Nesnelerin interneti için hafif siklet kriptoloji algoritmalarına dayalı güvenli haberleşme modeli tasarımı

Nesnelerin İnterneti, algılayıcılar, işleme yeteneği olan ve diğer cihazlarla (İnternet veya diğer şebekeler) veri alışverişi yapan teknolojilere sahip fiziksel nesneleri tanımlar. IoT ağların bir alt kümesi olan kablosuz algılayıcı ağları, verileri algılayan, toplayan ve ileten düğümlerden oluşur. Bu ağlardaki düğümler arasında algılanan ve aktarılan verilerin yüksek hacmi, verilerin güvenli ve el değmeden tutulmasını gerekli kılmaktadır. Bir IoT ağında düğümlerin kaynakları kısıtlı olduğundan, tipik şifreleme algoritmalarının uygulanması maliyetlidir ve verimli değildir. Birçok çözüm, kaynak kısıtlaması olan kablosuz algılayıcı ağlarının güvenlik taleplerini karşılar ve hafif siklet şifreler, uçtan uca güvenlik sağlamak için sofistike çözümlerdir. Bu tez çalışmanın amacı, kablosuz algılayıcı ağlar için uygulama türü, güvenlik düzeyi ve bit hata oranını dikkate alarak geliştirilmiş bir güvenli haberleşme mekanizması sunmaktır. Tez çalışmasında, hafif siklet şifreleme çalışmalarında kullanılmak üzere; AES, PRESENT, LBlock, Skipjack, SIMON, XTEA, PRINCE, Piccolo, HIGHT ve RECTANGLE hafif siklet algoritmaların performans değerlerini şifreleme ve şifre çözme modlarında, bellek kullanımı (RAM ve ROM), enerji ve güç tüketimi, iş çıkarma oranı ve yürütme süresi gibi temel faktörler açısından test edilip ve karşılaştırılmıştır. Cihazlar arası veri iletimi bulut üzerinden şifreleme ve şifre çözme modları dahil olmak üzere gerçekleştirilmiştir. Performans analizi, IoT ortamında Raspberry Pi 3 ve Arduino Mega 2560 kullanarak yapılmıştır. Tez çalışmasında ayrica kablosuz algılayıcı ağlar için uygulama, güvenlik düzeyi ve bit hata oranını dikkate alarak geliştirilmiş bir güvenlik mekanizması sunulmuştur. Kullanıcıya güvensiz veya güvenli haberleşme modlar arasında seçim yapma yeteneği vermek için Zigbee MAC başlığında ayrılmış çerçeve kontrol alanı bitleri kullanılmıştır. Belirli koşullar altında çapraz katmanlı etkileşim mekanizmasını kullanan ağ, AES'den özel kriterler nedeniyle mevcut diğer algoritmalara (RECTANGLE, Fantomas veya Camellia) geçebilir. AES performansı, seçilen algoritmaların performansı ile donanım (MICAz mote) ve simülatör (Riverbed Modeler) ortamlarında farklı senaryolar için, bellek kullanımı, iş çıkarma oranı, batarya tüketimi ve uçtan uca gecikme metrikleri baz alarak, ölçülmüş ve karşılaştırılmıştır. Ayrıca, MQTT-SN mesajlaşma protokolünde uçtan uca şifrelemek için MQTT-SN mesaj paketi formatında 3 rezerve MsgType bit alanı kullanılarak adı geçen 3 algoritma (RECTANGLE, Fantomas ve Camellia) MQTT-SN mesaj paketinde tanımlanıp ve performansları AES'e karşı kıyaslanmıştır. Performans değerlendirmeler, Zolertia Z1 algılayıcı ve Contiki (Cooja) simülatör üzerinden farklı senaryolar için bellek kullanımı, iş çıkama oranı, pil tüketimi ve uçtan uca gecikmeye dayalı olarak karşılaştırılmıştır.