Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Blok Şifreler Standartlaştırma. DES-Data Encryption Standard (Bilgi Şifreleme Standardı)

Transkript

1 Bilgi Güvenliği

2 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Blok Şifreler Standartlaştırma DES-Data Encryption Standard (Bilgi Şifreleme Standardı)

3 Düzmetin (64 bit) Başlangıç Permütasyonu Sol Kol (L1,32 bit) Sağ Kol (R1,32 bit) 1. Döngü + F(R1,K1) Sol Kol (L2,32 bit) Sağ Kol (R2,32 bit) 2. Döngü + F(R2,K2) 16. Döngü + F(R16,K16) Başlangıç Permütasyonunun Tersi Şifremetin (64 bit)

4 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Blok Şifreler Standartlaştırma DES Güvenliği DES gizli anahtarı 56-bit 1998 yılında Electronic Frontier Foundation (EFF), 250,000 Dolar maliyet ile tüm DES gizli anahtarlarını deneme yolu ile şifrelenmiş bir metni deşifre ederek kullanılan gizli anahtarı elde etmiştir yılında yapılan COPACOBANA (Paralel çalışan 120 FPGA) ile bu işlemi ortalamada dokuz günde yapmak mümkün oldu. d_cryptanalysis

5 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Blok Şifreler Standartlaştırma Bilgi Şifreleme Standardı (3DES) Açık Metin Şifreleme DES Anahtar 1 Şifre çözme DES Anahtar 2 Şifreleme DES Anahtar 3 Şifreli Metin 3DES anahtar uzunluğu 56*2=112-bit veya 56*3=168-bit

6 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Blok Şifreler Standartlaştırma AES - Advanced Encryption Standard (Gelişmiş Şifreleme Standardı) NIST 1997 de yarışma açar Rijndael Algoritması (Joan Daemen, Vincent Rijmen), 2001 yılında 5 finalist algoritma arasından DES in yerine standart olarak atanmıştır. DES'in zayıf yönlerinden hareketle bilinen tüm ataklara karşı önlemler alınmış, kolayca anlaşılabilir yapıda olup birçok ortamda çalışabilecek düzeydedir.

7 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Blok Şifreler Standartlaştırma AES - Advanced Encryption Standard (Gelişmiş Şifreleme Standardı) 128 bitlik girdiyi 128, 192 ya da 256 bitlik anahtar kullanarak 128 bitlik şifreli metin ortaya çıkar. 128 bit anahtar için 10 döngü, 192 bit anahtar için 12 döngü, 256 bit anahtar için 14 döngü bulunmaktadır. Bölümleri: Bayt değiştirme Satır kaydırma Sütun karıştırma Döngü anahtarı ekleme

8 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Blok Şifreler Standartlaştırma AES - Advanced Encryption Standard (Gelişmiş Şifreleme Standardı) Üç tane AES blok şifre sistemi: AES-128, AES-192 ve AES-256. Her bir AES blok şifre sistemi 128-bit blok uzunluğu ve 128, 192 ve 256 bit anahtar uzunluklarına sahiptir. DES şifre sisteminin tersine, AES sistemleri kriptografi akademik topluluk tarafından incelendi. AES-128 blok şifre sistemi Cryptool animasyonunu inceleyelim.

9 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Blok Şifreler Standartlaştırma Blok Şifrelerin Çalışma Modları Orjinal resim Elektronik Kod Modu Açık metinde aynı olan bloklar aynı anahtar kullanılarak şifrelendiğinde aynı şifreli metni verir. İstatistiksel olarak açık metin hakkında bilgi veren bu durumu ortadan kaldırmak için çeşitli çalışma modları önerilmiştir.

10 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Blok Şifreler Standartlaştırma Blok Şifrelerin Çalışma Modları ŞİFRELEME ŞİFRE ÇÖZME Kapalı Metin Zincirleme Modu CBC (Cipher-Block Chaining )

11 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Blok Şifreler Standartlaştırma Blok Şifrelerin Çalışma Modları Karşılık Modu CTR (Counter)

12 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Blok Şifreler Standartlaştırma Blok Şifrelerin Çalışma Modları Orjinal resim ECB modu CTR modu

13 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Akan Şifreler Akan Şifreler işlevini açık metnin her bir karakterini zamanla değişen bir fonksiyona sokarak yerine getirir. Girdi olarak alınan bir anahtar (K) ve başlangıç vektörü (IV) ile üreteç mümkün olduğu kadar uzun periyotlu ve rastgele gözüken anahtar dizilerini (z 1,z 2,z 3 ) üretir ve elde ettiği anahtarı açık metinle şifreleme fonksiyonuna (h) sokarak şifreli metni elde eder. Başlangıç Vektörü IV Anahtar K AKAN ŞİFRE Açık Metin m 1,m 2,m 3 Anahtar dizisi z 1,z 2,z 3 Şifreli Metin c 1,c 2,c 3

14 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Akan Şifreler Akan Şifre Çeşitleri Kullan-At (One Time Pad) 1917 de Gilbert Vernam ve Major Joseph Mauborgne tarafından bulunmuştur de Shannon, eğer anahtar rastlantısal ve bir kereliğine kullanılırsa bu şifrenin kırılamadığını kanıtladı Açık metin, sahip olduğu uzunluğa eşit ve rastgele oluşturulan bir anahtar ile şifreli metine dönüştürülür. Mükemmel gizlilik sağlar ama anahtar uzunluğu açık metin ile aynı uzunlukta olduğundan pratik değildir.

15 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Akan Şifreler Akan Şifre Çeşitleri Kullan-At (One Time Pad) ŞİFRELEME Anahtar K = (rastgele ve tek kullanımlık) Açık metin P = Şifreli metin C = ŞİFRE ÇÖZME Şifreli metin C = Anahtar K = Açık metin P = (2 12 olası anahtar) 1 0

16 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Akan Şifreler Akan Şifre Çeşitleri A5/1 (GSM) A5/1 hava kanalı üzerinden ses şifrelemesinde kullanılan bir şifreleme algoritmasıdır

17 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Akan Şifreler Akan Şifre Çeşitleri E0 ( )

18 Simetrik (Gizli) Kriptografik Sistemler Akan Şifreler Akan Şifrelerin Gelişimi Son 5 yıl içerisinde büyük bir gelişim gösterdi Donanım için uygun ve hızlı algoritmalar mevcut Standart ve açık çözümler konusunda eksikler var ECRYPT in 2004 te açtığı yarışma estream: 34 aday algoritma dan Eylül 2008 itibariyle 7 tanesi kullanılabilir olarak seçildi ancak bunların standart olmaları için henüz erken olduğu belirtilmektedir.

19 Mesaj Kimlik Doğrulama Kodu (MAC) Mesaj Kimlik Doğrulama Kodu (Message Authentication Code (MAC) ); algoritması, bir gizli anahtar kullanır ve verilen mesaj için küçük bir veri oluşturur. Bu veri, mesajın sonuna eklenir. Varsayım: A ve B kullanıcıları ortak ve gizli anahtar K AB üzerinde anlaşsınlar. MAC M = F(K AB,M)

20 Mesaj Kimlik Doğrulama Kodu (MAC)

21 Mesaj Kimlik Doğrulama Kodu (MAC) Mesaj Kimlik Doğrulama Kodu sayesinde mesajı alan, mesajın değiştirilmediğine ikna olur. Mesajı alan, mesajın beklenen kişiden geldiğine de ikna olur (yerine geçme / taklit etme saldırısına önlem)

22 Mesaj Kimlik Doğrulama Kodu (MAC) Blok Şifre Sistemleri kullanılarak MAC algoritmaları oluşturulmaktadır. MAC algoritmasının tersi yoktur. Bir çeşit girdi mesajına ve ayrıca gizli anahtara özgü özeti çıktı olarak verir. Alternatifi, kriptografik özet fonksiyonlarıdır.

23 Asimetrik (Açık) Kriptografik Sistemler Diffie ve Hellman Anahtar Değişimi Gizliliğin yanı sıra, kimlik doğrulama ve inkar edememe Simetrik Kriptografi deki anahtar dağıtımı sorununa çözüm Gizli ve açık, iki çeşit anahtar mevcut Açık anahtarlar herkes tarafından bilinir. Gizli anahtarlar kişiye özeldir.

24 Asimetrik (Açık) Kriptografik Sistemler Diffie ve Hellman Anahtar Değişimi Gizliliğin yanı sıra, kimlik doğrulama ve inkar edememe Simetrik Kriptografi deki anahtar dağıtımı sorununa çözüm Gizli ve açık, iki çeşit anahtar mevcut Açık anahtarlar herkes tarafından bilinir. Gizli anahtarlar kişiye özeldir.

25 Asimetrik (Açık) Kriptografik Sistemler

26 Asimetrik (Açık) Kriptografik Sistemler AÇIK METİN..... ŞİFRELİ METİN ^+%&+&%&/% &/45+%&(++İ% ;+^^^%+&%%//( &/8Ü~67~ %+)(())?- AÇIK METİN..... BARIŞ AÇIK GİZLİ AYŞE

27 Asimetrik (Açık) Kriptografik Sistemler Şifreleme / Deşifreleme (Encryption/Decryption) mesaj alıcının açık anahtarı ile şifrelenir Dijital İmza (Digital signature) gönderici, mesajını (genelde mesaj özetini) gizli anahtarı ile şifreler. Anahtar Değişimi (Key Exchange) Simetrik şifreleme algoritmasının gizli anahtarını, ik taraf paylaşır. Basitçe, taraflardan biri bu anahtarı belirler ve alıcının açık anahtarı ile şifreler ve alıcıya iletir.

28 Sınavda buradan sonrası dahil değildir!

29 Tek Yollu Özet Fonksiyon (Hash) Özet Fonksiyonu Hash function değişken uzunlukta bir mesajı girdi olarak alıp, çıktı olarak sabit uzunlukta H(M) (parmak izi, özet) yi üretir. MAC algoritmaları gibi gizli bir anahtar girdilerden biri olmaz Mesajın parmak izi, mesaj ile birlikte kimlik (mesajın kaynağını) doğrulama için gönderilir

30 Özet Fonksiyon (Hash) MAVİ KIRMIZI BEYAZ? MAVİ KIRMIZI BEYAZ

31 Özet Fonksiyon (Hash) h: {0,1}* {0,1} n h fonksiyonu, herhangi bir uzunluktaki açık metni alıp sabit uzunlukta bir çıktı verir. Büyük bir tanım kümesinden sabit görüntü kümesine çoktan-bire eşlemedir. h: Açık Metin Özet Bu nedenle aynı özete sahip metinler bulunabilir. Temel Özellikleri: Sıkıştırma Hesaplama kolaylığı

32 Özet Fonksiyon (Hash) Güvenlik Kriterleri Bir açık metnin özet fonksiyon değeri o metnin parmak izi veya DNA sı gibi olmalıdır.

33 Özet Fonksiyon (Hash) Tek yollu Özet Fonksiyonu Mesaj özeti H(M) Simetrik Şifre algoritmasının paylaşılan gizli anahtarı K Mesajın kaynağını, kimliği doğrulanır

34 Özet Fonksiyon (Hash) Tek yollu Özet Fonksiyonu Digital İmza Anahtar paylaşımı yok! Özet fonksiyonları ile Açık Anahtarlı Şifrelemenin birlikte kullanımı Sonuç: Mesajın kaynağını doğruma

35 Özet Fonksiyon (Hash) Tek yollu Özet Fonksiyonu Paylaşılan gizli değer S AB MD M M MD M = H(S AB M) Avantaj: Mesaj kimlik doğrulama için şifrelemeye ihtiyaç yok. Fakat taraflar S AB üzerinde anlaşmalı

36 Özet Fonksiyon (Hash) Basit bir Özet Fonksiyonu Girdi: n-bit blok dizisi Çıktı: Bir tane n-bit blok Temel İşlem: Her blok için bit-bit XOR Çıktı n-bit bloğun i pozisyondaki bit değeri: Ci =b i1 b i2 b im

37 Özet Fonksiyon (Hash) Basit bir Özet Fonksiyonu C i =b i1 b i2 b im Not: Kriptografik özellikler açısında oldukça zayıf bir özet fonksiyonu. Sadece bir örnek. İlk temel önlem her bir bloğu belli miktarlarda dairesel kaydırmak.

38

39 Asimetrik (Açık) Kriptografik Sistemler Sayı Hane Ödül Çözüm Yılı RSA $ RSA $ Açık RSA $ Açık RSA $ Açık RSA $ Açık RSA $ Açık RSA $ Açık RSA $ Açık

40 İstemci Sunucu Mimarisi WEB SUNUCU İnternet İstemci Web Sayfası İstemci Web Sayfası İstemci Web Sayfası İstemci Web Sayfası

41 İnternet Erişim Katmanları Gönderici PC Veri Uygulama Katmanı Uç kullanıcı uygulama işlemleri Dağıtık Bilgi Servisleri Dosya aktarımı, ulaşım ve iletişim, belge ve ileti değişimi gibi uygulamalar Söz Dizimi Bağımsız İleti Alış-Verişi Alıcı PC Veri Uygulama Katmanı Sunum Katmanı Veri gösterimi, karakter set çevrimi, şifreleme vb. Sunum Katmanı Oturum Katmanı Diyalog ve eş zamanlama denetimi Oturum Katmanı Taşıma Katmanı Ağ Katmanı Ağ Bağımsız İleti Alış-Verişi İleti aktarımı (bağlantı iletişimi, hata denetimi, parçalara ayırma, akış denetimi) Ağ yönlendirme, adresleme, iletişimin kurulması ve kaldırılması Taşıma Katmanı Ağ Katmanı Veri Katmanı Veri bağlantı denetimi (hata denetimi vb.) Veri Katmanı Fiziksel Katman Mekanik ve elektriksel ağ arabirim tanımları Ağa Fiziksel Bağlantı Veri İletişim Ağı Fiziksel Katman

42 Teşekkür Ederim!