Probabilistik şifreleme

Probabilistik kriptosistem  şifreleme algoritması içinde rastgeleselliğin kullanımıdır böylece aynı mesaj birçok kez şifrelendiğinde genel olarak farklı şifreli metinler üretecektir.

Probabilistik şifreleme terimi tipik olarak açık anahtar şifreleme algoritmalarına referans olarak kullanılmıştır ancak çeşitli simetrik anahtar şifreleme algoritmaları aynı özelliği başarabilir (mesela blok şifreleyiciler şifreleyici blok zinciri modunda kullanıldığında). Anlamsal olarak güvenli olması için, yani düzmetin hakkındaki kısmi bilgiyi bile hasımdan saklamak için, bir şifreleme algoritması probabilistik olmalıdır.

Probabilistik şifreleme özellikle açık anahtar kriptografi kullanıldığında önemlidir. Varsaylım hasım şifreli metni gözlemleyebilsin ve düz metnin ya Evet ya da Hayır olduğundan şüphelensin veya düz metnin [Calais saldırısı] olabileceğini sezinlesin. Bir belirlenimci veya deterministik şifreleme algoritması  kullanıldığında hasım basitçe alıcının açık anahtarı altında kendi tahminlerinin her birini şifrelemeyi deneyebilir ve her bir sonucu hedef şifreli metinle karşılaştırır. Bu atakların üstesinden gelmek için, açık anahtar şifreleme şemaları rastgeleleliğin bir elamanını kapsayacak şekilde  her bir düz metni mümkün olduğunca çok sayıda şifreli metinle eşleştirmeyi garanti etmelidir.

Belirlenimci şifreleme yöntemini  probabilistik  şifreleme yöntemine dönüştürmeye sezgisel bir  yaklaşım basitçe deterministik algoritmayla şifrelemeden önce rastgele bir string ile düz metni genişletmektir. Buna karşın, deşifreleme, deterministik  algoritmaya başvurmayı ve rastgele eklemeyi yok saymayı içermektedir. Bununla birlikte  bu kaba kuvvet yaklaşımına başvuran önceki yöntemler bazı deterministik şifreleme yöntemleri içindeki sınırlamalar yüzünden kırılmıştır. Optimal asimetrik şifreleme ekleme (OAEP) gibi teknikler rastgele eklemeyi herhangi bir tek yönlü fonksiyon permütasyonu kullanarak güvenli olan bir tarzda düz metnin içerisine entegre eder.

İlk kanıtlanabilir güvenli probabilistik açık anahtar şifreleme yöntemi kuadratik kalan probleminin zorluğuna ve açık anahtar boyutuna eşit mesaj genişletme faktörüne dayanılarak   Shafi Goldwasser  ve Silvio Micali, tarafından önerilmiştir.Daha verimli probabilistik algoritmalar Elgamal, Pailier ve rastgele oracle modeli altındaki değişik  yapılardır ve optimal asimetrik şifreleme ekleme(OAEP) içerirler.

Herhangi bir trapdoor permutasyonu kullanarak Probabilistik şifreleme  örneği
 x - tek bit tek bir düzmetin
 f - tekyönlü fonksiyon (deterministik şifreleme algoritması)
 b - tahmini zor bir kökü  f nin
 r - rastgele string

Bu verimsizdir çünkü sadece tek bir bit şifrelendi.Diğer bir deyişle mesaj genişletme faktörü açık anahtar boyutuna eşittir.

Rastgele oracle model içinde probabilistik şifreleme örneği 
 x - düzmetin
 f - tekyönlü fonksiyon (deterministik şifreleme algoritması
 h - random oracle (tipik  implementasyonu açık belirli bir hash fonksiyonu kullanılarak yapılır) 
 r - rastgele string

Kaynakça 
İngilizce Wikipedia

Dış bağlantılar 
 Çanakkale OnSekiz Mart Üniversitesi
 Çanakkale OnSekiz Mart Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği

Şifreleme teorisi
Olasılık teorisi
Elektronik ticaret
Kriptografik algoritmalar
Bilgisayar