Blokzincir teknolojisine dayalı, şifreleme ve steganografi teknikleri kullanılan, yüksek güvenlikli bilgi değişim algoritması
Highly secured information exchange algorithm using encryption and steganography techniques, based on blockchain technology
Yazar: MUSTAFA TAKAOĞLU
Danışman: PROF. DR. NAIM MAHMOOD MUSLEH AJLOUNI ; PROF. DR. ALİ GÜNEŞ
İstanbul Aydın Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Blok zinciri sistemi = Blockchain system ; Steganografi = Steganography ; Özüt = Extract ; Şifreleme = Encryption

Özet:
Veri güvenliğinin şifreleme yöntemleriyle sağlanmasında simetrik ve asimetrik anahtarlı şifreleme algoritmaları kullanılmaktadır. Verinin dijitalleşmesi neticesinde şifreleme algoritmalarının matematiksel hesaplamalarının tamamiyle bilgisayar ortamında uygulanabilmesi sayesinde şifreleme süreci dijitalleşmiştir. İlk güvenlik standardı olarak kabul edilen DES algoritmasının kullanımı sonrasında görülen güvenlik açıkları sebebiyle AES şifreleme algoritmasının veri şifreleme standardı olarak kabul görmüştür. Simetrik şifrelemeye örnek olan bu algoritmalar günümüzde halen çokça kullanılan simetrik anahtarlı şifreleme algoritmalarıdır. Bir diğer simetrik şifreleme algoritması olan Vernam şifreleme algoritması tezimizde seçilmiş ve kullanılmıştır. Vernam şifreleme algoritmasının diğer simetrik şifreleme algoritmalarından farklı olarak şifrelenecek dosya boyutu kadar anahtar kullanması sebebiyle ve sahip olduğu algoritmik karmaşıklık sayesinde kuantum sonrası dönem için güvenli kabul edilen algoritmalardan biri olarak karşımıza çıkmaktadır. Vernam algoritmasında karşılaşılan ve geliştirilmeye açık çalışma konuları arasında anahtar üretiminin gerçek rastgele olması ve anahtarın paylaşımının güvence altına alınması bulunmaktadır. Bu sebeple tez çalışmamızda tüm dosya türlerinin güvenli bir şekilde alıcıya iletilmesini sağlayan modüler bir algoritma geliştirilmiştir. İlk modül olarak geliştirilen manipülasyon algoritması, tüm dosyaların tek bir formata dönmesine, anlamlandırılabilir bir bilgiye ulaşılmasının engellenmesine, steganografinin gerçekleştirilebilmesine imkân tanıyacak şekilde geliştirilmiştir. İkinci modülde anahtar havuzları üzerinde gerçekleştirilen değişiklik sonucunda rastgeleliğin arttırılması sağlanmıştır. Elde edilen yeni anahtar havuzundan dosya büyüklüğü kadar anahtar seçimi gerçekleştirilmiştir. Bu seçilen anahtar Vernam algoritması kullanılarak manipüle edilmiş dosya şifrelenmiştir. Üçüncü modülde anahtar havuzunun rastgele olarak yeniden oluşturulmasında kullanılan sıra bilgisi ve anahtarın yeni anahtar havuzundan seçildiği noktanın bilgisi alınarak manipülasyon modülü sayesinde steganografi yapılabilmesi kolaylaşan şifrelenmiş dosya üzerine gizlenmişlerdir. Dördündü modülde ise blokzincir teknolojisinin en önemli parçalarından olan özüt algoritmalarından SHA256 kullanılarak dosyalar özütlenmiştir. Bu özüt değerleri alıcı ve gönderici arasında doğrulama amaçlı olarak kullanılmış ve veri iletimi esnasında gerçekleşebilecek saldırı yahut çevresel faktörler sebebiyle meydana gelebilecek değişikliklerin engellenmesi sağlanmıştır.

Abstract:
Symmetric and asymmetric key encryption algorithms are used to ensure data security with encryption methods. As a result of the digitization of the data, the encryption process has been digitized as the mathematical calculations of encryption algorithms can be applied completely in the computer environment.Due to the security vulnerabilities seen after the use of the DES algorithm, which is accepted as the first security standard, it has been accepted as the data encryption standard of the AES encryption algorithm.These algorithms, which are examples of symmetric encryption, are symmetric-key encryption algorithms that are still widely used today. Vernam encryption algorithm, another symmetric encryption algorithm, was selected and used in our thesis. Unlike other symmetric encryption algorithms, Vernam encryption algorithm is one of the algorithms that is considered safe for the post-quantum period, due to its algorithmic complexity and the fact that it uses as many keys as the size of the file to be encrypted. Among the working issues encountered and open to improvement in the Vernam algorithm are the true randomness of key generation and securing the sharing of the key. For this reason, in our thesis, a modular algorithm has been developed that ensures safe transmission of all file types to the receiver. The manipulation algorithm developed as the first module has been developed in a way that allows all files to be converted into a single format, to prevent access to meaningful information, and to perform steganography. As a result of the change made on the key pools in the second module, the randomness was increased. Key selection was carried out according to the file size from the new key pool obtained. This selected key has been manipulated using the Vernam algorithm and the file has been encrypted. In the third module, the sequence information used in the random regeneration of the key pool and the information of the point where the key was selected from the new key pool were taken and they were hidden on the encrypted file, which made steganography easier thanks to the manipulation module. In the fourth module, files were hashed using SHA256, one of the most important parts of blockchain technology, hash algorithms. These hash values have been used for verification purposes between the receiver and the sender, and it has been ensured that changes that may occur due to attacks or environmental factors during data transmission are prevented.