Methods and systems for securing future wireless networks
Gelecekteki kablosuz ağların güvenliğinin sağlanmasına yönelik yöntem ve sistemler
- Tez No: 1025338
- Danışmanlar: Prof. Dr. HÜSEYİN ARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Medipol Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kablosuz bağlantıların giderek yaygınlaştığı bir dünyada, verilerin yetkisiz dinleyicilerden korunması modern iletişim sistemleri için kritik bir meydan okumaya dönüşmüştür. Geleneksel kriptografik yöntemler etkili olmasına rağmen, hesaplama gücünün hızlı artışı, kuantum bilgisayarların ortaya çıkışı ve gelişmiş siber saldırılar nedeniyle giderek sınırları zorlanmaktadır. Bu nedenle, geleneksel şifreleme yöntemlerinin ötesinde, fiziksel ortamın benzersiz özelliklerini kullanan tamamlayıcı güvenlik mekanizmalarına olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Fiziksel Katman Güvenliği (PLS), kanal sönümlenmesi, gürültü, girişim ve mekansal çeşitlilik gibi kablosuz kanalın doğal rastgeleliğini ve benzersiz karakteristiklerini kullanarak temel seviyede güvenli iletişim sağlayan etkili bir paradigma olarak öne çıkmaktadır. Üst katman kriptografisine dayanan geleneksel yaklaşımların aksine, PLS iletileri fiziksel katmanda koruyarak bilgilerin üst protokol katmanlarına ulaşmadan önce güvenlik sağlar. Bu tez, farklı ortaya çıkan kablosuz teknolojilere odaklanan üç ayrı PLS çalışmasını sunmakta ve güvenlik iyileştirmesi için özgün zorlukları ve fırsatları detaylı şekilde incelemektedir. Birinci çalışma, Nesnelerin İnterneti (IoT) bağlamında PLS tekniklerini araştırmakta ve sınırlı enerji, hesaplama ve donanım kaynaklarına sahip cihazlar için hafif, verimli ve ölçeklenebilir güvenlik mekanizmalarını önermektedir. İkinci çalışma, yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzeyler (RIS) ve yapay gürültü stratejilerini kullanarak kablosuz ortamı dinamik şekilde şekillendirmeyi, yetkisiz dinleyicilere karşı gizliliği artırmayı ve meşru kullanıcılar için iletişim kalitesini korumayı kapsamlı şekilde incelemektedir. Üçüncü çalışma, tam çift yönlü sistemler, yakın alan iletişimi ve milimetre dalga bantları gibi ileri iletişim paradigmlarına odaklanmakta ve benzersiz kanal davranışları ile girişim desenlerinin fiziksel katman güvenliğini artırmak için hem teorik hem simülasyon temelli analizler gerçekleştirmektedir. Tüm çalışmalarda, optimize edilmiş kaynak tahsisi, ışın şekillendirme ve sistem parametreleri tasarımı kullanılarak güvenli iletişim oranları maksimize edilmiş ve sistem performansı ile güvenlik seviyeleri ayrıntılı şekilde değerlendirilmiştir. Ayrıca, simülasyon senaryoları farklı kanal koşullarını ve kullanıcı dağılımlarını kapsayacak şekilde tasarlanmış, gerçek dünya uygulamalarına yakın sonuçlar elde edilmiştir. Kapsamlı teorik analizler ve simülasyonlar, PLS mekanizmalarının kablosuz iletişimin gizliliğini, dayanıklılığını ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırabileceğini göstermektedir. Genel olarak, bu tez, modern iletişim ortamlarında gelişen tehditleri ele alarak daha güvenli, dayanıklı ve güvenilir gelecek nesil kablosuz ağların tasarlanmasına değerli katkılar sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
In a world where wireless connectivity is becoming increasingly ubiquitous, safeguarding data from unauthorized listeners has emerged as a critical challenge for modern communication systems. Although traditional cryptographic methods remain effective, they are increasingly limited by the rapid growth of computational power, the emergence of quantum computing, and sophisticated cyber attacks. Consequently, there is a growing need for complementary security mechanisms that exploit the unique characteristics of the physical environment, beyond conventional encryption techniques. Physical Layer Security (PLS) has emerged as an effective paradigm that leverages the inherent randomness and unique features of wireless channels—such as fading, noise, interference, and spatial diversity—to provide fundamentally secure communication. Unlike conventional approaches that rely solely on higher-layer cryptography, PLS secures transmissions at the physical layer, protecting information before it reaches upper protocol layers. This thesis presents three separate PLS studies, each focusing on a different emerging wireless technology, and examines the unique challenges and opportunities for enhancing security in detail. The first study investigates PLS techniques in the context of the Internet of Things (IoT) and proposes lightweight, efficient, and scalable security mechanisms for devices with limited energy, computational, and hardware resources. The second study explores the use of Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) and artificial noise strategies to dynamically shape the wireless environment, enhance secrecy against unauthorized listeners, and preserve communication quality for legitimate users. The third study focuses on advanced communication paradigms, including full-duplex systems, near-field communications, and millimeter-wave bands, conducting both theoretical and simulation-based analyses to explore how unique channel behaviors and interference patterns can be exploited to enhance physical layer security. Across all studies, secure communication rates are maximized through optimized resource allocation, beamforming, and system parameter design, while system performance and security levels are evaluated in detail. Furthermore, simulation scenarios are designed to reflect diverse channel conditions and user distributions, producing results that closely resemble real-world applications. Comprehensive theoretical analyses and simulation results demonstrate that PLS mechanisms can significantly enhance the confidentiality, resilience, and reliability of wireless communications. Overall, this thesis provides valuable insights for the design of more secure, robust, and trustworthy next-generation wireless networks, addressing evolving threats in modern communication environments.
Benzer Tezler
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Diesel motorları yakıt püskürtme sistemlerinin dinamik simülasyonu
Başlık çevirisi yok
İRFAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT
- Nükleer rezonasta moleküler yapıların incelenmesi (yapısal faz geçiş kuramları üzerine bir inceleme)
Başlık çevirisi yok
ABDURRAHMAN ANDİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Fizik ve Fizik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYTAÇ YALÇINER
- Testosteron dihidrotestosteron ve östrojenin benign prostat hiperplazisindeki etyolojik rolleri
The roles of testosterone, dihydrotestosterone and estradiole on the etiology of benign prostatic hyperplasia
HALUK TOKUÇOĞLU