Lav lambası temelli entropi kaynağı kullanılarak kriptolojik ikamekutusu tasarımı
Cryptographic substitution box design using entropy source based onlava lamp
Yazar: ÖMER KAYA
Danışman: DOÇ. DR. FATİH ÖZKAYNAK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Teknolojik gelişmeler ile birlikte nesnelerin interneti gibi farklı platformlardan çok büyük miktarda veri elde edilmiştir. Ardından büyük veri olarak adlandırılan bu veri kümesinden yapay zeka teknikleri aracılığı ile bilgi çıkarım süreci hız kazanmıştır. Dolayısı ile dijitalleşen hayatlarımızın yeni petrolü olarak nitelendirilen verinin güvenliğinin nasıl sağlanabileceği herkesin gündemini işgal eden sıcak bir probleme dönüşmüştür. Rasgelelik, güvenli şifreleme için son derece önemlidir. Verileri şifrelemek için kullanılacak her yeni anahtarın gerçekten rasgele olması gerekir. Bu sayede bir saldırgan anahtarı anlayamaz ve verilerin şifresini çözemez. Ancak öngörülemeyen şifreleme anahtarları oluşturmak için gereken rasgele verileri üretmek zor bir süreçtir. Lav lambaları sürekli olarak rasgeledir. Bir lav lambasındaki "lav" asla aynı şekli iki kez almaz ve sonuç olarak bir lav lambası grubunu gözlemlemek rasgele veriler için harika bir kaynaktır. Ancak güvenli bir entropi kaynağına sahip olmak tek başına yeterli değildir. Asıl önemli olan bu entropi kaynağının nasıl kullanılacağı ile ilişkilidir.
Tez çalışmasının araştırma sorusu güçlü bir entropi kaynağını (bu yerel entropi kaynakları tehlikeye girse bile) güvenli rasgeleliğe erişmesini sağlayabilecek bir yaklaşımın geliştirilip geliştirilemeyeceğidir. Yapılan ön çalışmalar sonucunda elde edilen başarılı çıktılar bu hipotezi doğrular niteliktedir. Geliştirilen yaklaşımın özgün yönü herhangi bir gürbüz entropi kaynağına doğrusal olmayan dönüşümler uygulayarak rasgelelik çıkarımı yapılabilecek olmasıdır.
.
Anahtar Kelimeler: Şifreleme, Anahtar üreteci, Rasgelelik

Abstract:
With the technological developments, huge data has been obtained from different platforms such as the internet of things. The process of extracting information from this data set, called big data, through artificial intelligence techniques has accelerated. Therefore, how to ensure the security of data, which is described as the new oil of our digitalized lives, has turned into a hot problem that occupies everyone's agenda. Randomness is extremely important for secure encryption. Each new key that will be used to encrypt the data must be truly random. In this way, an attacker cannot understand the key and decrypt the data.
However, generating the random data required to generate unpredictable encryption keys is a difficult process. Lava lamps are constantly random. The "lava" in a lava lamp never takes the same shape twice, and as a result, observing a group of lava lamps is a great source of random data. But having a safe source of entropy is not enough by itself. The main thing is related to how this entropy source will be used.
The research question of the thesis work is whether an approach can be developed that can enable a strong source of entropy (even if these local entropy sources are compromised) to secure randomness. The successful outputs obtained as a result of the preliminary studies confirm this hypothesis. The unique aspect of the developed approach is that randomness inference can be made by applying nonlinear transformations to any robust entropy source.

Keywords: Encryption, Key Generation, Randomness