Hibrit veri sıkıştırma algoritmalarının geliştirilmesi ve pratik uygulamaları

Son yılların en önemli problemleri hiç şüphesiz verilerin yüksek boyutu ve güvensiz ağlar üzerinden uzaklara iletilmesi ya da depolanmasıdır. Bu problemlerin üstesinden gelmek için genellikle sıkıştırma ve şifreleme algoritmaları kullanılmaktadır. Günümüzde şifreleme için kullanılan yaklaşımlardan biri, blok şifreleme algoritmalarıdır. Blok şifreleme algoritmalarında karıştırma gereksinimini sağlamak için en önemli kriptolojik bileşenlerden biri yer değiştirme kutularıdır (s-box). Çünkü s-box 'lar doğrusal olmayan yapılar olup, bu sayede diferansiyel kriptanalize karşı algoritmayı dirençli hale getirmektedir. Bu yüzden s-box 'ın doğrusal olmama değeri ne kadar yüksek olursa o kadar saldırılara karşı dirençli olacaktır. Kaos tabanlı s-box yapılarının en önemli dezavantajı doğrusal olmama özelliğinin matematiksel temelli s-box yapılarına göre düşük olmasıdır. Bu tez çalışmasında ilk olarak kaos tabanlı s-box yapılarının doğrusal olmama değerlerinin arttırılması için yedi farklı yaklaşım önerilmiştir. Bu yaklaşımların tamamında s-box 'ların performansı iyileştirilmiştir. JPEG algoritmasının birçok platformda yaygın olarak kullanılmasından dolayı önemi yadsınamaz bir gerçektir. Ancak, kullanıcıların daha fazla veri depolama ve daha hızlı veri iletimi/işleme ihtiyaçlarını karşılamaya yönelik yapılabilecek iyileştirmeler dijital dönüşümle birlikte ivme kazanmıştır. Bu çalışmalardan niceleme tabloları algoritmanın başarısını etkileyen kritik bir bileşen olduğundan bu alandaki iyileştirme çalışmaları farklı niceleme tablolarının tasarımına odaklanmıştır. Bu çalışmada farklı niceleme tabloları oluşturmak için ilk kez kaotik sistemler temel alınarak bir yöntem önerilmiştir. Önerilen yöntem basit bir yapıya sahiptir ve yüksek sıkıştırma oranları elde etmektedir. Yüksek sıkıştırma oranı elde edilmesine rağmen görüntü kalitesinden ödün verilmemesi önerilen yöntemin bir diğer avantajı ve özgün yönüdür. JPEG algoritmasının performansını iyileştirmek için literatürde kullanılan bir diğer yaklaşım, niceleme tablolarının optimizasyon yöntemleri ile üretilmesidir. Önerilen yöntem bu yaklaşımlarla karşılaştırıldığında hesapsal karmaşıklığının daha düşük olması önerilen yöntemin bir diğer avantajı olarak ön plana çıkmaktadır. Bu sonuçlar, nesnelerin interneti, endüstri 4.0 ve yapay zekâ çalışmaları gibi birçok uygulama alanı için gelecekte yapılacak çalışmalarda iyileştirmeler yapılabileceğini, önemli depolama tasarrufları ve daha hızlı veri iletimi/işleme sağlanabileceğini göstermektedir.