Blokzincir tabanlı donanımsal cüzdan ve akıllı kartlar
Hardware wallets and smart cards for blockchain platforms
Yazar: ADİL TANRIKULU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN YÜCE ; DR. ERCAN ÖLÇER
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Siber Güvenlik Ana Bilim Dalı / Bilgi Güvenliği Mühendisliği ve Kriptografi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Bu tez çalışmasında, odak nokta olan hiyerarşik deterministik donanımsal cüzdanın işleyişi, kullandığı algoritmalar ve yöntemler derinlemesine incelenmiştir. İncelenen konular doğrultusunda örnek kod parçaları yazılarak kavramın ispatı sağlanmıştır ve örnek bitcoin transferi yoluyla işleyiş somutlaştırılmıştır.

Konuya ilk olarak paranın tarihsel serüveniyle kripto paraya dönüşümünün anlatıldığı bir girişle başlanmıştır. Çünkü son yüzyılda hızla değişen teknoloji değerli varlık olan paranın biçimini radikal olarak dijitalleşmeye doğru itmiş ve her geçen gün popülerliği daha da artan blokzincir tabanlı kripto paralar, birçok platformda ödeme aracı olarak kullanılmaya başlanmıştır.

Kripto paralar merkezi banka sistemlerinin tersine blokzincir denilen merkezi olmayan bir sistem üzerinde çalışır. Bu çalışmada genel sistemin anlaşılması adına blokzincir yapısının temel bileşenlerine detaylı şekilde yer verilmiştir. 

Kripto para transferi için gönderen ve alıcıya ait ortak anahtar denilen adreslerin olması gereklidir. Göndericinin adresi, alıcının adresi ve gönderim miktarı gibi bilgilerin olduğu işlemler, birbiri ardına bağlı blokların içerisinde belli bir sisteme göre tutulur. Her adresin yani ortak anahtarın benzersiz gizli bir anahtar karşılığı bulunmaktadır. kripto para işlemleri için bu özel anahtarlar ile atılmış imzalar kullanılır. Mahremiyet söz konusu olduğu için kripto para transferinde birden fazla adres yani anahtar çifti kullanmak önemlidir ve önerilmektedir. Bu anahtarların yönetimi ve depolanması cüzdanlar sayesinde sağlanır. Çevrimdışı cüzdanların direkt olarak internet erişimi yoktur ve daha güvenlidir. Özetlemek gerekirse bu tezde çevrimdışı cüzdan çeşidi olan blokzincir tabanlı kripto paraların erişimine ve harcanabilmesine olanak sağlayan anahtarların tutulduğu donanımsal akıllı kart cüzdan konusu işlenmiştir. Anahtarın üretimi ve depolanması için hiyerarşik ve deterministik bir yöntem sunan BIP-32, BIP-39 ve BIP-44'e bu çalışmada detaylı olarak yer verilmiştir.

Yerli ve milli akıllı kart işletim sistemi olan AKİS'in yeni sürümünde kimlik, pasaport, ehliyet, e-imza, bilet gibi uygulamalar tek bir kart içinde toplanabilmektedir. Bu sürümle birlikte kartın içinde olan uygulamalardan biri de cüzdan uygulamasıdır. Bitcoin kripto para transfer işlemlerini yapabilecek özellikte tasarlanmıştır. AKİS cüzdan BIP-32, BIP-39 ve BIP-44 ve eliptik eğri kriptografik işlemlerini yapabilecek şekilde geliştirilmektedir.

Abstract:
In this thesis study, the mechanism of the hierarchical deterministic hardware wallet, the algorithms and methods used, are examined in depth. The proof of the concept was provided by writing sample code pieces in line with the topics examined and the operation is embodied through sample bitcoin transfer.

Initially, the subject started with an introduction to the historical adventure of money and its transformation into cryptocurrency. The rapid change in technology in the last century has pushed the form of money, which is a valuable asset, towards radically digitalization, and recently blockchain-based cryptocurrencies, which are becoming more and more popular, are being used as payment instruments in many platforms.

Cryptocurrencies operate on a decentralized system called blockchain, unlike central bank systems. In this study, basic components of blockchain structure are given in detail in order to understand the general system.

For the transfer to the cryptocurrency, the addresses of the sender and receiver must be present. Transactions with information such as the sender's address, receiver's address and amount are kept in blocks which are connected one after another according to a certain system. Each address, the public key, has a unique private key equivalent. Signatures with these private keys are used for cryptocurrency transactions. Since privacy is in question, it is important and recommended to use more than one address, ie key pairs in cryptocurrency transfer. The management and storage of these keys is provided by wallets. Offline wallets do not have direct internet access and are more secure. To summarize, in this thesis, the subject of hardware smart card wallet, which holds keys that allow access and spent of blockchain-based cryptocurrencies, is covered. BIP-32, BIP-39 and BIP-44, which provide a hierarchical and deterministic method for the production and storage of the key, are detailed in this study.

In the new version of AKiS, the national smart card operating system, applications such as identity, passport, driver's license, e-signature and ticket can be collected in a single card. With this version, one of the applications included in the card is the wallet application. It is designed to handle Bitcoin transfer. AKiS wallet is developed to be able to perform BIP-32, BIP-39 and BIP-44 and elliptic curve cryptographic transactions.