Gelişen teknoloji ile telefonlar, bilgisayarlar ve pek çok elektronik cihaz hayatımızın değişilmez parçası haline geldi. Dijitalleşen Dünya ’da ki gelişmeler beraberinde bazı dezavantajları beraberinde getirdi. Şüphesiz ki bu dezavantajların başında güvenlik gelmekte. Bir çok insan gün içerisinde şahsi ve kurumsal telefon ve bilgisayarlarından özel görüşmeler gerçekleştiriyor ve sayısız bilgi alış-verişi içerisinde bulunuyor. Dijital Dünya ’da, güvenli veri iletimini sağlamak için ise şifreleme yöntemleri kullanılıyor. Bu yöntemlerin başında ise AES gelmektedir.
AES, “Advanced Encryption Standard” açılımına sahiptir ve Türkçe’ ye “Gelişmiş Şifreleme Standardı” olarak çevrilebilir. Standartlaştırması beş yıllık bir zaman zarfına dayanmaktadır. Esas olarak Vincent Rijmen ve Joan Daemen tarafından geliştirilmiş olan Rijndael algoritma temel alınarak oluşturulmuştur. Geliştirilen AES standardı ile birlikte, kendisinden önce elektronik veri şifrelemek için kullanılan DES algoritmasının eksik ve zayıf yönleri iyileştirilmiş ve günümüzde veri iletiminin güvenli hale gelmesine vesile olmuştur.
Genel Yapısı
AES ’in temeli değiştirme-karıştırma tasarımına dayanır. İletilecek veri, gerekli şifreleme katmanlarından geçirilir ve temelinde okunamaz, anlamsız bir veri seti haline dönüştürülür. Bu şifreleme işlemleri, belli bir anahtar matrisine göre yapılır. Alıcı tarafı ise veriyi aldıktan sonra, şifreyi çözebilmek ve anlamlı haline geri getirebilmek için bir anahtara ihtiyaç duyar. Bu anahtar, verinin şifrelendiği anahtar ile aynı olmalıdır. Bu sayede alıcı tarafı, şifreleme işlemlerinde uygulanan adımları ters yönde uygulandığında veriyi elde edecektir.
AES tarafından şifrelenecek girdi veri, 128 bit uzunluğuna sahiptir. Bu veriyi şifrelemek için ise üç farklı anahtar uzunluğu vardır. Bunlar 128,192 ve 256 bit şifrelemedir. Şifrelemede kullanılacak anahtar uzunluğu arttıkça güvenlik daha üst seviyeye çıkmakla beraber, beraberinde performans ve hız düşüklüğünü de beraberinde getirecektir. 128 bit şifreleme için 10, 192 bit şifreleme için 12 ve 256 bit şifreleme için 14 tur şifreleme süreci vardır.
Şifreleme Adımları
AES, 4×4 sütun öncelikli bayt matris yapısı üzerinde şifreleme işlemlerini gerçekleştirir. Şifreleme işleminde, belirli adımlar birbirine takip ederek ve belirli bir döngüde bu düzen tekrar edilerek şifreleme işlemi gerçekleştirilir.
İlk adımda, veriyi şifreleme amacıyla kullanılacak olan anahtar üretilir. Anahtar üretimi için gerekli teknikler bulunmaktadır.
Anahtar üretimi gerçekleştikten sonra şifrelenecek veri 4×4 lük bir durum matrisine dönüştürülür. Matrise dönüştürülen bu veri, üretilen anahtar ile ‘XOR’ işlemine sokulur. Buraya kadar yapılan işlemler sadece bir defaya mahsustur.
İkinci aşamada, ilk aşama sonucunda elde edilen matris, “S-box” isimli önceden tanımlanmış bir tabloya göre bir yer değiştirme işlemine maruz bırakılır. Yer değiştirme işlemi şu şekilde gerçekleştirilir. Diyelim ki veri matrisin elemanlarından biri onaltılık sayı sisteminde ‘0x36’ sayısına karşılık gelsin. Bu sayı, değişim tablosunda bulunan 3. satır 6. sütundaki eleman ile yer değiştirecektir. Bu işlem matrisin bütün elemanlarına uygulanır .
Devamında yapılacak işlemler, elde edilen yeni matrisin satır ve sütunlarında oynama yapılıp devamında anahtar ile etkileşime sokularak gerçekleştirilir.
Üçüncü adımda, satır kaydırma işlemleri yapılır. Satırlarda bulunan elemanlar, satır numarasının bir eksiği kadar sola kaydırılır. Yani ilk satır elemanları değişime uğramazken, ikinci satır elemanları bir birim sola ötelenir. Aynı mantık diğer elemanlar içinde uygulanır.
Dördüncü adım, sütun karıştırma işlemidir. Bu adımda, elde edilen yeni matris , sabit bir matris ile çarpım işlemine tabii tutulur. İşlem sonucunda yeni bir matris elde edilir.
Beşinci adımda ise elde edilen yeni matris ile anahtar matris elemanları ‘XOR’ işlemine tabii tutulur. Burada elde edilen matris sonucu, bir sonraki aşamanın girişi olarak kullanılır. Aynı zamanda her yeni aşamada yeni bir anahtar üretilir.
Sütün ve satır işlemleri, AES ’in bit şifreleme uzunluğuna göre yukarıda belirtilen sayılarca 10,12 ve ya 14 kere tekrar tekrar uygulanır. Burada dikkat edilen husus ise, yapılacak olan son döngüde dördüncü adımda gerçekleştirilen sütun karıştırma işleminin uygulanmamasıdır. Bu işlemin ardından şifrelenmiş veri, alıcı tarafına iletilir. Alıcı tarafı, şifreleme için kullanılan anahtara sahip olmalı ve bu anahtar ile şifrelenmiş veriyi, tersine işlemler yaparak çözüme kavuşturmalıdır.
Güvenliliği
AES şifreleme tekniğinde, en önemli kriter anahtar matrisidir. Bu matris, alıcı ve verici tarafından bilinirken, saldırı yapmak isteyen sistem tarafından bilinmediği için saldırı yapan sistem, tüm olası anahtar kombinasyonlarını denemeli ve bunların içerisinden doğru olan anahtara sahip olmalıdır. Bu durumda 256 bit anahtar ile şifrelenmiş bir verinin kırılabilmesi için yaklaşık olarak 2 üzeri 200 mertebeye sahip şifre kırma algoritması gerçekleştirilmelidir. Bu sayı, AES algoritmasının kırılma olasılığının ne kadar düşük olduğunu ve güvenilirliğinin çok üst seviyede olduğunun bir ispatıdır.
Gizli mertebesinde bulunan tüm verilerde 128,192 ve 256 bit anahtar uzunluklarının tümü kullanılabilir. Çok gizli mertebesinde olan veriler için ise genellikle 192 ve 256 bit anahtar uzunluğuna sahip anahtarlar kullanılır.
AES şifreleme, VPN uygulamalarından mesajlaşma uygulamalarına, oyun geliştirici firmalarından bireysel amaçlara kadar pek çok kullanım alanına sahiptir ve günümüzde en çok tercih edilen, kırılması en zor olan şifreleme yöntemlerinin başında gelmektedir.
Avantajları
.Yüksek güvenlik
.Hızlı çalışma
.Daha az hafıza ile çalışma
.Esneklik
.Donanım-yazılım uyumluluğu
Günümüzde teknolojinin beraberinde getirdiği tehlikelerin başında siber saldırılar gelmektedir ve bu saldırılar kişiler ve kurumlar için özel verilerin korunması, geliştirilen ürünlerin korunması gibi temel gereklilikleri tehlikeye atmaktadır. Geliştirilen AES şifreleme yönteminin ise şu an bilinen bir anti algoritması yoktur ve bu tehlikelere karşı mükemmel bir güvenlik duvarı oluşturmaktadır. Bu yüzden bir çok elektronik sistemde yazılım ve donanıma entegre edilmiş bir vaziyette yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
KAYNAKÇA
itü.edu.tr
wikipedia.org
emo.org.tr
