Akış şifreleme algoritmalarının karşılaştırmalı olarak incelenmesi

Akış şifreleme yöntemi, simetrik anahtar şifreleme yöntemlerinden olup bilgi güvenliğinin önemli olduğu alanlarda kullanılan bir şifreleme yöntemidir. Özellikle askeri ve haberleşme alanlarında güvensiz bir kanaldan, kritik bilginin güvenli bir şekilde iletilmesini sağlamak amacıyla geliştirilmiştir. LFSR ve PRNG tabanlı algoritmalar ile mobil cihaz ve baz istasyonu arasındaki veri iletişimi, anahtar dizisi üretme, Monte Carlo benzetimleri, internet trafiğini koruma (SSL/TLS), kablosuz ağ güvenliğini sağlama (WEP) gibi alanlarda akış şifreleme yöntemi kullanılmaktadır.Bu tez çalışması kapsamında, akış şifreleme yöntemleri karşılaştırmalı olarak incelenmiş, yaygın olarak kullanılan LFSR ve PRNG tabanlı algoritmaların çalışma prensipleri araştırılmıştır. Akış şifreleme algoritmalarından; LFSR tabanlı A5/1, A5/2, RC4 algoritmaları ve PRNG tabanlı Blum Blum Shub, LCG, ICG, Mersenne Twister algoritmaları MATLAB ortamında programlanmış ve uygulanmıştır. Bu algoritmaların çıktıları; Frekans, Koşum, Spektral (Ayrık Fourier Dönüşümü) ve Ki-Kare testi gibi istatistiksel yöntemlerle test edilmiştir. LFSR ve PRNG tabanlı akış şifreleme algoritmaları tarafından üretilen dizilerin istatistiksel karakteristikleri gözlemlenmiş ve algoritmalarda kullanılan parametrelerin test sonuçlarına etkileri değerlendirilmiştir. Test sonuçları incelenerek, akış şifreleme algoritmalarının uygulanması sırasında dikkat edilmesi gereken hususlar vurgulanmıştır.
Stream ciphering is a cryptographic method that is used in areas where information security is crucial. It is specifically developed for transmitting critical information in military and telecommunication applications where insecure communication channels are used. Stream ciphering is used in applications as LFSR and PRNG based algorithms, data encryption between mobile and base station communications, keystream generation, Monte Carlo simulation, internet security (SSL/TLS) and wireless network security (WEP).In this thesis, stream ciphering methods are comparatively investigated. LFSR and PRNG based algorithms that are used with stream ciphering methods are analyzed. LFSR based algorithms such as A5/1, A5/2, RC4 and PRNG based algorithms such as Blum Blum Shub, LCG, ICG, Mersenne Twister are programmed and implemented in MATLAB. The outputs of the algorithms implemented are tested via statistical methods such as Frequency Test, Runs Test, Spectral Test (Discrete Fourier Transform) and Chi Square Goodness of Fit Test. Statistical characteristics of the outputs of the algorithms are observed. The algorithm specific parameters that specify the nature of the random output are tailored and the corresponding changes in test results are evaluated. Key aspects of stream ciphering algorithms are emphasized by utilizing the test results.
159