Güvenli li-fi teknolojisi tabanlı gerçek zamanlı sistemlerin tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of secure li-fi technology based real-time systems
Yazar: MOHAMMED MAJID MSALLAM ARJEELI
Danışman: Prof. Dr. REFİK SAMET
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Kablosuz teknoloji, radyo dalgaları, ışık veya ses gibi sinyalleri kullanarak verileri kablolar olmadan iletir. Kablosuz teknolojinin yaygın örnekleri arasında hücre ağları, kablosuz internet bağlantısı (Wi-Fi) ve Bluetooth yer alır. Çoğu cihaz internete erişmek için Wi-Fi kullanır. Artan kablosuz cihaz sayısı radyo dalgalarının bant genişliğini tüketmektedir. Bu durum, veri iletimi için ışığı kullanan devrim niteliğinde bir teknoloji olan ışık tabanlı bağlantının (Li-Fi) geliştirilmesine yol açmıştır. Li-Fi yüksek hızlı ve güvenli bağlantı sunar ve radyo dalgası parazitini önler. Bu da onu radyo dalgalarının bol olduğu fabrikalar ve enerji santralleri için ideal kılmaktadır. Li-Fi teknolojisi daha hızlı veri hızı bağlantısı sağladığı için endüstriyel otomasyonda Wi-Fi teknolojisinin yerine kullanılabilmektedir.  Li-Fi teknolojisi kullanılarak iletilen veriler bariyerler ve duvarlarla sınırlı kaldığı için Li-Fi teknolojisi bir güvenlik özelliğine sahip olsa da duvardaki deliklerden veya pencerelerden veri sızma riski bulunmaktadır. Bu sorun şifreleme algoritmaları kullanılarak hafifletilebilir, ancak saldırganların tüm şifreleme tekniklerinin farkında oldukları için yeni bir sistem kurulduğunda, saldırganın farkında olmadığı yeni bir algoritma geliştirilmesi gerekmektedir. Bu güvenlik sorunu, özellikle tehlikeli maddelerle çalışan veya hassas görevler gerçekleştiren fabrikalarda Li-Fi teknolojisi kullanıldığında artmaktadır. Bu çalışma, verilerin üç modda iletildiği endüstri alanında kullanılan bir robotik kolu kontrol etmek için Li-Fi teknolojisini tasarlamayı ve uygulamayı önermektedir. Bu üç mod şifrelenmemiş mod, Rivest şifreleme 4 (RC4) algoritması ile şifrelenmiş mod ve RC4'ün geliştirilmesi ile şifrelenmiş moddur. Bu çalışmada RC4 algoritmasının geliştirilmesine ileri Rivest şifreleme 4 (ARC4) adı verilmiştir. Üç modun kullanılması verilerin önemine ve çevresel tehlikelere bağlıdır. Sonuçlar, RC4 ile karşılaştırıldığında ARC4'ün daha iyi olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, veri iletiminde ARC4 kullanıldığında ve yeni algoritma yapısı hakkında bilgi sahibi olunduğunda bir saldırgan tarafından şifresinin çözülmesi oldukça zordur. Tasarlanan robot kol test aşamasında yakalama, kaldırma, taşıma, indirme, açma ve bırakma işlemlerini gerçekleştirmiştir. Gerçekleştirilen sistemdeki şifreleme, sistemimize bir saldırgan eklenerek test edilmiş, şifreleme kullanıldığında saldırgandan herhangi bir yanıt alınamamıştır.

Abstract:
Wireless technology transmits data without wires, using signals such as radio waves, light, or sound. Common examples of wireless technology include cell networks, Wireless Fidelity (Wi-Fi), and Bluetooth. Most devices use Wi-Fi to access the Internet. The increasing number of wireless devices consumes the bandwidth of radio waves. This has led to the development of Light Fidelity (Li-Fi), a revolutionary technology that uses light for data transmission. Li-Fi offers high speeds, and security, and avoids radio wave interference. This makes it ideal for factories and power plants with abundant radio waves.  Li-Fi technology is utilized in industrial automation because Li-Fi technology can provide faster data rate connectivity than Wi-Fi technology. Although Li-Fi technology has a security feature because data transmitted using Li-Fi technology remains limited by barriers and walls, there is still a risk of data leaking through holes or windows in the wall. This issue might be mitigated by using encryption algorithms, but the hacker is aware of all encryption techniques. Therefore, when a new system is established, a new algorithm that the hacker is unaware of needs to be developed. This security problem increases especially when using Li-Fi technology in factories that handle hazardous materials or perform delicate tasks. This work proposes to design and implement Li-Fi technology to control a robotic arm that is used in the industry field where the data is transmitted in three modes. The three modes are unencrypted mode, encrypted mode by the Rivest Cipher 4 (RC4) algorithm, and encrypted mode by the development of RC4. The development of the RC4 algorithm in this work is called Advanced Rivest Cipher 4 (ARC4). The using three modes depends on the importance of data and the environmental dangers. The results indicated that ARC4 is the best when compared with RC4. Consequently, the transmitted data is hard for a hacker to decrypt when using ARC4, and knowledge of the new algorithm structure. The designed robotic arm performed catching, lifting, moving, downing, opening, and abandoning in the testing phase. The encryption in the implemented system was tested by adding a hacker to our system, where there was no response from the hacker when using encryption.