LALE: Yeni bir hafif siklet blok şifreleme algoritması tasarımı

Teknolojide son dönemde yaşanan büyük gelişmeler ile veri güvenliğini sağlamak önemli bir sorun haline gelmiştir. Tarihi çok eskiye dayanan Kriptoloji bilimi, insanların güvenli bir şekilde haberleşmesi, veri aktarması ya da verileri depolaması için ortaya çıkmış bir bilim dalıdır. Geliştirilen şifre sistemlerin en temel amacı gizliliği önem arz eden verileri saklamak ya da iletmektir. Bugüne kadar veri güvenliğini sağlamak için birçok tarihi ve modern şifre sistemleri tasarlanmıştır. Geleneksel şifreleme algoritması olarak bilinen bu şifreleme sistemleri kaynak yönünden zengin cihazlarda, büyük verilerin şifrelenmesinde kullanılır. Ancak bu algoritmalar IOT gibi kaynak yönünden kısıtlı cihazlar için enerji tüketimi anlamında kullanıma uygun değildir. Bu durumda Hafif kriptografi etkili bir çözümdür. Hafif kriptografi algoritmaları, kaynak kısıtlı cihazlarda ihtiyaç duyulan performans ve güvenliği sağlayan şifreleme sistemleridir. Bugüne kadar geliştirilmiş Hafif kriptografi sistemleri incelendiğinde, sistemlerde farklı tasarım yöntemleri tercih edildiği, bu sebeple birbirinden farklı performans ve güvenlik özelliklerine sahip sistemler elde edildiği gözlemlenmiştir. Genel olarak bir şifreleme sisteminin tasarımında, bu sistemlerin en önemli kullanım sebebi olan güvenlik ön planda tutulmaya çalışılır. Ancak Hafif kriptografi şifreleme sistemlerinin daha çok küçük cihazlar için geliştirilmesi ve bu cihazların kaynak yönünden kısıtlı olmaları nedeniyle böyle cihazlarda güvenliği sağlamanın yanında hızlı olması ve enerji tüketiminin en az seviyede olmasını sağlamak gerekmektedir. Bugüne kadar geliştirilen Hafif şifre sistemleri de bu amaçla tasarlanmıştır. Ancak yapılan performans ve güvenlik ölçümleri karşılaştırması sonuçlarına göre sistemlerin yeterli güvenlik seviyesini sağlarken performans açısından iyi olmadığı ya da performans açısından iyi durumda iken güvenlik yönünden zayıf olduğu ortaya çıkmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı, Nesnelerin İnterneti (IOT) gibi kaynak kısıtlı cihazlarda güvenliği sağlayan, performans açısından iyi olan yeni bir Hafif şifre sistemi tasarlamak ve ölçümlerini yapmaktır. Bilinen en güçlü analitik saldırı çeşitlerinden biri olan diferansiyel kriptanaliz, İntegral saldırısı ve Kendine benzerlik saldırısı yapılarak LALE'nin güvenlik ölçümleri yapılmıştır. Yeni şifre sistemi, bu saldırılara karşı oldukça güvenlidir. Sistemin güvenliğinde önemli rolü olan S-box katmanının tasarımı için DNA şifreleme tabanlı yepyeni bir yöntem geliştirilmiştir ve bu yöntem ile yeni bir 4x4 S-box tasarlanmıştır. Yeni Hafif şifre sistemi tasarımımızın yazılım uygulaması yapılarak şifreleme ve deşifreleme süreleri ve RAM ölçümleri yapılmışıtır. Buna göre LALE, AES gibi bilindik diğer şifre sistemlerine göre daha hızlıdır.