Veri şifrelemesinde simetrik ve asimetrik anahtarlama algoritmalarının uygulanması (hybrid şifreleme)

Abstract

VERİ ŞİFRELEMESİNDE SİMETRİK VE ASİMETRİK ANAHTARLAMAALGORİTMALARININ UYGULANMASI(HYBRID ŞİFRLEME)Kerim YILDIRIMAnahtar Kelimeler: Hybrid şifreleme, KEM-DEM yapısı, veri bütünlüğü, sayısalimza, tüm iletişimin kontrolü, geliştirilmiş oturum anahtarı.Özet: Şifrelemede kullanılan simetrik ve asimetrik anahtarlı algoritmalarınbirbirlerine göre avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır. Her ikisinin deavantajlarını birleştiren sistem Hybrid şifreleme olarak adlandırılmaktadır. Hybirdşifrelemede kullanılan değişik yöntemler mevcut olup burada anlatılan çalışmadayeni key encapsulation mechanism (KEM) ve data encapsulation mechanism (DEM)yapıları sunulmuştur.Klasik KEM ve DEM yapısında, bu yapıların herhangi birinde bir zayıflık varsa,herhangi bir kişi her ikisine de aynı anda saldırarak şifreyi kırabilir. Yapılanuygulamada bu tarz bir atağı önlemek için klasik yapıya bir karıştırma algoritmasıeklenmiştir. Bu karıştırma algoritmasında KEM ve DEM öncelikle birleştirilmekte,daha sonra byte'ları permütasyon işlemine tabi tutulmakta ve simetrik anahtarkullanılarak şifrelenmektedir. Burada amaç ikili olan yapıyı tek blok halinedönüştürmektir. Ayrıca uzun süreli olarak kurulacak bir iletişimde kullanılmak üzereyeni bir metot önerilmektedir: Combined KEM-DEM. Combined KEM-DEMmetodu mesaj bütünlüğü ve kimlik kontrolünü geliştirilmiş oturum anahtarı ilesağlamaktadır. Bu metotta, her bir mesaj ayrı bir anahtar ile şifrelenmekte ve tümiletişim trafiği kontrol edilmektedir. RSA algoritmasıyla değişik anahtar uzunlukları(256, 512, ve 1024 bit) kullanılarak yapılan simülasyon göstermiştir ki combinedKEM-DEM metodu, Tag-KEM/DEM [14] ve Fujisaki-Okamoto'nun KEM-DEM[15] metodlarıyla karşılaştırıldığında, şifreleme ve deşifreleme zamanını %40oranında azaltmaktadır.Scrabbled KEM-DEM metodunun simülasyon programı CD'de simulasyon klasörüaltında verilmiştir.

APLICATION OF SYMMETRIC AND ASYMMETRIC ENCRYPTIONALGORITHMS USED IN DATA SECURITY(HYBRID ENCRYPTION)Kerim YILDIRIMKeywords: Hybrid encryption, KEM-DEM structure, message integrity, digitalsignature, whole communication process control, integrated session key.Abstract: Symmetric and asymmetric algorithms which are used for encyption haveadvantages compared to each other. Hybrid encryption combines advantages of bothsymmetric and asymmetric encryption algorithms. There are differant methods usedin hybird encryption and in this thesis new key encapsulation mechanisms (KEM)and data encapsulation mechanisms (DEM) are proposed.In conventional KEM and DEM structure, it is possible that anyone may attack bothKEM and DEM and crack one of them, if any weakness exists in these algorithms. Inorder to prevent such kind of attacks, we propose a scrabble algorithm in whichKEM and DEM are combined and permuted, then encrypted with symmetric keydriving into one block. In addition, for a long term communication between twonodes, we propose a new scheme combined KEM-DEM which provides messageintegrity and sender?s identity control via an integrated session key. In this scheme,each message is encrypted with different symmetric key and whole communicationtraffic is controlled. Simulations made using RSA with different key lengths (256,512, and 1024 bits) show that by employing the combined KEM-DEM scheme,computation times of KEM for the encryption and decryption are reduced by 40%when compared to Tag-KEM/DEM [14] and Fujisaki-Okamoto?s KEM-DEM [15]schemes.The simulation program for scrabbled KEM-DEM scheme is given in the simulasyonfolder in the CD.