Blok Şifrelerde Kullanılan Doğrusal Dönüşüm Yapılarının İncelenmesi
An Examination of Linear Transformation Structures used in Block Ciphers
- Tez No: 318329
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. M. TOLGA SAKALLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Mühendislik Bilimleri, Computer Engineering and Computer Science and Control, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Trakya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Simetrik şifreleme sınıfına giren blok şifrelerin içyapısında üç önemli eleman bulunmaktadır. Bunlar sırasıyla yer değiştirme kutuları (S-kutuları), doğrusal dönüşüm yapıları ve anahtar planlama safhasıdır. Bu tez, bu yapılardan doğrusal dönüşümlerin kriptografik özelliklerinin incelenmesi, bilgisayarda uygulaması etkin ve kriptografik özellikleri iyi doğrusal dönüşümlerin tasarımı üzerinedir.Literatürde blok şifreler Feistel ve SPN (Substitution-Permutation Networks) mimarisi tabanlıdır. Günümüzde blok şifrelerde kullanılan doğrusal dönüşümler, blok şifrelerin performansını belirleyen en önemli unsurlardır. Dolayısıyla SPN tabanlı blok şifreleme algoritmalarında şifreleme ve deşifreleme aşamalarında involutif (tersi kendisi) yapıların kullanılması bu iki işlem arasında oluşacak hız farkını da önleyecektir. Buna ek olarak şifreleme ve deşifreleme hızı birbirine yakın doğrusal dönüşüm yapılarını kullanmak bu hız farkını kullanan saldırıları da önleyecektir.Tez şu şekilde organize edilmiştir. Tezin 1. bölümünde kriptografi bilimine kısa bir giriş yapılmıştır. Önemli blok şifreler ve kullandıkları doğrusal dönüşümler hakkında bilgi verildikten sonra günümüzde halen güvenli bir şifreleme algoritması olan AES (Advanced Encryption Standard) tanıtılmıştır.2. bölümünde, tez sırasında kullanılan sonlu cisimler teorisi ile ilgili matematiksel alt yapı verilmiştir.3. bölümde, literatürde bulunan şifreleme algoritmalarında kullanılan doğrusal dönüşüm yapıları, belirlenen kriptografik özelliklere göre ayrıntılı olarak incelenmiştir.Tezin 4. bölümünde, 4×4 ve 8×8 boyutunda elemanları GF(2^8) cismine ait olan tersi kendisi (involutif) MDS (Maximum Distance Seperable) matris tasarımı gerçekleştirilmiştir.5. bölümde, elemanları GF(2^m) cismine ait n×n boyutunda MDS matrisleri arayan ve bu doğrusal dönüşümlerin sabit nokta sayısını elde etmek için geliştirilen yazılım tanıtılmaktadır.6. bölümde ise tez çalışmasında elde edilen sonuçlar sıralanmaktadır.
Özet (Çeviri)
Block ciphers, which are symmetric ciphers, are composed of three important components: S-box (Substitution-box), linear transformation and key schedule. This thesis is related with cryptographic properties of linear transformations and linear transformations having good cryptographic and implementation properties.In the literature, Feistel networks and SPNs (Substitution-Permutation Networks) are the two main structures in designing block ciphers. On the other hand, today, the most important consideration in determining the performance of block cipher is linear transformations. Therefore, involutional linear transformations are of interest in the use of SPN based block cipher design since they provide equal cost of encryption and decryption operations. In addition, the use of linear transformations that are implemented with close cost of encryption and decryption operations will prevent the attacks, which use the performance difference of the encryption and decryption operations.This thesis proceeds as follows. In Section 1, an introduction to cryptography is given. Also, some important block ciphers and linear transformations they use are introduced and AES (Advanced Encryption Standard), which is still secure block cipher, is discussed in detail. In Section 2, an introduction to finite fields, required mathematical background for the thesis, is given. In Section 3, the linear transformations of important block ciphers with respect to two important cryptographic properties are examined in detail. In Section 4, the construction of 4×4 ve 8×8 involutional MDS (Maximum Distance Separable) matrices with the elements of GF(2^8) is given. In Section 5, the developed software, which can be used to search for n×n MDS matrices the elements of GF(2^m), is given. In Section 6, the thesis is concluded by giving obtained results.
Benzer Tezler
- Blok şifreler için cebirsel ikili doğrusal dönüşüm tasarımı ve modern bir blok şifreye uygulanması
Algebraic construction of binary linear transformations for block ciphers and implementation of a constructed binary linear transformation in a modern block cipher
BORA ASLAN
Doktora
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTrakya ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. MUHARREM TOLGA SAKALLI
- İndirgenmiş SPN (substitution permutation network) algoritması için lineer kriptanaliz uygulaması
A linear cryptanalysis application for reduced SPN (substitution permutation network) algorithm
ŞENOL ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTrakya ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. ERCAN BULUŞ
- Algebraic properties of the operations used in block cipher idea
Idea blok şifreleme sisteminde kullanılan işlemlerin cebirsel özellikleri
HAMDİ MURAT YILDIRIM
Doktora
İngilizce
2007
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERSAN AKYILDIZ
- Kriptografik yayılım tabakalarında optimizasyon teknikleri
Optimization techniques in cryptographic diffusion layers
NİHAL TAN KAÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTrakya ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHARREM TOLGA SAKALLI
- On measuring security bounds of some ciphers using mixed integer linear programming (MILP) approach
Karışık tamsayılı doğrusal programlama yaklaşımı kullanılarak SP ağı tabanlı şifreleme algoritmalarının güvenlik limitlerinin hesaplanması üzerine
CAN TÜRESİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKriptografi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ DOĞANAKSOY
DR. ONUR KOÇAK