Design and implementation of a protocol with forward error control for backup systems
Yedekleme sistemleri için ileri hata kontrol özelliğine sahip bir protokolün tasarımı ve gerçeklenmesi
- Tez No: 1022765
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ZİYA CİHAN TAYŞİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fidye yazılımları, değiştirilemez yedekleme sistemlerini giderek daha önemli hale getirmiştir; ancak geleneksel Write-Once-Read-Many (Bir Kere Yazılabilir) yaklaşımları, özel depolama medyalarına olan bağımlılıkları veya yetki yükseltme (privilege escalation) işlemlerinden sonra aşılabilecek yazılım tanımlı korumaları nedeniyle sınırlı kalmaktadır. Bu tez, fiziksel olarak tek yönlü bir sınır ile zorunlu kılınan, kesinlikle tek yönlü (simplex) bir iletişim kanalı üzerinden bir WORM ortamı oluşturan bir yedekleme mimarisi önermektedir. Bu tasarımda değişmezlik, yalnızca depolama düzeyindeki saklama kontrolleri ile değil, tersine iletişimin imkansız kılınmasıyla elde edilmektedir. Sıfır geri bildirimli (zero-feedback) bir kanal üzerinden güvenilir iletimi sağlamak için, önerilen sistem uygulama katmanı İleri Hata Düzeltme (FEC) ile birlikte UDP'yi kullanmaktadır. Protokol; ayrı verici ve alıcı bileşenlerine, ortak bir FEC soyutlama katmanına ve Reed-Solomon, RaptorQ ve LDPC-Staircase için değiştirilebilir kodek sarmalayıcılarına (wrappers) sahip modüler bir C++ çerçevesi (framework) olarak uygulanmıştır. Sistem; farklı dosya boyutları, kodlama parametreleri, paket düşme oranları ve hız denetimi (pacing) koşulları altında değerlendirilmiştir. Sonuçlar, bu üç kodeğin farklı ödünleşimler (trade-offs) sunduğunu göstermektedir. İdeal kanal koşullarında LDPC en yüksek hesaplama verimliliğine ulaşmış, RaptorQ orta düzeyde performans göstermiş, Reed-Solomon ise en yavaş kodek olmuştur. Ancak paket kaybı durumunda karşılaştırma, salt hızdan ziyade güvenilirlik-performans ödünleşimine kaymıştır. %1 paket kaybında RaptorQ ve Reed-Solomon tamamen başarılı olmaya devam ederken, LDPC daha zayıf yapılandırmalarda başarısız olmaya başlamıştır. %5 paket kaybında bu ayrım daha da belirginleşmiştir: RaptorQ ve Reed-Solomon daha güçlü ayarlarda güvenilir çalışma bölgelerini korurken, LDPC'nin kurtarma başarısında çok daha keskin bir düşüş görülmüştür. Blok düzeyindeki hata konumu (failure-position) analizi ayrıca; Reed-Solomon'un K sembolde deterministik (belirlenimci) olarak veriyi kurtardığını, RaptorQ'nun genellikle K'da veya yalnızca küçük bir ek yük ile kurtardığını, LDPC'nin ise daha geniş ve daha az öngörülebilir bir kurtarma bölgesi sergilediğini göstermiştir. Bu bulgular, hem taşıma hem de hata kontrol mekanizmalarının özellikle sıfır geri bildirimli operasyon için tasarlandığı durumlarda, tek yönlü bir bağlantı üzerinden güvenilir WORM tarzı yedeklemenin uygulanabilir olduğunu göstermektedir. Değerlendirilen yöntemler arasında; hesaplama hızının öncelikli olduğu durumlarda LDPC en etkili yöntemdir, Reed-Solomon kurtarma davranışında en deterministik olanıdır, RaptorQ ise test edilen tek yönlü yedekleme ortamında işlem hacmi (throughput), kurtarma ek yükü ve sağlamlık (robustness) arasında en iyi genel dengeyi sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Ransomware has made immutable backup systems increasingly important, but conventional WORM approaches remain limited by dependence on specialized media or by software-defined protections that can be bypassed after privilege escalation. This thesis proposes a backup architecture that creates a WORM environment over a strictly simplex communication channel enforced by a physical one-way boundary. In this design, immutability is achieved through the impossibility of reverse communication rather than through storage-level retention controls alone. To enable reliable transmission over a zero-feedback channel, the proposed system uses UDP together with application-layer Forward Error Correction (FEC). The protocol was implemented as a modular C++ framework with separate transmitter and receiver components, a common FEC abstraction layer, and interchangeable codec wrappers for Reed-Solomon, RaptorQ, and LDPC-Staircase. The system was evaluated under different file sizes, coding parameters, packet-drop rates, and pacing conditions. The results show that the three codecs provide different trade-offs. Under ideal channel conditions, LDPC achieved the highest computational efficiency, RaptorQ performed intermediately, and Reed-Solomon was the slowest. Under packet loss, however, the comparison shifted from pure speed to a reliability-computational performance trade-off. At 1% packet loss, RaptorQ and Reed-Solomon remained fully successful, while LDPC began to fail in weaker configurations. At 5% packet loss, this separation became more pronounced: RaptorQ and Reed-Solomon retained reliable operating regions under stronger settings, whereas LDPC showed a much sharper decline in recovery success. A block-level failure-position analysis further showed that Reed-Solomon recovers deterministically at K, RaptorQ generally recovers at K or with only a small additional overhead, and LDPC exhibits a broader and less predictable recovery region. These findings show that reliable WORM-style backup over a simplex connection is feasible when both transport and error-control mechanisms are designed specifically for zero-feedback operation. Among the evaluated methods, LDPC is the most effective when computational speed is the dominant concern, Reed-Solomon is the most deterministic in recovery behavior, and RaptorQ provides the best overall balance between throughput, recovery overhead, and robustness in the tested simplex backup environment.
Benzer Tezler
- İkinci nesil sayısal video yayını (DVB-S2) ileri hata kodlama birimi tasarımı ve gerçeklemesi
Design and implementation of forward error correction unit for second generation digital video broadcasting (DVB-S2)
ŞAKİR BALTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KARTAL
- Okunabilir kopyalama algoritmalı DSM sisteminin gerçeklenmesi
Başlık çevirisi yok
ÖZGÜR KORAY ŞAHİNGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAKUHİ NADİA ERDOĞAN
- Design and implementation of WISPOT servers
WISPOT sunucularının tasarımı ve uygulaması
SİNAN IŞIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM ERSOY
- Ortak hedefli röleli telsiz iletişim sistemlerinde bit ve enerji verimliliği analizi
Goodput and energy efficiency analysis for wireless relayed communication systems with common destination
SİNAN ATAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ÜMİT AYGÖLÜ
- QoS-based resource management and optimization in CR-based NOMA networks
CR tabanlı NOMA ağlarında QoS tabanlı kaynak yönetimi ve optimizasyonu
ÖMER FARUK AKYOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMİHA TEDİK BAŞARAN