Donanım tabanlı rasgele sayı üretecinin gerçekleştirilmesi

Bu tezde, kriptografik uygulamalarda kullanılan Gerçek Rasgele Sayı Üreteci (GRSÜ) ayrıntılı olarak incelenmiş olup literatürde bulunan tasarımların birçoğu tartışılmıştır. Tez çalışmasında ilk olarak GRSÜ'de son işlemin önemi incelenmiştir. Son işlem, gerçek rasgele sayı üreteçlerinde kullanılan entropi kaynaklarının çevresel değişikliklerden etkilenmeleri nedeniyle oluşan zayıf istatistiksel özellikler gidermek amacıyla kullanılmaktadır. İkinci bir avantajı ise yan kanal analizi saldırısına karşı sistemi dirençli hale getirmesidir. Ancak kullanılan son işlemler GRSÜ'den elde edilen çıkış bit oranını düşürmektedir. Bu amaçla çalışmada, literatürdeki Von Neumann, XOR, H son işlem gibi çeşitli son işlem algoritmalarına alternatif olabilecek, GRSÜ'nün veri oranını düşürmeden istatistikî zayıflıkları gideren yeni lojistik haritaya dayalı son işlem algoritması önerilmiştir. Elde edilen sonuçlar mevcut sonuçlar ile karşılaştırıldığında daha iyi sonuçlar elde edilebileceği gösterilmiştir. Lojistik haritanın etkilerini gözlemleyebilmek amacıyla RO tabanlı TRNG yapısı dört farklı senaryo ile gerçekleştirilmiştir. Önerilen sistem EP4CE115F29C7 tabanlı Altera FPGA (Field Programmable Gate Array - Alan Programlanabilir Kapı Dizileri) bordu üzerinde gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre lojistik haritanın son işlem olarak kullanılabileceği gösterilmiştir. Gerçekleştirilen tasarımda çıkış hızı 20Mbit/s olarak elde edilmiştir. Diğer çalışmada ise, Saf Sözde Rasgele Sayı Üreteçlerinin (SRSÜ) güvenliğini ve rasgeliliğini arttırmak amacıyla SRSÜ'nün geçiş ve çıkış fonksiyonuna gerçek rasgele sayı dizisi ek girdi olarak eklenmiştir. Bu amaçla, AES (Advanced Encryption System - Gelişmiş Şifreleme Sistemi) kullanarak tasarlanan saf SRSÜ'lere ek girdi olarak Xilinx FPGA'de Burke Shaw kaotik çekerden elde edilen rasgele bit dizisi eklenerek Hibrit SRSÜ sistemi geliştirilmiştir. Gerçeklenen tasarımlardan elde edilen bit dizilerinin istatistiksel olarak rasgeleliğini test etmek amacıyla National Institute of Standards and Technology (NIST) tarafından yayınlanmış olan NIST 800-22 test paketinin programı C# ortamında yazılmıştır. Elde edilen sonuçlar, gerçekleştirilen tasarımlar için karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Anahtar Kelimeler: Gerçek Rasgele Sayı Üreteci, Son İşlem, Halka Osilatörler, Kaotik Sistemler, İstatistikî Testler