Nesnelerin İnterneti Kavramına Yönelik Ulusal Hafif Sıklet Kriptografi Yazılım Çerçevesi Geliştirilmesi


Soysal G. (Yürütücü), Yılmaz A. E., Kalaycıoğlu A., Ölmez O.

TÜBİTAK Projesi, 2018 - 2020

  • Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
  • Başlama Tarihi: Nisan 2018
  • Bitiş Tarihi: Temmuz 2020

Proje Özeti

İnternete bağlı, sınırlı kapasiteye sahip cihazların oluşturduğu Nesnelerin İnterneti (Internet of Things - IoT) ya da “Akıllı Nesneler” ağı olarak bilinen yeni hesaplama ortamları günümüzde hızla gelişmektedir. Tüm Dünya’da Internet’e bağlanabilen toplam cihaz sayısı 2016 yılı itibarı ile 20 milyarı aşmış olup bu sayının 2020 yılında 50 milyara ulaşacağı öngörülmektedir. Bu ortamları oluşturan nesnelerin temel ortak özellikleri; tekil isme sahip olma, internete bağlanabilme ve sensörlü olma olup,  bu cihazlara dünyanın her yerinden erişilebilmekte ve kontrol edilebilmektedir. Günümüzde bu tür cihazlar hayatın her alanında yer almakta ve bu cihazların kullanıcıları ile bağlı oldukları yerel ağlar için güvenliği sağlamak zor bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır.

 

Önerilen projede problemin çözümüne yönelik ulusal hafif sıklet kriptografi yazılım çerçevesi geliştiriliyor olup, bu kapsamda:

-     ISO/IEC 29192 standardında anılan PRESENT blok şifreleme, TRIVIUM dizi şifreleme, ELLI asimetrik doğrulama ve Lesamnta-LW yöntemlerinin yazılım uygulamaları gerçekleştirilecektir.

-     TRIVIUM dizi şifreleme yönteminin FPGA üzerinde donanım uygulaması gerçekleştirilecektir.

-     Bir adet özgün dizi şifreleme yöntemi geliştirilip, hem yazılım hem donanım uygulaması gerçekleştirilecektir.

-     Geliştirilecek tüm yazılım/donanım uygulamalarının test ve doğrulama faaliyetleri, yine proje kapsamında kurulacak Akıllı Bina Test Platformu üzerinde gerçekleştirilecektir.

-     Geliştirilecek tüm yazılım uygulamaları ASELSAN A.Ş.’nin profesyonel telsiz ailesi üzerinde 10 telsizden oluşan bir kümede çalıştırılıp başarımı incelenecektir.

 

Özgün dizi şifreleme yönteminin hafif sıklet (düşük işlemci gücü ve hafıza, hız, vb.) gereksinimlerini sağlaması adına, Doğrusal Geri Beslemeli Kaydırmalı Yazmaç (LFSR), Taramalı Tablo ve Azaltan Üreteç gibi kolay gerçekleştirilebilir, basit ancak etkin yapı taşları içermesi öngörülmektedir. Algoritmanın başarım ve dayanıklılığının test edilmesinde; ayırt edici saldırı, cebirsel saldırı, tahmin et ve belirle saldırısı, böl ve fethet saldırısı, korelasyon saldırısı ve yan kanal analizi saldırısı gibi yöntemler seçilmiş açık-şifreli mesaj çiftleri üzerinden gerçekleştirilecek, ayrıca NIST Test Suite içerisinde tanımlı 15 adet istatistiksel test Monte Carlo yaklaşımları ile uygulanacaktır.

 

Proje çıktılarının:

1)         ISO/IEC 29192 Standardına Uyumluluk

2)         Tümleşik Güvenlik Çözümü Sağlanması

3)         Özgün Hafif Sıklet Dizi Şifreleme Yöntemi Geliştirilmesi

4)         TRL4 Seviyesine Ulaşılması

5)         Sanayide Mevcut Bir Sisteme Uygulama

açılarından özgün değer arz edeceği öngörülmektedir.

 

Önerilen proje ile elde edilecek sonuçlar/çıktılar, 1003-BIT-BGUV-2017-1 Kriptoloji Çağrı Metni içerisindeki aşağıdaki maddelerin sağlanmasına yöneliktir:

“a) Kriptoloji uygulamaları geliştirilmesi

- Yaygın şifreleme algoritmalarının kısıtlı kaynaklar (düşük güç, işlemci, hafıza) altında çalışmak üzere gerçeklenmesi

- Güvenliği ve gizliliği koruyucu iletişim (metin, ses, görüntü) uygulamaları geliştirilmesi (mobil, masaüstü, özel donanım)

- İki veya daha çok kişinin yer aldığı protokollerde (hesaplama, takas, bilgi dağıtımı, vs.) güvenliği ve gizliliği koruyan yeni kriptolojik çözümler geliştirilmesi ve bunların gerçeklenmesi

  d) Donanımsal kriptografik çözümler geliştirilmesi

- Gömülü sistemler üzerinde hızlı, verimli ve güvenli kriptografik algoritmalar ve yazılımlar gerçeklenmesi”

 

24 ay sürecek proje, Ankara Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ve Matematik Bölümü araştırmacılarından oluşan bir ekip tarafından yürütülecek olup, proje kapsamında 4 adet yüksek lisans bursiyeri ve 2 adet lisans bursiyeri görev alacaktır.

İnternete bağlı, sınırlı kapasiteye sahip cihazların oluşturduğu Nesnelerin İnterneti (Internet of Things - IoT) ya da “Akıllı Nesneler” ağı olarak bilinen yeni hesaplama ortamları günümüzde hızla gelişmektedir. Tüm Dünya’da Internet’e bağlanabilen toplam cihaz sayısı 2016 yılı itibarı ile 20 milyarı aşmış olup bu sayının 2020 yılında 50 milyara ulaşacağı öngörülmektedir. Bu ortamları oluşturan nesnelerin temel ortak özellikleri; tekil isme sahip olma, internete bağlanabilme ve sensörlü olma olup,  bu cihazlara dünyanın her yerinden erişilebilmekte ve kontrol edilebilmektedir. Günümüzde bu tür cihazlar hayatın her alanında yer almakta ve bu cihazların kullanıcıları ile bağlı oldukları yerel ağlar için güvenliği sağlamak zor bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır.

 

Önerilen projede problemin çözümüne yönelik ulusal hafif sıklet kriptografi yazılım çerçevesi geliştiriliyor olup, bu kapsamda:

-     ISO/IEC 29192 standardında anılan PRESENT blok şifreleme, TRIVIUM dizi şifreleme, ELLI asimetrik doğrulama ve Lesamnta-LW yöntemlerinin yazılım uygulamaları gerçekleştirilecektir.

-     TRIVIUM dizi şifreleme yönteminin FPGA üzerinde donanım uygulaması gerçekleştirilecektir.

-     Bir adet özgün dizi şifreleme yöntemi geliştirilip, hem yazılım hem donanım uygulaması gerçekleştirilecektir.

-     Geliştirilecek tüm yazılım/donanım uygulamalarının test ve doğrulama faaliyetleri, yine proje kapsamında kurulacak Akıllı Bina Test Platformu üzerinde gerçekleştirilecektir.

-     Geliştirilecek tüm yazılım uygulamaları ASELSAN A.Ş.’nin profesyonel telsiz ailesi üzerinde 10 telsizden oluşan bir kümede çalıştırılıp başarımı incelenecektir.

 

Özgün dizi şifreleme yönteminin hafif sıklet (düşük işlemci gücü ve hafıza, hız, vb.) gereksinimlerini sağlaması adına, Doğrusal Geri Beslemeli Kaydırmalı Yazmaç (LFSR), Taramalı Tablo ve Azaltan Üreteç gibi kolay gerçekleştirilebilir, basit ancak etkin yapı taşları içermesi öngörülmektedir. Algoritmanın başarım ve dayanıklılığının test edilmesinde; ayırt edici saldırı, cebirsel saldırı, tahmin et ve belirle saldırısı, böl ve fethet saldırısı, korelasyon saldırısı ve yan kanal analizi saldırısı gibi yöntemler seçilmiş açık-şifreli mesaj çiftleri üzerinden gerçekleştirilecek, ayrıca NIST Test Suite içerisinde tanımlı 15 adet istatistiksel test Monte Carlo yaklaşımları ile uygulanacaktır.

 

Proje çıktılarının:

1)         ISO/IEC 29192 Standardına Uyumluluk

2)         Tümleşik Güvenlik Çözümü Sağlanması

3)         Özgün Hafif Sıklet Dizi Şifreleme Yöntemi Geliştirilmesi

4)         TRL4 Seviyesine Ulaşılması

5)         Sanayide Mevcut Bir Sisteme Uygulama

açılarından özgün değer arz edeceği öngörülmektedir.

 

Önerilen proje ile elde edilecek sonuçlar/çıktılar, 1003-BIT-BGUV-2017-1 Kriptoloji Çağrı Metni içerisindeki aşağıdaki maddelerin sağlanmasına yöneliktir:

“a) Kriptoloji uygulamaları geliştirilmesi

- Yaygın şifreleme algoritmalarının kısıtlı kaynaklar (düşük güç, işlemci, hafıza) altında çalışmak üzere gerçeklenmesi

- Güvenliği ve gizliliği koruyucu iletişim (metin, ses, görüntü) uygulamaları geliştirilmesi (mobil, masaüstü, özel donanım)

- İki veya daha çok kişinin yer aldığı protokollerde (hesaplama, takas, bilgi dağıtımı, vs.) güvenliği ve gizliliği koruyan yeni kriptolojik çözümler geliştirilmesi ve bunların gerçeklenmesi

  d) Donanımsal kriptografik çözümler geliştirilmesi

- Gömülü sistemler üzerinde hızlı, verimli ve güvenli kriptografik algoritmalar ve yazılımlar gerçeklenmesi”

 

24 ay sürecek proje, Ankara Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ve Matematik Bölümü araştırmacılarından oluşan bir ekip tarafından yürütülecek olup, proje kapsamında 4 adet yüksek lisans bursiyeri ve 2 adet lisans bursiyeri görev alacaktır.