Fiziksel kolonlanamaz fonksiyonlar tabanlı gerçek rasgele sayı üretimi ve gerçekleştirilmesi

Rasgele sayılar ve rasgele sayı üreteçlerine olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Rastgele sayılar, özellikle bilgisayar bilimlerinde ve bilgisayar derleyicileri ve şifreleme sistemleri gibi derlenir. Rastgele sayılar, genellikle çekirdek olarak adlandırılan bir başlangıç değerine bazı sayısal işlemler kullanılarak üretilebilir. Ayrıca, belirli bir algoritma, matematiksel formül, önceden belirlenmiş tablolar kullanma veya deterministik bir karaktere sahip olmayan doğal fiziksel olayları kullanma gibi birçok şekilde rastgele sayılar üretebiliriz. Aynı kanal kullanıldığında rastgele sayı oluşturma işlemi tekrarlanabilir. Bu nedenle, rasgele sayı üretecinin çıktısı gerçekten rasgele olmayabilir. Rastgele sayı dizileri, istatistiksel olarak birbirlerinden bağımsız olan ve hiçbir korelasyonu olmayan sayılardan oluştuğu için birçok alanda kullanılır. Rastgele sayı üreteçleri ayrıca bilgisayar simülasyonlarında, sayısal analiz uygulamalarında, istatistiksel analizlerde, Monte Carlo yöntemini kullanan uygulamalarda ve özellikle şifrelemede kullanılmaktadır. Örneğin, kriptografik algoritmaların güvenilirliği rastgele sayı üreteçleri tarafından üretilen sayılara bağlıdır. Bu sayılar istatistiksel olarak rasgele ise, yani son çıktılar önceki çıktılara bakarak belirlenemiyorsa, jeneratör mükemmel istatistiksel özelliklere sahiptir. Başka bir deyişle, uygun şifreleme için doğru Rasgele Sayı Üreticisi (RNG) gerekir. RNG'leri True-RNG'lere ve Pseudo-RNG'lere bölmek mümkündür. Uygulamanın amacına bağlı olarak, bu iki yapıdan biri tercih edilir. Gerçek TRNG'ler gürültü gibi doğal süreçlerin ölçülmesine dayanırken, TRNG'ler sayısal algoritmalar gibi deterministik yöntemler kullanırlar. Gerçek RNG'ler, daha önce şifreleme olarak anılan güvenliğin gerekli olduğu uygulamalarda kullanılırken, RNG'lerin performansının bilgisayar simülasyonlarında kullanılması yeterlidir. Gerçek rasgele sayı üreteçleri olarak kullanılan bu özellikleri sağlayan fiziksel klonlanamayan fonksiyonlar, üretim sürecindeki kontrol edilemeyen varyasyonlar nedeniyle talaşa özgü ve benzersiz çıktılar üreten yapılardır. Bu tezde, Fiziksel Klonlanamayan Fonksiyonlara Dayalı Gerçek Rasgele Sayıların Üretilmesi ve Gerçekleştirilmesi sunulmaktadır. Her iki PUF yapısı da FPGA'da yapıldı ve üretilen sayılar NIST test takımı ile test edildi. Testlerden başarılı sonuçlar alınmıştır. Bu çalışmanın 2. bölümünde rastgele sayıların tanımı ve sınıflandırılması, mevcut kullanım alanları ve rastgele sayılarla ilgili incelemeler, 3. Bölüm ise PUF mimarisini gösterir. Bölüm 4'te Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST-Testi), 5. bölümde PUF mimarileri ve bunların FPGA ortamında uygulanması tartışılmış ve sonuç kısmında kısa bir değerlendirme verilmiştir.