Notes

Kriptoloji

Kriptoloji, şifre bilimidir. Çeşitli iletilerin, yazıların belli bir sisteme göre şifrelenmesi, bu mesajların güvenlikli bir ortamda alıcıya iletilmesi ve iletilmiş mesajın deşifre edilmesidir.

Günümüz teknolojisinin baş döndürücü hızı göz önüne alındığında, teknolojinin gelişmesiyle birlikte ortaya çıkan güvenlik açığının da taşıdığı önem ortaya çıkmaktadır. Kriptoloji; askerî kurumlardan, kişiler arası veya özel devlet kurumları arasındaki iletişimlerden, sistemlerin oluşumunda ve işleyişindeki güvenlik boşluklarına kadar her türlü dalla alakalıdır. Kriptoloji=Kriptografi + Kriptoanaliz Kriptoloji bilmi kendi içerisinde iki farklı branşa ayrılır Kriptografi ; şifreleri yazmak ve Kriptoanaliz ;şifreleri çözmek ya da analiz etmek. Kriptoloji, çok eski ve renkli bir geçmişe sahiptir.Tarihten günümüze kadar, bazı şifreleme teknikleri şunlardır:

Sezar şifrelemesi
Rotor makinesi (Enigma)
Açık anahtarlı şifreleme
Çırpı fonksiyonları
Veri gizleme teknikleri


Kriptoloji Tarihi

Kriptografinin Türkçe adı şifre yazımıdır. Kriptografi Yunanca gizli anlamına gelen “kriptos” ve yazı anlamına gelen “graphi” dan türetilmiştir. Kriptoloji ise şifre bilimidir. Kriptografi bilgi güvenliği ile uğraşır, Kriptoanaliz güvenli bilginin kırılması başka bir deyişle kriptografinin tam karşıtıdır. Kriptoanalistler genelde şifre çözmeye dayalı çalışırlar. Kriptoloji bir matematik bilimidir ve genelde sayılar teorisi üstüne kuruludur.

İlk kriptolog, 4000 yıl önce yaşamış Mısırlı bir kâtiptir. Efendisinin hayatını anlatırken hiyeroglifleri şifrelenmiş bir şekilde oluşturmuştu ve bazı hiyeroglifler daha önce hiç kullanılmamıştı.

Kriptografi, bu şekilde başlamasına karşın, hayatının ilk 3000 yılında neredeyse hiç gelişemedi. Dünyanın farklı farklı yerlerinde bağlantısız bir şekilde en temel biçimde kullanılmıştı ancak medeniyetlerin yıkılışıyla sonraki adımlara geçilememişti.

Dönemin en önde uygarlığı olan Çin'de ise yazının şifresiz yazılmasının bile çok zor olması nedeniyle kriptografi hiç gelişemedi.

Daha sonraları (M.Ö 5. - 6. yüzyıl) askeri istihbaratta gizlilik gerekmesi nedeniyle, kriptografi askeri alana girdi. Askeri alandaki ilk kriptograflar Spartalılardır.

Nasıl Çalışır?

Kriptoloji algoritmaları tamamen matematiksel fonksiyonlardan oluşur. Örneğin Sezar şifresinde A harfi yerine D, B harfi yerine E kullanılmıştır... ve bu şekilde devam etmektedir. Bu da demek oluyor ki algoritma gördüğü her harf yerine alfabede ona karşılık gelen harfin üç ilerisindeki harfi getirerek şifrelenmiş (kriptolu) metni oluşturmuş oluyor. İlk zamanlarda kriptolu metinlerin güvenliği için şifreleme ve deşifreleme algoritmaları saklı tutulurdu ve gizli bir anahtar bulunurdu. Fakat günümüzde kriptolojinin güvenliğinden bahsedecek olursak. Algoritma bilinse dahi yazı metninin çözülmemesi gerekir. Burada da devreye açık anahtarlı kripto algoritmaları girmektedir. Bunlar bir Public Key (genel anahtar) –ki bu herkesin görebileceği bir anahtar. (Secret Key) bu da sadece yazının çözülmüş (deşifrelenmiş) halini elde etmeye yarayacak olan anahtardır.

Algoritma Nedir?

Algoritma, matematikte ve bilgisayar biliminde bir işi yapmak için tanımlanan, bir başlangıç durumundan başladığında, açıkça belirlenmiş bir son durumunda sonlanan, sonlu işlemler kümesidir. Yani belli bir problemi çözmek veya belirli bir amaca ulaşmak için çizilen yola algoritma denir. Genellikle programlamada kullanılır ve tüm programlama dillerinin temeli algoritmaya dayanır. Aynı zamanda algoritma tek bir problemi çözecek davranışın, temel işleri yapan komutların veya deyimlerin adım adım ortaya konulmasıdır ve bu adımların sıralamasına dikkat edilmelidir. Bir problem çözülürken algoritmik ve sezgisel (herustic) olmak üzere iki yaklaşım vardır. algoritmik yaklaşımda da çözüm için olası yöntemlerden en uygun olan seçilir ve yapılması gerekenler adım adım ortaya konulur. Algoritmayı belirtmek için ; metinsel olarak düz ifade ve akış diyagramı olmak üzere 2 yöntem kullanılır. Algoritmalar bilgisayarlar tarafından işletilebilirler.

Bigisayar algoritmasına örnek verelim. Kullanıcının girdiği dört sayının ortalamasını görüntüleyen algoritmayı yazalım.


A0 --> Başla
A1 --> Sayaç=0 (Sayaç'ın ilk sayısı 0 olarak başlar.)
A2 --> Sayı=? : T=T+Sayı (Sayıyı giriniz. T'ye sayıyı ekle ve T'yi göster.)
A3 --> Sayaç=Sayaç+1 (Sayaç'a 1 ekle ve sayacı göster.)
A4 --> Sayaç<4 ise A2'ye git. (Eğer sayaç 4'ten küçükse Adım 2'ye git.)
A5 --> O=T/4 (Ortalama için T değerini 4'e böl)
A6 --> O'yu göster. (Ortalamayı göster.)
A7 --> Dur




---------

Sezar Algoritması
İmparator Sezar generallerine ileteceği mesajları gizlemek için kendi ismiyle anılan Sezar Algoritmasını geliştirmiştir. Bu tekniği en basit şekilde açıklamak gerekirse karakterleri başka karakterlerle değiştirerek bilgiyi gizleme yöntemidir. Şimdi gelin “Yakuter” kelimesini Sezar Algoritması ile şifreleyelim.

***

Resimde gördüğünüz gibi iletilecek bilginin her harfi kendinden bir sonraki harf ile değiştirilerek şifrelenmiş kelime elde edilmiştir. Y => Z gibi ve sonuç yakuter=zblüufs

--
Günümüz Şifreleme Tekniği ve Anahtar Kavramı
Günümüzde şifreleme olayı bir anahtar kelime vasıtasıyla olur. Gizlenecek bilgi anahtar kelime ile ilişkili olarak yeni bir bilgiye dönüştürülür. Bu yeni bilgiyi ilk ham haline döndürmek için yine anahtar kelimeye ihtiyaç duyulur. Yine “Yakuter” kelimesini baz alarak örnek bir uygulama yapalım.

****
Yukarıdaki görselde yakuter kelimesi 3721645 anahtarı ile ilişkilendirilerek şifrelenmiştir. Kullanımı ise y harfini örnek alırsak y harfi 3 rakamına denk gelmektedir. Demek ki şifrelendikten sonraki veride 3’üncü harf y’dir. Diğer harfleri de bu şekilde şifreledikten sonra karşımıza şu sonuç çıkmaktadır: yakuter=ukyerta

Simetrik ve Asimetrik (Açık Anahtarlı) Şifreleme
Simetrik Şifreleme: Simetrik şifreleme bir önceki başlıkta örneğini verdiğim şekilde mesajın iletileceği herkes tarafından bilinen tek bir anahtar kelimeye sahiptir. Bilgi anahtar ile şifrelenir ve yine aynı anahtar ile çözümlenir.

Asimetrik Şifreleme: Bu şifreleme tekniği Açık Anahtarlı Şifreleme olarak da bilinir. Asimetrik şifrelemede bir adet Genel ve kullanıcı sayısı kadar Özel anahtar bulunur. İletilecek bilgi Genel anahtar ile şifrelenir ve her kullanıcı bu şifrelenmiş veriyi kendi özel anahtarı ile çözümler. Böylece sadece özel anahtarı olan kişilerin bu şifreyi çözmesi kesinleşmiş olur.

Aşağıdaki görselde Asimetrik Şifrelemenin nasıl çalıştığını görebilirsiniz.