواهی (Certificate) یا master key

می‌توان کلید متقارن را با یک گواهی یا Master Key رمزگذاری کرد تا امنیت بیشتری فراهم شود.

5. قابلیت کنترل دستی فرآیند رمزنگاری و رمزگشایی

می‌توان در کدهای T-SQL تعیین کرد که چه زمانی کلید باز یا بسته شود و چه داده‌ای رمزنگاری یا رمزگشایی شود.

6. امنیت مناسب برای محیط‌های داخلی

در سیستم‌هایی که دسترسی فیزیکی به سرور کنترل‌شده است، کلید متقارن می‌تواند امنیت خوبی با کارایی بالا فراهم کند.

7. پشتیبانی از الگوریتم‌های قدرتمند مانند AES_256

SQL Server از الگوریتم‌های امن و استاندارد برای ایجاد symmetric key پشتیبانی می‌کند.

❌ معایب symmetric key در SQL Server

در کنار مزایای زیاد رمزنگاری متقارن (Symmetric Key) در SQL Server، این روش معایبی هم دارد که باید پیش از انتخاب آن برای پروژه‌های حساس یا پیچیده در نظر گرفته شوند.

1. وابستگی کامل به یک کلید واحد

چون رمزنگاری و رمزگشایی هر دو با یک کلید انجام می‌شود، در صورت فاش شدن کلید، تمام داده‌های رمزنگاری‌شده قابل بازیابی هستند.

نگهداری امن این کلید بسیار حیاتی است.

2. مدیریت کلید دشوار در سیستم‌های بزرگ

در سیستم‌هایی با چندین کاربر یا سرور، مدیریت و توزیع امن کلید مشترک (shared key) پیچیده و پرریسک است.

نیاز به مکانیزم‌های خاص برای محافظت از کلید در حافظه یا پایگاه داده دارد.

3. مناسب نبودن برای تبادل داده بین سیستم‌ها

چون دو طرف باید به یک کلید یکسان دسترسی داشته باشند، استفاده از symmetric key برای ارتباط بین‌سیستمی (مثلاً سرور و کلاینت) امن نیست.

در این مواقع، روش‌های نامتقارن (asymmetric key) بهتر عمل می‌کنند.

4. عدم پشتیبانی مستقیم از احراز هویت

کلید متقارن فقط داده را رمزنگاری می‌کند؛ اما تأیید هویت فرستنده یا امضای دیجیتال را نمی‌تواند ارائه دهد.

برای کاربردهایی مثل امضای سند، asymmetric key مناسب‌تر است.

5. محدودیت سطح رمزنگاری در SQL Server

در SQL Server، رمزنگاری با symmetric key معمولاً در سطح ستون (column-level encryption) انجام می‌شود و نه به‌صورت سراسری یا شفاف (transparent) برای همه داده‌ها.

6. نیاز به باز و بسته کردن کلید

برای رمزنگاری یا رمزگشایی، ابتدا باید کلید را OPEN و در پایان CLOSE کرد؛ این فرآیند ممکن است در صورت مدیریت نادرست باعث خطا یا کاهش امنیت شود.

مراحل ایجاد و استفاده از کلید متقارن symmetric  در SQL Server

1. ایجاد master key (اگر وجود ندارد)
 

----حذف کلید های قبلی
DROP MASTER KEY;

CREATE MASTER KEY ENCRYPTION BY PASSWORD = 'StrongPassword123!';

 
2. ایجاد گواهی (Certificate)
  

CREATE CERTIFICATE MyCert  
WITH SUBJECT = 'My Encryption Certificate';

3. ایجاد symmetric key و رمزنگاری آن با گواهی
 

CREATE SYMMETRIC KEY MySymKey  
WITH ALGORITHM = AES_256  
ENCRYPTION BY CERTIFICATE MyCert;

4. باز کردن کلید برای استفاده
 

OPEN SYMMETRIC KEY MySymKey  
DECRYPTION BY CERTIFICATE MyCert;

5. رمزنگاری داده‌ها

 
 -- مثال: رمزنگاری شماره ملی

DECLARE @ssn NVARCHAR(10) = '1234567890';
DECLARE @encryptedData VARBINARY(128);

SET @encryptedData = ENCRYPTBYKEY(KEY_GUID('MySymKey'), @ssn);
SELECT @encryptedData AS EncryptedData;

6. رمزگشایی داده‌ها
 

 -- رمزگشایی داده

DECLARE @decryptedData NVARCHAR(100);

SET @decryptedData = CONVERT(NVARCHAR(100), DECRYPTBYKEY(@encryptedData));
SELECT @decryptedData AS DecryptedData;

7. بستن کلید

  CLOSE SYMMETRIC KEY MySymKey;

مثال کاربردی رمزنگاری متقارن (Symmetric Key) در SQL Server : رمزنگاری شماره ملی در جدول کاربران

ساخت جدول
  

CREATE TABLE Users (
    Id INT PRIMARY KEY IDENTITY,
    Name NVARCHAR(100),
    NationalCode VARBINARY(128) -- ذخیره رمزنگاری شده
);

وارد کردن داده رمزنگاری‌شده
 

 OPEN SYMMETRIC KEY MySymKey  
DECRYPTION BY CERTIFICATE MyCert;

INSERT INTO Users (Name, NationalCode)
VALUES (N'علی رضایی', ENCRYPTBYKEY(KEY_GUID('MySymKey'), '1234567890'));

CLOSE SYMMETRIC KEY MySymKey;

نمایش داده رمزگشایی شده
 
 

OPEN SYMMETRIC KEY MySymKey  
DECRYPTION BY CERTIFICATE MyCert;

SELECT 
    Name,
    CONVERT(NVARCHAR(100), DECRYPTBYKEY(NationalCode)) AS NationalCode
FROM Users;

CLOSE SYMMETRIC KEY MySymKey;

 

 

🌟 آیا می‌خواهید به یک متخصص پایگاه داده تبدیل شوید و در دنیای فناوری اطلاعات بدرخشید؟

با دوره آموزشی SQL Server ما، شما می‌توانید به راحتی و با روشی عملی، تمام مهارت‌های لازم را یاد بگیرید!

این دوره به شما آموزش می‌دهد که چگونه داده‌ها را به بهترین شکل مدیریت کنید، گزارش‌های قدرتمند بسازید و به تحلیل‌های عمیق دست یابید.

با محتوای جذاب و پروژه‌های واقعی، شما نه تنها تئوری را یاد می‌گیرید، بلکه توانایی‌های عملی خود را نیز تقویت می‌کنید.

پس فرصت را از دست ندهید! همین امروز به جمع یادگیرندگان ما بپیوندید و اولین قدم را به سوی آینده شغلی روشن‌تر بردارید!

 همین حالا شروع کنید و به دنیای داده‌ها بپیوندید!

 

نکات مهم امنیتی  symmetric key در SQL

رمز عبور master key باید قوی و محرمانه باشد.

کلیدهای symmetric باید در صورت نیاز به روزرسانی شوند (rotation).

از حساب‌های کاربری با دسترسی محدود برای خواندن داده‌های رمزنگاری شده استفاده کنید.

از Transparent Data Encryption (TDE) برای رمزنگاری کامل پایگاه داده می‌توان در کنار symmetric key استفاده کرد.

سوالات متداول رمزنگاری متقارن (Symmetric Key) در SQL Server

1. اگر master key را گم کنم، می‌توانم کلید symmetric را بازیابی کنم؟

خیر، در صورت گم‌شدن master key و نداشتن بکاپ، کلیدها قابل استفاده نخواهند بود.

2. آیا می‌توان داده رمزنگاری‌شده را جستجو کرد؟

خیر، داده‌های رمزنگاری‌شده قابل جستجو یا مرتب‌سازی نیستند. باید ابتدا رمزگشایی و سپس جستجو انجام شود.

3. symmetric key بهتر است یا asymmetric key؟

در SQL Server، برای ذخیره و بازیابی داده‌ها، symmetric key به دلیل سرعت بالا مناسب‌تر است، اما در ارتباطات یا امضای دیجیتال، کلید نامتقارن کاربرد دارد.

🎓 تمرین کاربردی رمزنگاری شماره ملی (Symmetric Key) — چالشی

هدف:

ایجاد و استفاده از رمزنگاری متقارن برای ذخیره و خواندن شماره ملی کاربران در SQL Server.

دستورالعمل‌ها:

یک دیتابیس تست ایجاد کنید یا به دیتابیس موجود وصل شوید.

بررسی کنید آیا Master Key قبلاً در دیتابیس ساخته شده است یا نه.

اگر نیست، یک Master Key با یک رمز عبور قوی بسازید.

یک Certificate با نام دلخواه ایجاد کنید که برای رمزنگاری کلید متقارن استفاده می‌شود.

یک Symmetric Key بسازید که با آن شماره ملی کاربران را رمزنگاری خواهید کرد.

جدولی به نام Users با ستون‌های زیر بسازید:

Id (کلید اصلی و شمارنده)

FullName (متن)

NationalID (نوع داده‌ای که برای ذخیره داده رمزنگاری شده مناسب باشد)

چند رکورد نمونه به جدول اضافه کنید، طوری که مقدار NationalID در ابتدا به صورت متن ساده باشد.

سپس با استفاده از Symmetric Key، شماره ملی کاربران را به صورت رمزنگاری شده ذخیره کنید.

کوئری بنویسید که هنگام خواندن اطلاعات، شماره ملی رمزنگاری شده را رمزگشایی کند و مقدار اصلی را نمایش دهد.

نکته: به هنگام خواندن داده‌ها، باید Symmetric Key را باز کنید و بعد از اتمام کار ببندید.

سؤالات چالشی:

چگونه مطمئن می‌شوید که کلید اصلی (Master Key) از قبل وجود دارد؟

چه نوع داده‌ای برای ذخیره داده رمزنگاری شده مناسب‌تر است؟

اگر Symmetric Key باز نباشد، چه خطایی هنگام خواندن داده رمزنگاری شده دریافت خواهید کرد؟

چطور می‌توان رمز عبور کلید اصلی را تغییر داد بدون حذف کلید؟

اگر بخواهید دسترسی به Symmetric Key را محدود کنید، چه راهکارهایی دارید؟

جمع‌بندی رمزنگاری داده با symmetric key در SQL Server

رمزنگاری داده‌ها با استفاده از کلید متقارن (symmetric key) در SQL Server روشی مؤثر برای محافظت از اطلاعات حساس است.
با استفاده از گواهی‌ها، master key، و توابع ENCRYPTBYKEY و DECRYPTBYKEY می‌توان امنیت داده‌ها را در سطح بالایی پیاده‌سازی کرد.

در نظر داشته باشید که امنیت واقعی زمانی محقق می‌شود که کلیدها، رمزهای عبور، و دسترسی‌ها نیز به‌درستی مدیریت شوند.