Kripto para ve blokzincir teknolojilerinde kullanılan imzalama algoritmalarının analizi
Analysis of digital signatures used blockchain and cryptocurrencies
Yazar: YASEMİN AKYÜZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN YÜCE ; DR. İSA SERTKAYA
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Siber Güvenlik Ana Bilim Dalı / Bilgi Güvenliği Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
2009 senesinde Bitcoin kripto para biriminin hayatımıza girmesiyle birlikte, kullandığı
blokzincir teknolojisi oldukça dikkat çekmiştir. Blokzincir teknolojisi, kriptografik yapısı
itibariyle, merkezi bir otoriteye ihtiyaç duymayan, güvenilir ve şeffaf bir veri kayıt defteridir. Bu özellikleri sayesinde kripto paralarda ve diğer birçok alanda kullanımı yaygınlaşmıştır ve bu teknolojiye olan ilgi de gün geçtikçe artmaktadır. Blokzincir teknolojisi
açık anahtar kriptolojisi kullanmaktadır. Bu kriptografik yapının temel taşlarından biri
de sayısal imzalardır. Blokzincir teknolojisinde sayısal imzalar sıklıkla kullanılmaktadır.
Blokzincir teknolojisindeki oluşturulan işlemler sayısal olarak imzalanmaktadır ve blokzincir ağındaki diğer katılımcılar tarafından teker teker doğrulanmaktadır. Bu bağlamda
kullanılan sayısal imzalama algoritmalarının performansı oldukça önem arz etmektedir.
Sayısal imzalama algoritmalarının tekli ve çoklu imzalar olmak üzere iki önemli kullanım
şekli bulunmaktadır. Bitcoin sayısal imzalama algoritması olarak hali hazırda Eliptik
Eğri Sayısal İmzalama Algoritması'nı kullanmaktadır. Diğer kripto paralarda da çoğunlukla bu algoritma kullanılmaktadır. Kullanılan diğer algoritmalardan bazıları da BonehLynn-Shacham İmzalama Algoritması, Edwards-Curve Sayısal İmzalama Algoritması ve
Schnorr algoritmasıdır. Bu algoritmaların bir kısmı çoklu imzalama bir kısmı toplu imza
doğrulama özelliklerine sahiptir. Bu çalışmada Bitcoin'de imzalanan veriler baz alınarak,
bu yeteneklerin gerçekten performans kazandırıp kazandırmadığını tespit etmek amacıyla
performans analizleri tekli ve çoklu imzalarda ortaya konulmuştur. Böylece Bitcoin'e 2021
yılı içerisinde eklenmesi beklenen Schnorr sayısal imzalama algoritmasıyla birlikte çoklu
imzalama ve toplu imza doğrulamayı destekleyen Boneh-Lynn-Shacham sayısal imzalama algoritması, Edwards-Curve Sayısal İmzalama Algoritması kullanılarak performans
analizi yapılmıştır. Performans analizi hem imzalama hem de doğrulama işlemlerinin
sürelerinin hesaplanması şeklinde ortaya konulmuştur. Tekli imzalarda en iyi performansı
gösteren Edwards-Curve Sayısal İmzalama Algoritması olmuştur. Çoklu imzalarda ise
Boneh-Lynn-Shacham İmzalama Algoritması'nın daha etkin olduğu ortaya konulmuştur.

Abstract:
After Bitcoin cryptocurrency involved in our lives in 2009, Blockchain technology has
received a lot of attention. Blockchain technology based on a cryptographic structure. Due
to this characteristic, it is a reliable and transparent data ledger that does not need a central
authority. Because of these abilities and features, its use in cryptocurrencies and many
other areas has become widespread. Therefore interest in this technology is increasing
day by day. Blockchain technology uses public-key cryptographic cryptography. One
of the cornerstones of this cryptographic structure is digital signatures. In blockchain
technology, digital signatures are frequently used. Transactions created in the blockchain
technology are digitally signed. Also transactions should be verified one by one by other
participants in the blockchain network. Therefore the performance of the digital signing
algorithms used is very important. Two major uses exist which are single and multi
signatures. Bitcoin uses Elliptic Curve Digital Signing Algorithm for digital signing
process. This algorithm is mostly used in other cryptocurrencies. Boneh-Lynn-Shacham
Signing Algorithm, Edwards-Curve Digital Signing Algorithm and Schnorr algorithm are
some of the other algorithm used by cryptocurrencies and blockchains. Some of these
algorithms have multi-sign or batch verification capabilities. In this thesis, we use Bitcoin
data, it is determined whether these capabilities really give performance so the performance
analysis of the signing and verification processes of the selected algorithms in single and
multiple signatures. Thus, performans analysis is made using the Schnorr signing support
to be added to Bitcoin in 2021, Boneh-Lynn-Shacham Signing Algorithm which supports
multi-sign and batch verification, Elliptic Curve Digital Signing Algorithm, EdwardsCurve Digital Signing Algorithm algorithms. Performance analysis includes the duration
of both signing and verification processes. Best performing in single signatures It has been
the Edwards-Curve Digital Signing Algorithm algorithm. Boneh-Lynn-Shacham Signing
Algorithm was found to be more effective in multi-signatures.