Rijndael blok şifresini J2ME'de gerçekleme metotlarının analizi

Abstract

Haberleşme ve ağ teknolojileri alanlarında gerçekleşen gelişmelerle birlikle her,, türlü veri kablolu veya kablosuz ağlar üzerinden iletilebilir hale gelmiştir. İletilen verinin içeriğinin korunması ve gizliliğinin sağlanması için haberleşme sistemleri şifreleme teknikleri ile desteklenmelidir. Bunun için gömülü mobil cihazlarda kriptografik algoritmalar koşturulmalıdır. Gömülü cihazların kapasiteleri sınırlıdır, bu nedenle güvenlik uygulamaları da bu duruma uygun tasarlanmalıdır. Java programlama dili mobil cihazlar için uygulama yazılmasını kolaylaştıran önemli avantajlar sağlamaktadır. Java2 Micro Edition (J2ME) kaynakları kısıtlı mobil cihazlar için yazılım geliştirmeyi sağlayan java platformudur. Bu tez çalışmasında J2ME teknolojisi ele alınmış ve J2ME ile uygulama yazmayı sağlayan java kütüphanesi incelenmiştir. Çalışmanın geri kalan kısmında, sırasıyla, blok şifreleme kavramı ve Rijndael blok şifreleme tekniği ele alınmıştır. Rijndael, çeşitli anahtar ve blok uzunluklarını destekleyen bir blok şifredir. 128 bit blok uzunluklu Rijndael AES (Advanced Encryption Standard) olarak kabul edilmiştir. Bu çalışmada Rijndael 8-bit ve 32-bit mikroişlemcili mobil cihazlar için J2ME ile yazılımla gerçeklenmiştir. Ayrıca 32-bit işlemcili mobil cihazlarda Rijndael'in hızlı ve verimli çalışmasını sağlayacak bazı metotlar incelenmiştir. Bu amaçla anahtar genişletmeyi oldukça hızlı çalıştıran yeni bir java kodu önerilmiştir. Rijndael 32-bit mobil cihazlar için tüm anahtar ve blok uzunluklarını destekleyen en genel haliyle gerçeklenmiştir. Bu genel gerçekleme Rijndael'in farklı uygulamalar için de kullanılabilmesini sağlamaktadır. Büyük anahtar ve blok uzunlukları kullanan Rijndael ile güvenli hash (sıkıştırma/karıştırma) fonksiyonları türetilebilir. Bu çalışmada önerilen tüm Rijndael gerçekleme metotları bir java uyumlu mobil telefon üzerinde test edilmiştir. Bu metotların performansları bir kriptografik java kütüphanesinden alman AES gerçekleme metotlarıyla karşılaştırılmıştır. Ayrıca, Rijndael'den türetilen hash fonksiyonlarının performansları ölçülmüş ve SHAİ ve SHA256 hash algoritmalarının performanslarıyla karşılaştırılmıştır.Due to the advanced progress on communication and networking, almost all. kinds of data can transmit through wired or wireless networks. In order to protect the content or to keep privacy of the transmitted data, the communication system should be equipped with encryption techniques. The mobile embedded devices need to be capable of running cryptographic algorithms in order to provide secure channels in mobile communication systems. Mobile devices have limited computing capabilities and this means that also the security applications must be designed appropriately. The Java programming language has many advantages that facilitate programming applications for mobile devices. Java2 Micro Edition (J2ME) is a Java runtime environment for resource-constrained embedded devices. This work introduces the J2ME technology and also the Java library which is used to develop software for mobile devices. The rest of this master thesis analyzes block cipher techniques and the Rijndael cryptographic algorithm respectively. The Rijndael is a block cipher with variable blok and key size. The Rijndael with 128 bit block size is adopted as AES. This work investigates the fast and efficient implementations of the Rijndael for mobile devices with 8-bit and 32-bit microprocessors using J2ME platform. Some general implementations of the Rijndael supporting all possible block and key sizes for 32-bit mobile devices are presented. A new fast key expansion implementation is proposed. A general implementation of the Rijndael supporting all possible parameters increases its potential uses. The versions of the Rijndael with larger block and key sizes are more suitable to construct secure hash functions. All the proposed Rijndael implementation methods are tested on a java-enabled mobile phone. The performances of these implementations are compared with the performances of the implementations in a free Java crypto library. Also, the performances of the hash functions constructed from the Rijndael are evaluated and compared with the performances of the hash algorithms SHA1 and SHA256.