Biyoteknik donanımlı simetrik bir DNA şifreleme metodu
A symmetric DNA encryption process with a biotechnical hardware
Yazar: OĞUZHAN KENDİRLİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA ŞATIR
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: DNA analizi = DNA analysis ; DNA barkodlama = DNA barcoding ; Güvenlik analizi = Safety analysis

Özet:
İnternet/ağ teknolojilerinin her geçen gün artan hızı, dünyadaki veri oluşumunu önemli ölçüde artırmaktadır. Ağ üzerinde bilgi akışı arttıkça, kullanıcılar için zaman güvenliği tehditleri de artmaktadır. Verileri korumak için geçmişten günümüze kriptografi ve steganografi teknikleri kullanılmıştır. Kriptografinin amacı, mesajı gönderen ile alıcı arasında gözlemcinin anlayamayacağı bir şekilde iletmektir. Günümüzde DNA kriptografisi ise kriptografi alanında parlayan bir daldır. Buradaki birincil amaç, DNA'yı taşıyıcı ve modern biyolojik teknikleri uygulama araçları olarak kullanmaktır. Bu çalışmada, DNA şifreleme ve DNA operatörleri Feistel ağ yapısına entegre edilerek bir DNA kriptografi tekniği önerilmiştir. Burada taşıyıcı olarak görüntü, metin veya video gibi geleneksel dijital medya yerine DNA'nın kendisi kullanılmış, biyolojik teknikleri ise uygulama araçları olarak kullanılmıştır. Ayrıca geliştirilen simülasyon yazılımı ve sentezlenen DNA dizisi, özel olarak oluşturulmuş biyoteknik donanıma dijital ve biyolojik olarak entegre edilmiştir. Deneysel sonuçlar, önerilen çalışmanın kriptografik gereksinimler için verimli çıktılara sahip olduğunu %100'e yakın kapasite, tek blok için yaklaşık 12×10^6 yıl kaba kuvvet saldırı, tek blok için 2^80 anahtar uzayı ve 2'ye yakın entropi analizi sonuçları ile göstermiştir. Ayrıca önerilen yöntemin uygulanması, laboratuvar deneyleri ile de doğrulanmıştır.

Abstract:
The growing rate of internet/network technologies day by day dramatically increases the formation of data in the world. As the flow of information increases on the network, time security threats are also increasing for users. In order to protect data, cryptography and steganography have been used from the past to the present. The goal of cryptography is to transfer the message between sender and receiver in a way that is incomprehensible to the observer. Nowadays, DNA cryptography is a shining branch in the field of cryptography. The primary purpose here is to employ DNA as a carrier and to employ modern biological techniques as application tools. In this study, a DNA cryptography technique was proposed by integrating DNA encoding and DNA operators into the Feistel network structure. Here, DNA itself was used as a carrier instead of traditional digital media such as image, text or video, while its biological tools were being used as implementation tools. Besides, the developed simulation software and the synthesized DNA sequence were digitally and biologically integrated into specifically created biotechnical hardware. Experimental results demonstrated that the proposed study has efficient outcomes for cryptographic requirements; capacity of nearly 100%, brute force attack nearly 12×106 years for only one block, key space that is 280 for only one block, and entropy analyses close to 2. Besides, the implementation of the proposed method has been verified by vitro experiments.