- Güvenli Şifreleme Teknikleri -
- Simetrik Kriptografi
- Asimetrik Kriptografi
- Simetrik Kriptografi -
Simetrik şifrelemede, şifreleme ve şifre açma işlemi aynı anahtar ile yapılır. Simetrik kriptografide bu anahtar gizli tutulmalıdır.
Bu nedenle, bu tip sistemlere gizli anahtarlı kriptografi sistemi adı da verilmektedir.
Bu sistemde haberleşen taraflar:
-Aynı şifreleme algoritmasını kullanırlar.
-Birbirine uyumlu gerçeklemeler kullanırlar.
-Aynı anahtarı kullanırlar .
- Anahtar Yöntemleri (Simetrik) -
Birden-Çoğa (One-to-Many) Anahtar Yönetimi
Bu yöntemde haberleşen tüm taraflar aynı gizli anahtarı kullanırlar. Bu nedenle herkes birbirinin şifreli mesajlarını açabilir ve okuyabilir.
Çoktan-Çoğa (Many-to-Many) Anahtar Yönetimi
- Simetrik Kriptografi Yöntemleri -
Blok Şifreleme Algoritmaları
Bu tip algoritmalar şifrelenecek veriyi sabit uzunlukta bloklar olarak şifreleme fonksiyonuna alırlar ve aynı uzunlukta şifrelenmiş veri blokları üretirler. Bu algoritmalara örnek olarak AES, DES, IDEA, Skipjack, RC5 vb. verilebilir. Bu algoritmalar aşağıdaki özellikleri gerçeklemeye çalışırlar:
Karıştırma : Anahtar ve şifrelenmiş mesaj arasındaki ilişki olabildiğince karışık olmalıdır.
Dağıtma : Tek bir açık mesaj karakterinin etkisi olabildiğince fazla şifrelenmiş karaktere yansıtılmalıdır.
Transpoze İşlemi : Şifrelemeye başlamadan önce açık mesajın içeriği değişik bir sıraya konur.
Yer Değiştirme İşlemi : Tekrar eden kalıplar başka kalıplarla değiştirilir.
Bit Katarı (dizi) Şifreleme Algoritmaları
Bu tip algoritmalar veriyi akan bir bit dizisi olarak alırlar. Vernam tipindeki bu algoritmalarda rastgele bit dizisi üretiminin kendini tekrarlamayan bir yapıda olması gereklidir. Örnek algoritmalar RC2, RC4 vb.
- DES-Data Encryption Standart -
DES algoritması bir Block Cipher algoritmasıdır. Yani şifrelenecek metin bloklar halinde şifreleme işleminden geçirilir.
Ayrıca DES algoritması simetrik şifreleme prensibine dayanmaktadır. Yani DES, veri bloklarını şifrelemek ve deşifrelemek için aynı anahtarları kullanmaktadır. DES 64 Bitlik düz metin blokları üzerinde işlem yapmaktadır. 64 bitlik veri blokları, 56 bitlik bir anahtarın kontrolünde şifrelenerek yine 64 bitlik şifrelenmiş metin bloklarına dönüştürülür. Deşifrelenirken de 64 bitlik şifrelenmiş veri blokları, 56 bitlik bir anahtarın kontrolünde deşifrelenerek yine 64 bitlik deşifrelenmiş metinlere(düz metne) dönüştürülür.
Alttaki resimde DES algoritmasının genel yapısı verilmiştir :
IP(Initial Permutasyon) şifreleme işleminde girilen plaintext’e uygulanacak ilk permutasyondur.Burada bitler Initial Permutasyon tablosuna göre değiştirlip bir sonraki Round’a giriş olarak verilir.Aşağıda Initial ve Final Permutasyon tablosu verilmiştir.
Initial ve Final Permutasyon tablosundaki değerler aşağıda verilen şemada gösterilen şekilde kullanılır.
64-bitlik plainyext Inıtial permutasyondan geçtikten sonra girişler round fonksiyonuna verilir.DES 16 kez round kullanır.Her round fiestel cipher’dır,yani her adımda veri iki eşit uzunluktaki blok halinde şifrelenir.
- Asimetrik Kriptografi -
Asimetrik kriptografide, şifreleme ve şifre çözme işlemi farklı anahtarlar ile yapılır. Bu anahtar çiftini oluşturan anahtarlara açık ve özel anahtar adı verilir. Bu kriptografi yönteminde özel anahtar gizli tutulmalıdır fakat açık anahtar gerekli kişilere verilebilir ve başka kişilerle paylaşılabilir. Bu özelliğinden dolayı asimetrik kriptografi, açık anahtarlı şifreleme adıyla da anılır.
Bu sistemi kullanarak haberleşen taraflar:
-Aynı şifreleme algoritmasını kullanırlar.
-Birbiriyle uyumlu gerçeklemeler kullanırlar.
-Gerekli anahtarlara erişebilirler.
Asimetrik kriptografi için anahtar yönetimi simetrik kriptografiye göre daha kolaydır çünkü bir kullanıcıyla şifreli haberleşmek isteyen kişi karşı tarafın açık anahtarına ihtiyaç duyar. Bu açık anahtar kamuya açık olarak yayınlandığı için sisteme giren bir kişi için sadece bir anahtar çifti üretmek yeterli olmaktadır.
Başlıca asimetrik kriptografi algoritmaları ;
-RSA
-Eliptik Eğri Sistemleri
-El Gamal
-Diffie-Hellman
Asimetrik kriptografi algoritmaları, simetrik algoritmalardan farklı olarak çözülmesi zor olan matematiksel problemlere dayanmasıdır.
- RSA Algoritması -
En yaygın olarak kullanılan asimetrik algoritmadır. R. Rivest, A. Shamir, L. Adleman tarafından 1977 yılında bulunmuş ve 1978 yılında yayınlanmıştır.
Adını mucitlerinin isimlerinin ilk harflerinden almıştır.
-Açık anahtar kriptografik sistemi ve sayısal imzalama yöntemi olarak kullanılır.
-Çarpanlarına ayırma problemi üzerine inşa edilmiştir.
-Bileşik tam sayı olan n’i oluşturan, asal sayılar p ve q bulunur, öyleki n=pq ’dir.
-Yeterince büyük bir n için kırılması çok zordur.
-Ayrıca kök bulma problemine de dayanır.
-Çok güvenlidir fakat fazla hızlı değildir.
Anahtar oluşturma algoritması şu şekildedir:
• P ve Q gibi çok büyük iki asal sayı seçilir.
• Bu iki asal sayının çarpımı N = PxQ ve bu bir eksiklerinin ?(N)=(P-1)x(Q-1) hesaplanır
• 1’den büyük , (N)’den küçük , (N) ile aralarında asal bir E tamsayısı seçilir.
• Seçilen E tamsayısının mod(N)’de tersi alınır, sonuç D gibi bir tamsayıdır.
• E ve N tamsayıları genel anahtarı, D ve N tamsayıları ise özel anahtarı oluşturur.
Genel ve özel anahtarları oluşturduktan sonra gönderilmek istenen bilgi genel anahtar ile şifrelenir. Şifreleme işlemi şu şekilde yapılmaktadır:
Şifrelenecek bilginin sayısal karşılığının E’ ninci kuvveti alınır ve bunun mod N deki karşılığı şifrelenmiş metni oluşturmaktadır. Genel anahtar ile şifrelenmiş bir metin ancak özel anahtar ile açılabilir. Bu yüzden şifrelenmiş metin, yine aynı yolla, şifrelenmiş metnin sayısal karşılığının D’ninci kuvveti alınır ve bunun mod N deki karşılığı orjinal metni oluşturur.
Algoritmanın Kullanımı
Basit bir örnek ile algoritmayı nasıl kullanacağımıza bakalım . Öncelikle genel ve özel anahtarlarımızı oluşturalım.
• P=7 ve Q=17 gibi iki asal sayı seçelim.
• Bu iki asal sayının çarpımı N=PxQ; N=119 ve bu iki asal sayının bir eksiklerinin çarpımı ?(N) = (P - 1)x(Q-1); ?(N) =96 olarak hesaplanır.
• 1’den büyük 96’dan küçük 96 ile aralarında asal bir E=5 tamsayısı seçelim.
• Seçilen E=5 tamsayısının mod 96’da tersi alınır, sonuç D=77 gibi bir tamsayıdır.
• 5 ve 119 tamsayıları genel anahtarı, 77 ve 119 tamsayıları ise özel anahtarı oluşturur.
Bu algoritmada iki asal sayının çarpımını kullanarak anahtar oluşturulmasının sebebi, iki asal sayının çarpımını asal çarpanlarına ayırmak asal olmayan sayıları ayırmaktan daha zorlu olmasıdır. Şimdi oluşturduğumuz {5, 119} ve {77, 119} anahtarlarımızı kullanarak şifreleme yapalım. Örnek olarak, 19 sayısını genel anahtarımızla{5, 119} şifreleyelim. 19 sayısının 5’inci kuvvetinin mod 119 daki karşılığı olan 66, 19 sayısının RSA şifrelenmiş halidir. Özel anahtarımızı {77, 119} kullanarak 66’nın 77’nci kuvvetinin mod 119 daki karşılığı tahmin de edebileceğiniz gibi 19 dur.
İki tamsayının aralarında asal olup olmadığının testi için matematikten de bildiğimiz Öklit algoritması kullanılır. Çok büyük asal sayı oluşturmak oldukça zor bir iştir. RSA ile günümüzde 1024 bitlik bir anahtar (yaklaşık 300 basamaklı bir sayı) basit uygulamalar için yeterli bir şifreleme tekniği olarak kullanılabilir.
- RSA’nın Avantajları -
Simetrik şifreleme, şifrelenmiş veriyi alan tarafın veriyi deşifre edebilmesi için, gizli anahtar paylaşımını gerekli kılar. Ancak RSA asimetrik bir şifreleme tekniği olduğu için gizli anahtarın paylaşılmasına gerek yoktur. Kullanıcıların gizli anahtarlarının saklanması gerekmez. Bu da sistemi büyük bir depolama yükünden kurtarır.
Büyük sayılarla işlem yapmak zor olduğu için güvenilirliği son derece yüksek olan bir şifreleme tekniğidir.
- RSA’nın Dezavantajları -
RSA algoritmasının en büyük dezavantajı; asimetrik bir şifreleme algoritması olması ve büyük sayılarla işlem yapması nedeniyle yavaş olmasıdır.
Özellikle kablosuz ağ sistemlerinde bu algoritmanın kullanılması bazı sorunlara yol açabilir. Çünkü band genişliğini fazlaca tüketir ve sistemi yavaşlatarak performans düşüşüne neden olur.
- Sonuç -
Hayatın her alanında bilgisayarların yaygın kullanımı ve özellikle bilgisayar ağlarının gelişmesi, dünyanın dört bir yanındaki bilgiye erişmeyi kolaylaştırırken, güvenlik sorunlarını beraberinde getirmektedir. Bilginin korunması ve güvenli bir şekilde taşınması çok önemli bir sorun haline gelmiştir.
Sonuç olarak günümüz teknolojisi kullanılarak daha güçlü şifreleme algoritmaları geliştirilebilir. Bunun yanında farklı matematiksel işlemleri ele alarak şifreleme algoritmasını güçlendirebiliriz. Buna örnek olarak standartlaşması beklenen eliptik eğri ayrık logaritma problemi üzerine kurulmuş
ECC (Eliptik Eğri Şifreleme Algoritması) verebiliriz. Önemli olan güçlü, kırılması zor, şifreleme ve deşifreleme işlemlerini hızlı yapabilecek ve her ortamda kullanılabilecek algoritmaya ulaşmaktır. Bu konu üstünde günümüzde çok yoğun çalışmalar vardır. |
|
|
Güzel makale sağol. :)
YanıtlaSil