Kaos tabanlı hafif sıklet bir şifreleme algoritmasının tasarlanması ve uygulanması
Design and implementation of a chaos-based lightweight encryption algorithm
- Tez No: 935643
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLSÜM ZEYNEP GÜRKAŞ AYDIN, PROF. DR. AKİF AKGÜL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Hızla dijitalleşen dünyamızda veri güvenliği her geçen gün daha büyük önem kazanmaktadır. AES, DES, RSA gibi birçok şifreleme algoritması güvenlik anlamında tatmin edici sonuçlar sunmaktadır. Fakat bu algoritmalar kompleks yapıları ve yüksek kaynak (CPU, RAM, enerji vs.) tüketimi nedenleriyle IoT cihazlar, kablosuz sensor ağlar, RFID sistemler gibi kaynak kısıtlı platformlar için uygun değildir. Bu tez çalışması kapsamında kaynak kısıtlı platformların veri güvenliğini sağlayacak hafif sıklet bir şifreleme algoritması geliştirilmiştir. Geliştirilen bu şifreleme algoritmasında rastgele sayı üreteci olarak iki farklı lojistik haritadan yararlanılmıştır. İlk haritanın başlangıç parametreleri doğrudan gizli anahtardan türetilmiş ve elde edilen çıktı karıştırma (confusion) aşamasında kullanılmıştır. İkinci haritanın başlangıç parametreleri gizli anahtar ve orijinal dosyaya ait özet kod (hash code) kullanılarak belirlenmiş ve elde edilen çıktı yayılma (diffusion) aşamasında kullanılmıştır. Bu sayede yaklaşık 196 bit anahtar uzunluğu ile kaba kuvvet saldırılarına (brute force attacks) karşı dirençli ve 7.9970 üzeri bilgi entropi değeri ile yüksek tahmin edilemezlik (unpredictability) seviyesine sahip bir algoritma sunulmuştur. Yayılma aşamasında ikinci kaotik haritanın kullanılması 99.6% üzerinde NPCR ve 33% civarında UACI değerlerine ulaşılmasını sağlamıştır ki bu durum diferansiyel saldırılara karşı önerilen algoritmanın direncini göstermektedir. Satır ve sütun bazlı döngüsel rotasyon (cyclic rotation) işlemleri algoritmanın kırpma saldırılarına karşı direncini arttırmıştır. Güvenlik ve performans testleri, geliştirilen algoritmanın benzerlerine göre ortalamaların üzerinde güvenlik sunduğunu, hız testleri muadillerinden çok daha hızlı olduğunu, karmaşıklık analizi ise oldukça sade ve basit bir yapıda olduğunu göstermiştir. Bütün bu sonuçlar tez kapsamında sunulan algoritmanın kaynak kısıtlı sistemler için güçlü bir alternatif olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In our rapidly digitalizing world, data security is becoming more and more important every day. Many encryption algorithms such as AES, DES, RSA provide satisfactory results in terms of security. However, due to their complex structures and high resource (CPU, RAM, energy, etc.) consumption, these algorithms are not suitable for resource constrained platforms such as IoT devices, wireless sensor networks, RFID systems. Within the scope of this thesis, a lightweight encryption algorithm has been developed to ensure data security for resource-constrained platforms. In this developed encryption algorithm, two different logistic maps were employed as random number generators. The initial parameters of the first map were directly derived from the secret key and the obtained output was used in the confusion phase. The initial parameters of the second map were determined using the secret key and the hash code of the original file and the obtained output was used in the diffusion phase. In this way, an algorithm that is resistant to brute force attacks with a key length of approximately 196 bits and has a high unpredictability level with an information entropy value of over 7.9970 was presented. The use of the second chaotic map in the diffusion phase provided NPCR values over 99.6% and UACI values around 33%, which shows the resistance of the proposed algorithm against differential attacks. Row and column based cyclic rotation operations increased the resistance of the algorithm against cropping attacks. Security and performance tests have shown that the developed algorithm offers above average security compared to its peers, speed tests have illustrated that it is much faster than its counterparts, and complexity analysis has presented that it has a very plain and simple structure. All these results show that the algorithm presented within the scope of the thesis is a strong alternative for resource-constrained systems.
Benzer Tezler
- Lightweight implementation of DES algorithm for resource constrained devices
Kaynak kısıtlı cihazlar için DES algoritmasının hafifsıklet gerçekleştirimi
MUKHLIS I. M.SHARIF MOHAMED SHARIF
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat ÜniversitesiYazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ÖZKAYNAK
- Nesnelerin interneti uygulamalarında kaos temelli görüntü şifreleme
Chaos-based image encryption in internet of things applications
CEMİLE İNCE
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİnönü ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DAVUT HANBAY
- An application on combining of cryptography and steganography for improving security
An application on combining of cryptography and steganography for ımproving security
SARHAD BAEZ HASAN HASAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mühendislik BilimleriFırat ÜniversitesiYazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUHARREM TUNCAY GENÇOĞLU
- Developing urban design strategies for the nightscape- case of Istanbul, Golden Horn
Gece peyzajı için kentsel tasarım stratejileri geliştirilmesi – İstanbul, Haliç örneği
MAHTA AMJADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Peyzaj Mimarlığıİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA AYÇİM TÜRER BAŞKAYA
- Optimizasyon test fonksiyonlarının hibritleştirilmesi ile tasarlanan iki boyutlu hiperkaotik harita kullanılarak çapraz kanal renkli görüntü şifreleme algoritmasının geliştirilmesi
Development of a cross-channel color image encryption algorithm using a two-dimensional hyperchaotic map designed by hybridization of optimization test functions
FEYZA TOKTAŞ
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMersin ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ YETGİN
DOÇ. DR. UĞUR ERKAN