Kablosuz sensör ağlarının güvenliği için yenilikçi protokol tasarımı
Innovative protocol design for the security of wireless sensor networks
- Tez No: 1003262
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BEYZA GÖRKEMLİ BAYRAM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Kablosuz Sensör Ağlar, Eliptik Eğri Kriptografisi, Rivest–Shamir– Adleman, Curve 25519, AES-GCM, Enerji Verimliliği, Siber Güvenlik, Wireless Sensor Networks, Elliptic Curve Cryptography, Rivest–Shamir Adleman, Curve 25519, AES-GCM, Energy Efficiency, Cyber Security
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Siber Güvenlik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kablosuz sensör ağlarda (KSA) güvenlik mekanizmaları, düğüm kaynaklarının (enerji/işlem gücü) kısıtlı olması ve gecikme hassasiyeti nedeniyle, gizlilik, bütünlük, kimlik doğrulama ve Perfect Forward Secrecy (PFS) hedeflerini aynı anda sağlayacak şekilde tasarlanmalıdır. Bu tez, KSA'lar için dinamik bir bağlantı-katmanı güvenlik yığını olan T-protokol'ü önermektedir. T-protokol, oturum anahtarlarının PFS ile kurulması için geçici (ephemeral) X25519 anahtar değişimini, düğüm kimliklerinin doğrulanması için Ed25519 imzalarını, anahtar türetimi için HKDF'yi ve veri düzlemi koruması için Advanced Encryption Standard – Galois/Counter Mode (AES-GCM)'u bütünleşik olarak kullanır. Yeniden anahtarlama (rekeying) her bağlantı için periyodik döndürme ve trafik etkinliğine duyarlı seçimle yönetilir; kontrol trafiğini azaltmak amacıyla yeniden anahtarlama bilgileri mümkün olduğunda veri paketlerine eklenerek (piggyback) taşınır. Ek sinyalleşme gerektirmeyen deterministik oturum-içi nonce üretimi, anahtar–nonce tekrar kullanımını önler. Önerilen yaklaşım, aynı topoloji ve önceden hesaplanmış trafik altında, olay rastgeleliğinin ayrık RNG akışlarıyla bölütlendiği tekrarlanabilir bir simülasyon düzeninde ECC-PFS ve temsilî bir RSA-KEM tabanlı yığınla karşılaştırılmıştır. Monte Carlo koşuları, T-protokol'ün ECC-PFS'ye kıyasla benzer veya daha yüksek kalan enerji düzeyi korurken daha düşük etkin gecikme sağladığını ve RSA tabanlı yaklaşıma göre belirgin üstünlük sunduğunu göstermektedir. Ayrıca, etkinliğe duyarlı yeniden anahtarlama güvenlik tazeliğini istikrarlı biçimde artırmaktadır. Son olarak, post-kuantum uyumluluk için Kyber tabanlı bir genişletme yönü tartışılmaktadır.
Özet (Çeviri)
Wireless sensor networks (WSNs) must achieve confidentiality, integrity, authentication, and forward secrecy under tight energy and latency constraints. This thesis proposes T protokol, a dynamic link-layer security suite that combines ephemeral X25519 key exchange (PFS), Ed25519 signatures for identity binding, HKDF-based key derivation, and Advanced Encryption Standard–Galois/Counter Mode (AES-GCM) for authenticated data protection. Rekeying is managed per link using periodic rotation, activity-aware selection of hot links, and piggyback mini-handshakes that refresh keys on data frames to amortize control overhead. Replay safety is supported by deterministic per-session nonces to prevent key–nonce reuse without extra signaling. T-protokol is benchmarked against an ECC-PFS suite and a representative RSA-based baseline in a fairness controlled simulator where all stacks share the same topology and precomputed traffic, while protocol events use disjoint RNG streams. Results across Monte Carlo runs show that T-protokol reduces control-amortized effective latency while preserving energy comparable to ECC-PFS and providing a modest, stable freshness gain. A hybrid Kyber enabled direction is outlined for post-quantum readiness.
Benzer Tezler
- System design for internet of things and network coding applications in the wireless personal area networks
Nesnelerin interneti için sistem tasarımı ve kablosuz kişisel alan ağlarında ağ kodlama uygulamaları
GÖRKEM ÖZVURAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEŞ KARABULUT KURT
- Quality of service aware communication framework for wireless sensor network based smart grid applications
Kablosuz sensör ağ bazlı akıllı şebeke uygulamaları için hizmet kalitesi duyarlı sistem
MELİKE YİĞİT KAPDAN
Doktora
İngilizce
2018
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBahçeşehir ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. PINAR SARISARAY BÖLÜK
DOÇ. DR. VEHBİ ÇAĞRI GÜNGÖR
- Kablosuz sensör ağlarda enerji etkili hedef takip simülasyonu gerçekleştirme
Realization of energy effectively target tracking simulation in wireless sensor networks
SERTAÇ ŞALÇINI
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTrakya ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İLHAN UMUT
- Low-cost security protocols for resource-constrained Internet of Things devices
Kaynakları kısıtlı Nesnelerin İnterneti cihazları için düşük maliyetli güvenlik protokolleri
YILDIRAN YILMAZ
Doktora
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolUnıversıty Of SouthamptonSiber Güvenlik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BASEL HALAK
- Performance analysis of underwater communication with different modulation techniques
Farklı modülasyon teknikleri ile su altı iletişimde performans analizi
AKİF BAHÇEBAŞI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAbdullah Gül ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEHBİ ÇAĞRI GÜNGÖR