Yakın alan haberleşmesi ile güvenli uygulamalar için donanım/yazılım ortak sistem tasarımı ve gerçeklenmesi

Yakın alan haberleşmesi (Near Field Communication - NFC) kısa mesafelerde bilgi alışverişini sağlayan bir kablosuz haberleşme teknolojisidir. Bu haberleşme sisteminin en önemli özelliği cep telefonuna entegre bir biçimde kullanıma olanak sağlamasıdır. Günümüzde yaygınlaşmış cep telefonu kullanımı göz önünde bulundurulduğunda NFC birçok kullanım alanında kullanıcılara daha öncesinde üstlerinde taşımak zorunda oldukları kart veya bilet gibi ödeme ya da geçiş için kullanılan cihazları kullanmadan zaten sürekli yanlarında taşıdıkları bir cep telefonu ile bu işleri yerine getirmelerine imkan vermektedir. Bu teknoloji ülkemiz dâhilinde pek sıklıkla olmasa da hali hazırda birçok ülkede ödeme, ulaşım, kontrollü giriş çıkış gibi birçok uygulama alanında kullanılmaktadır. Ancak NFC'nin kullanıldığı bu uygulamalar güvenlik açısından incelediğinde ve çeşitli saldırılara tabi tutulduğunda sahip olduğu güvenlik açıkları ortaya çıkmaktadır. Literatürde işlenen güvenlik açıkları iki NFC özellikli cihazın arasındaki haberleşmenin dinlenmesi, veri bozulması, veri eklenmesi ve veri değiştirilmesidir. Bu tez çalışmasında söz konusu ataklara karşı NFC özellikli cihazların güvenli bir haberleşme kanalı üzerinden veri aktarmalarına imkan sağlayacak bir sistem tasarımı ve gerçeklemesi yapılmıştır. Tasarımın NFC standartlarına sadık kalınarak yapılması amacıyla öncelikle bir gerçekleme ortamı altyapısı oluşturulmuştur. Bu alt yapı içerisinde bir NFC özellikli cihazın içinde bulunan NFC teknolojisi ile ilişkili alt birimlere karşılık düşecek iki adet haberleşme kartı tasarlanmış ve gerçeklenmiştir. Bu kartlar ile birlikte NFC kontrol birimi için iki adet FPGA geliştirme kartı üzerinde Microblaze işlemcisi kullanılmış ve NFC kontrol birimi yazılım tasarımı yapılmıştır. Yapılan tasarımların entegre edilmesi ile birimler arasında kablosuz NFC veri transfer hattı kurulmuştur. Söz konusu haberleşme kanalının güvenli hale getirilmesi amacıyla donanım / yazılım ortak sistem tasarımı yöntemi ile FPGA üzerinde bir doğrulama protokolü gerçeklenmiştir. Bu aşamada cihazlar arasında NFC bağlantısı kurulmasından önce karşılıklı olarak cihazların doğrulanması ve anahtar paylaşımı gerçekleştirilmiştir. Bu amaç doğrultusunda gerçeklenen donanım kısmında kapı seviyesinde çeşitli kriptografik algoritmalar, yazılım kısmında ise donanım olarak gerçeklenen kriptografik algoritmaların kullanılmasıyla söz konusu doğrulama protokolu gerçeklenmiştir. Sonrasında bu doğrulama protokolü NFC veri transfer akışı ile entegre edilmiş, haberleşme akışı dahilinde aktarılan mesaj, doğrulama protokolünün çalıştırılmasıyla üretilen anahtarlar kullanılarak şifreleme ve şifre çözme işlemlerine tabi tutulmuştur. Bu yol ile NFC özellikli birimler arasında güvenli bir haberleşme kanalı üzerinden veri aktarımı gerçekleştirilmiştir.