Post-Kuantum Kriptografi Anahtar Değişim Mekanizması ile Kaotik Akış Şifreleme Algoritması

Bu çalışmada, Amerikan Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) tarafından gerçekleştirilen kuantum sonrası kriptografi standartlaştırılması için açılan gönderimlerde de yer alan ve 3. gönderim turuna da katılan CRYSTALS-Kyber algoritması incelenmiş ve bir uygulama ile post-kuantum kriptografi standartlarına uygunluğunu ve performansını değerlendirilmesi yapılmıştır. [1] Algoritma, Hatalar ile Öğrenme (Learning With Errors - LWE) problemine dayanan matematiksel temeliyle, kuantum bilgisayarların tehditlerine karşı dayanıklılık göstermektedir. Uyarlanabilir Seçimli Açık Metin Saldırısına Karşı Güvenlik (IND-CPA: Adaptive Chosen Plaintext Attack) ve Uyarlanabilir Seçimli Şifreli Metin Saldırısına Karşı Güvenlik (IND-CCA2: Adaptive Chosen Ciphertext Attack) güvenlik seviyelerini başarıyla sağlaması, algoritmanın hem doğruluk hem de güvenlik açısından güçlü bir performans sergilediğini ortaya koymaktadır. Bu çalışmada, algoritmanın performans analizi ve güvenlik değerlendirmesi sürecine kaotik harita uygulaması da entegre edilmiştir. Kaotik harita, başlangıç koşullarına duyarlı ve öngörülemez matematiksel yapısıyla güçlü bir rastgelelik sağlayarak algoritmanın şifreleme süreçlerinde kullanılabilecek bir entropi kaynağı olarak değerlendirilmiştir. Kaotik haritalardan türetilen anahtarlar, CRYSTALS-Kyber algoritmasının şifreleme ve şifre çözme süreçlerinde test edilmiştir. Kyber, farklı güvenlik gereksinimlerine hitap eden üç parametre dizisi (Kyber512, Kyber768, Kyber1024) sunmaktadır. Kyber512 düşük kaynak tüketimi gerektiren IoT cihazları gibi uygulamalarda hızlı ve hafif bir çözüm sunar. Kyber768 dengeli bir güvenlik ve performans seviyesine sahiptir. Kyber1024 yüksek güvenlik gereksinimlerini karşılayan en güçlü seçenek olarak dikkat çeker. Test sonuçları, algoritmanın doğruluğunu ve verimliliğini ortaya koymuştur. Yapılan testlerde, Simetrik Anahtar (ss1) ve Asimetrik Anahtar (ss2) değerleri her testte eşleşmiş ve algoritmanın %100 doğruluğa sahip olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, Kyber’in şifreleme ve şifre çözme süreçleri, diğer kafes tabanlı algoritmalara kıyasla dengeli bir performans sergilemiştir. Kyber algoritması, NIST’in post- kuantum kriptografi standartlaştırma sürecinde önemli bir aday olarak öne çıkmıştır. Finansal sistemler, IoT güvenliği ve bulut bilişim gibi uygulama alanlarında geniş bir kullanım potansiyeline sahiptir. Bununla birlikte, algoritmanın büyük anahtar boyutları nedeniyle, depolama ve işlem gücü gereksinimleri açısından daha optimize edilmiş sürümlerinin geliştirilmesi önerilmektedir. Sonuç olarak, CRYSTALS-Kyber algoritması, doğruluk, performans ve kaotik harita gibi yenilikçi yaklaşımlar sayesinde post-kuantum güvenlik ihtiyaçlarını karşılamada güçlü bir adaydır. Ancak, algoritmanın daha geniş çaplı testler, kaotik haritaların daha derinlemesine entegrasyonu ve optimizasyonlarla iyileştirilmesi, gelecekteki siber güvenlik gereksinimlerini karşılama kapasitesini artırabilir.