Compact and flexible NTRU implementation on FPGA
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Enformatik Enstitüsü, Siber Güvenlik Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: SİNAN EMİR KORKMAZ
Danışman: Cihangir Tezcan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kuantum bilgisayarların artan bir ivme ile geliştiği günümüzde, güvenli iletişimimizi sağlayan açık anatarlı şifreleme algoritmaları tehdit altındadır. Şu an kullandığımız, güvenirliğini ispat ederek standartlaşmış RSA ve ECC gibi algoritmaların klasik bilgisayar yapıları tarafından yapılan saldırılara karşı dayanımı yüksektir. Bu yeteneklerini çarpanlara ayırma ve ayrık logaritma problemleri sayesinde kazanmaktadırlar. Fakat, sahip oldukları eşsiz paralel işlem yeteneği ile kuantum bilgisayarlar bu algoritmalara ait bütün çözüm olasılıklarını aynı anda oluşturup doğru olana polinom zamanda indirgeyebilirler. Bu sebeple yeni bir açık anahtarlı şifreleme algoritmasına geçiş yapmamız gerekmektedir. Bu geçişi standardize edebilmek için American Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) bir yarışma düzenlemektedir. 2016 yılında başlayan ve 59 algoritmanın şifreleme alanında katıldığı bu yarışmanın her turunda katılımcı algoritmalarin güvenlik ve performans yetenekleri dünyanın her yerindeki bağımsız araştırmacılar tarafından incelenmektedir. Bu tez çalışmasında 3. tur katılımcısı NTRU algoritması incelenmiş olup, alanda programlanabilir kapı dizisi (FPGA) üzerinde gerçeklenmiştir. NTRU algoritması çok boyutlu kafes yapısına sahiptir ve en kısa vektör sorusunu şifreleme fonksiyonu olarak kullanır. Bu sayede kuantum bilgisayarlara karşı güvenlik sağlayabilmektedir. Donanım üzerinde yapılan tasarımlar kapı seviyesinde paralelleştirme ve özel tasarlanmış mantıksal yapılardan faydalanabilirler. Şifreleme, şifrenin çözülmesi ve bilgilerin paketlenmesi işlemleri önerilen iyileştirmelerle gerçeklenmiştir. Şifre üretimi, üretilen şifrelerin uzun ömürleri ve elle yüklenebilecek olmaları sebebiyle tasarıma dahil edilmemiştir. Tasarım düşük kaynak tüketimi ve esneklik kriterlerine göre yapılmıştır. Bu kriterlere uyum sağlayarak ağ üzerinde çalışan düşük güçlü gömülü cihazlar için uygun bir çözüm oluşturulmuştur.