Yeni şifreleme algoritmalarının analizi
The analaysis of new crypto algorithms
Yazar: TARIK YERLİKAYA
Danışman: Y.DOÇ.DR. ERCAN BULUŞ
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Bu tezin amacı, günümüzde yaygın olarak kullanılan simetrik ve asimetrik şifrelemealgoritmalarının yapılarının incelenmesi, yakın zamanda oluşturulmuş algoritmalarınincelenerek karşılaştırılması, uygulamalarının gerçekleştirilmesi ve bu algoritmalara karşıyapılan güncel saldırıları tekniklerinin araştırılmasıdır.Tezin giriş kısmı olan birinci bölümünde şifreleme algoritmalarının temel yapıları vesınıflandırılması yapılmıştır. Kriptoloji bilimin önemi üstünde durulmuş ve simetrik veasimetrik şifreleme algoritmalarının temel yapısı verilmiştir.Tezin ikinci bölümünde asimetrik şifreleme algoritmalarının yapısın daha anlaşılırolması için matematiksel teoremler verilmiştir. Asimetrik şifreleme sistemleri için çok önemliolan asal sayı tanımları verilmiştir.RSA şifreleme algoritması günümüzde yaygın olarak kullanılan en önemli asimetrikşifreleme algoritmalarından biridir. Üçüncü bölümde RSA şifreleme algoritmasının yapısıincelenmiş ve Bu algoritmaya karşı yapılan saldırı tekniği incelenmiştir.Tezin dördüncü bölümünde eliptik eğri şifreleme algoritması (ECC) incelenmiştir.Eliptik eğri şifreleme algoritması asimetrik şifreleme algoritmalarının en büyük dez avantajıolan çok büyük asal sayılar kullanmadan daha düşük anahtar değerleriyle aynı güvenliğisağlayan bir algoritmadır. Bu bölümde eliptik eğri şifleme algoritması ve bu algoritmaya karşıyapılan saldırı teknikleri incelenmiştir. Pollard Rho saldırı tekniği ayrıntılı olarakincelenmiştir.Simetrik şifreleme algoritmalarından DES ve AES tezin beşinci bölümündeincelenmiştir. Bu algoritmaların şifreleme ve deşifreleme işlemleri nasıl gerçekleştirdiğiaraştırılmıştır ve AES şifreleme algoritması seçilirken, finalist olan diğer dört algoritmalarbelirli krıterlere göre karşılaştırılmıştır.Tezin altıncı bölümünde, DES ve AES şifreleme algoritmaları kullanılarak resminiçine gömülen şifrelenmiş metinlerin, açık metine göre örtü nesnesi üzerindeki etkilerigösterilmiştir.Son bölümde tezde verilen teorik açıklamaların uygulamaları yapılmış ve hazırlanmışolan yazılım programları, performans analizleri ve sonuçlar verilmiştir. Öncelikle RSAşifreleme algoritmasının programı gerçekleştirilmiş ve sonuçları verilmiştir. RSA şifrelemealgoritmasının kriptanalizi gerçekleştirilmiş ve sayısal örneği verilmiştir. Eliptik eğrişifreleme algoritmasının C++ ta uygulaması gerçekleştirilmiştir. Pollard Rho algoritmasınınakış şeması verilmiş ve eliptik eğri şifreleme algoritmasının kriptanaliz uygulamasıgösterilmiştir. AES şifreleme algoritmasının performans analizi 128, 192, ve 256 bit anahtarkullanılarak sonuçları verilmiştir. Son olarak DES ve AES şifreleme algoritmalarınınSteganografi üzerinde uygulaması ve sonuçları verilmiştir.Anahtar Sözcükler: Asimetrik Şifreleme Algoritmaları, Simetrik Şifreleme Algoritmaları,RSA, Eliptik Eğri Şifreleme, DES(Data Encryption Satandard), AES (Advanced EncryptionAlgorithm), Kriptanaliz, Şifreleme Algoritmalarına SaldırılarYıl: 2006Sayfa: 139Doctorate ThesisTrakya University Graduate School ofNatural and Applied SciencesDepartment of Computer EngineeringABSTRACTThe purpose of this thesis is to examine Symmetric and Asymmetric crypto algorithmsthat are widely used today, examine and compare recent future developed algorithms, realizeapplications and study attack methods done/performed to this algorithms.In first section which is entry of thesis, crypto algorithms' basic structures andclassification are studied. Importance of cryptology science is mentioned and symmetric andasymmetric crypto algorithms' basic structure is given.In thesis second section, for improving comprehension of asymmetric cryptoalgorithms, mathematical theorems are given. Prime numbers' definition which are mostimportant thing for asymmetric cryptology systems are given.Widely used today RSA crypto algorithm is one of most important asymmetricalgorithm. In third section RSA crypto algorithms structure is examined. Attack methodperformed to this algorithm is studiedIn thesis forth section ECC crypto algorithm is examined. ECC is an algorithm whichperforms same security level using small key definitions despite asymmetric algorithms'obligatory for bigger prime number usage. in this section, attack methods performed to thisalgorithm are studied. Pollard rho attack method is examined in detail.In section fifth, DES (Data Encryption Standard) and AES (Advanced EncryptionStandard) algorithms are examined. In the last part of this section, the AES finalists arecompared with certain properties.In the sixth section, a selected sample text was encrypted by using symmetricencryption algorithms AES and DES. The sample text and the two encrypted text using DESand AES are concealed into 24 bit bmp selected image. Selected image was designed usingLSB insertion method. The changes on the cover objects are examined.In the last section, Firstly, application program of RSA crypto algorithms is given inDelphi 6.0. and shown the performance analysis. Attack method on RSA algorithm is shownin program application. Secondly, the program of elliptic curve cryptography and numericalexample are given and example of Pollard Rho algorithm is shown in detail. The software ofAES encryption algorithms is written in C++ and given the performance analysis in the lastsection of the thesis. In the end of the this section, Selected image was designed using LSBinsertion method. The changes on the cover objects are examined while encrypt the plan textwith AES and DES. The application program and the results are given.Keywords: Asymmetric Encryption Algorithms, Symmetric Encryption Algorithms, RSA,Elliptic Curve Cryptography, DES (Data Encryption Standard), AES (Advanced EncryptionAlgorithm), Cryptanalysis, Cryptanalytic Attacks against Encryption AlgorithmsYear: 2006Page: 139

Abstract:
Bu tezin amacı, günümüzde yaygın olarak kullanılan simetrik ve asimetrik şifrelemealgoritmalarının yapılarının incelenmesi, yakın zamanda oluşturulmuş algoritmalarınincelenerek karşılaştırılması, uygulamalarının gerçekleştirilmesi ve bu algoritmalara karşıyapılan güncel saldırıları tekniklerinin araştırılmasıdır.Tezin giriş kısmı olan birinci bölümünde şifreleme algoritmalarının temel yapıları vesınıflandırılması yapılmıştır. Kriptoloji bilimin önemi üstünde durulmuş ve simetrik veasimetrik şifreleme algoritmalarının temel yapısı verilmiştir.Tezin ikinci bölümünde asimetrik şifreleme algoritmalarının yapısın daha anlaşılırolması için matematiksel teoremler verilmiştir. Asimetrik şifreleme sistemleri için çok önemliolan asal sayı tanımları verilmiştir.RSA şifreleme algoritması günümüzde yaygın olarak kullanılan en önemli asimetrikşifreleme algoritmalarından biridir. Üçüncü bölümde RSA şifreleme algoritmasının yapısıincelenmiş ve Bu algoritmaya karşı yapılan saldırı tekniği incelenmiştir.Tezin dördüncü bölümünde eliptik eğri şifreleme algoritması (ECC) incelenmiştir.Eliptik eğri şifreleme algoritması asimetrik şifreleme algoritmalarının en büyük dez avantajıolan çok büyük asal sayılar kullanmadan daha düşük anahtar değerleriyle aynı güvenliğisağlayan bir algoritmadır. Bu bölümde eliptik eğri şifleme algoritması ve bu algoritmaya karşıyapılan saldırı teknikleri incelenmiştir. Pollard Rho saldırı tekniği ayrıntılı olarakincelenmiştir.Simetrik şifreleme algoritmalarından DES ve AES tezin beşinci bölümündeincelenmiştir. Bu algoritmaların şifreleme ve deşifreleme işlemleri nasıl gerçekleştirdiğiaraştırılmıştır ve AES şifreleme algoritması seçilirken, finalist olan diğer dört algoritmalarbelirli krıterlere göre karşılaştırılmıştır.Tezin altıncı bölümünde, DES ve AES şifreleme algoritmaları kullanılarak resminiçine gömülen şifrelenmiş metinlerin, açık metine göre örtü nesnesi üzerindeki etkilerigösterilmiştir.Son bölümde tezde verilen teorik açıklamaların uygulamaları yapılmış ve hazırlanmışolan yazılım programları, performans analizleri ve sonuçlar verilmiştir. Öncelikle RSAşifreleme algoritmasının programı gerçekleştirilmiş ve sonuçları verilmiştir. RSA şifrelemealgoritmasının kriptanalizi gerçekleştirilmiş ve sayısal örneği verilmiştir. Eliptik eğrişifreleme algoritmasının C++ ta uygulaması gerçekleştirilmiştir. Pollard Rho algoritmasınınakış şeması verilmiş ve eliptik eğri şifreleme algoritmasının kriptanaliz uygulamasıgösterilmiştir. AES şifreleme algoritmasının performans analizi 128, 192, ve 256 bit anahtarkullanılarak sonuçları verilmiştir. Son olarak DES ve AES şifreleme algoritmalarınınSteganografi üzerinde uygulaması ve sonuçları verilmiştir.Anahtar Sözcükler: Asimetrik Şifreleme Algoritmaları, Simetrik Şifreleme Algoritmaları,RSA, Eliptik Eğri Şifreleme, DES(Data Encryption Satandard), AES (Advanced EncryptionAlgorithm), Kriptanaliz, Şifreleme Algoritmalarına SaldırılarYıl: 2006Sayfa: 139Doctorate ThesisTrakya University Graduate School ofNatural and Applied SciencesDepartment of Computer EngineeringABSTRACTThe purpose of this thesis is to examine Symmetric and Asymmetric crypto algorithmsthat are widely used today, examine and compare recent future developed algorithms, realizeapplications and study attack methods done/performed to this algorithms.In first section which is entry of thesis, crypto algorithms? basic structures andclassification are studied. Importance of cryptology science is mentioned and symmetric andasymmetric crypto algorithms? basic structure is given.In thesis second section, for improving comprehension of asymmetric cryptoalgorithms, mathematical theorems are given. Prime numbers? definition which are mostimportant thing for asymmetric cryptology systems are given.Widely used today RSA crypto algorithm is one of most important asymmetricalgorithm. In third section RSA crypto algorithms structure is examined. Attack methodperformed to this algorithm is studiedIn thesis forth section ECC crypto algorithm is examined. ECC is an algorithm whichperforms same security level using small key definitions despite asymmetric algorithms?obligatory for bigger prime number usage. in this section, attack methods performed to thisalgorithm are studied. Pollard rho attack method is examined in detail.In section fifth, DES (Data Encryption Standard) and AES (Advanced EncryptionStandard) algorithms are examined. In the last part of this section, the AES finalists arecompared with certain properties.In the sixth section, a selected sample text was encrypted by using symmetricencryption algorithms AES and DES. The sample text and the two encrypted text using DESand AES are concealed into 24 bit bmp selected image. Selected image was designed usingLSB insertion method. The changes on the cover objects are examined.In the last section, Firstly, application program of RSA crypto algorithms is given inDelphi 6.0. and shown the performance analysis. Attack method on RSA algorithm is shownin program application. Secondly, the program of elliptic curve cryptography and numericalexample are given and example of Pollard Rho algorithm is shown in detail. The software ofAES encryption algorithms is written in C++ and given the performance analysis in the lastsection of the thesis. In the end of the this section, Selected image was designed using LSBinsertion method. The changes on the cover objects are examined while encrypt the plan textwith AES and DES. The application program and the results are given.Keywords: Asymmetric Encryption Algorithms, Symmetric Encryption Algorithms, RSA,Elliptic Curve Cryptography, DES (Data Encryption Standard), AES (Advanced EncryptionAlgorithm), Cryptanalysis, Cryptanalytic Attacks against Encryption AlgorithmsYear: 2006Page: 139