Nesnelerin interneti uygulamalarının güvenliği için hafif sıklet kriptografik algoritmaların analizi ve güvenli akıllı bir platform uygulaması
Analysis of lightweight cryptographic algorithms for iot security and implementation of a secure smart platform
Yazar: FÜSUN YAVUZER ASLAN
Danışman: PROF. DR. MUHARREM TOLGA SAKALLI
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Güvenlik = Security ; Kriptografi = Cryptography ; Nesnelerin interneti = Internet of things

Özet:
Son on yılda, nesnelerin interneti (IoT) kapsamında geliştirilen uygulamalar sensör ve iletişim teknolojilerinin de ilerlemesiyle sessiz ve kademeli olarak hayatımızda yer almaya başlamıştır. Küresel ölçüde, cihazlar ve bağlantılar olarak nitelendirilebilen nesnelerin sayısı insan nüfusundan daha hızlı artmaktadır. Akıllı sayaçlar, sağlık bakımı izleme, taşıma ve paketleme veya varlık izleme gibi artan sayıda M2M uygulaması, cihazların ve bağlantıların büyümesine önemli katkıda bulunmaktadır. Bu kadar hızlı büyüyen nesnelerin interneti ekosistemi ciddi güvenlik açıklarına sahiptir.
Tezin amacı nesnelerin interneti uygulamalarının güvenliğini artırmak için kullanılabilecek hafif sıklet kriptografik algoritmalarının analiz edilmesi ve güvenli bir platform oluşturulmasıdır. Nesnelerin interneti uygulamalarında kullanılan mimari yapılar ve protokoller incelenerek bu bağlamda tehditler belirlenmiştir. Seçilen hafif sıklet kriptografik algoritmalar ile güvenli bir test ortamı oluşturulmuş ve saldırılara karşı test edilmiştir.
Tez 10 bölümden oluşmaktadır. 1. Bölümde, nesnelerin interneti kavramına giriş yapılmıştır. 2. Bölümde, literatürde yer alan nesnelerin interneti mimarileri irdelenmiştir. 3. Bölümde, nesnelerin interneti uygulamalarında kullanılan teknoloji ve protokoller ele alınmıştır. 4. Bölümde, nesnelerin interneti kapsamında meydana gelen siber güvenlik olayları kronolojik olarak listelenmiş ve mevcut tehditler mimariye göre sınıflandırılarak açıklanmıştır. 5. Bölümde, tez içinde kullanılacak iletişim protokolleri anlatılmıştır. 6. Bölümde, nesnelerin interneti uygulamalarında güvenliği sağlamak için kullanılabilecek hafif sıklet kriptografik algoritmalar analiz edilmiştir. 7. Bölümde, seçilen algoritmalar yazılımsal ve donanımsal olarak gerçeklenmiştir. Ayrıca algoritmalar belirlenen senaryoya göre çalıştırılıp enerji ve güç tüketimleri analiz edilmiştir. 8. Bölümde, kriptografik algoritmalar kurulan iletişim test ortamında test edilmiştir. 9. Bölümde, test ortamına sık kullanılan saldırılardan olan ortadaki adam saldırısı düzenlenerek sistemin güvenliği analiz edilmiştir. 10. Bölümde ise sonuçlara ve gelecekte yapılması planlanan çalışmalara yer verilmiştir.

Abstract:
In the last decade, the Internet of Things (IoT) has begun to take place in our lives quietly and gradually due to presence of wireless communication systems. On a global scale, the number of objects that can be described as devices and connections is growing faster than the human population. Every year, new devices in different forms with increasing talent and intelligence are introduced and adopted. An increasing number of M2M applications, such as smart meters, healthcare monitoring, transportation and packaging, or asset tracking, make a significant contribution to the growth of devices and connections. The rapidly growing IoT ecosystem has serious vulnerabilities.
The aim of the thesis is to analyze the lightweight cryptographic algorithms that can be used to increase IoT security and to create a secure platform. The architectural structures and protocols used in IoT have been examined and threats in this context have been identified. A secure test environment with the chosen lightweight cryptographic algorithms has been development and tested against attacks.
The thesis composed of 10 chapters. In chapter 1, IoT concept is introduced. In chapter 2, IoT architectures in the literature are examined. In Chapter 3, the technologies and protocols used in IoT applications are discussed. In Chapter 4, IoT cyber security events are listed chronologically and current threats are classified according to architecture. The Communication protocols to be used in the thesis are explained in Chapter 5. In Chapter 6, lightweight cryptographic algorithms that can be used to provide IoT security have been analyzed. In Chapter 7, chosen algorithms are implemented to software and hardware. In addition, algorithms are testing according to the determined scenario and energy and power consumption are analyzed. In Chapter 8, cryptographic algorithms are tested in the established communication IoT test environment. In Chapter 9, the security of the system was analyzed by attacking the test environment with the "man-in-the-middle attack" which is one of the common attacks. In Chapter 10, the results and future studies are discussed.