Kriptografi ve Kriptanaliz Eğitimi

Ders 1 • Kriptografik İlkeller Taksonomisi

Şifreleri, özet fonksiyonlarını ve anahtar değişim protokollerini yapı taşları olarak sınıflandırır. Öğrenciler herhangi bir kriptografik şemayı ait olduğu ilkel kategorisine eşleyebilir.

Ders 2 • Hedefler ve Güvenlik Özellikleri

Gizlilik, bütünlük, kimlik doğrulama ve inkâr edilemezliği kriptografik hedefler olarak tanımlar. Sonraki tüm teknik içeriği bu güvenlik özelliklerine dayandırır.

Ders 3 • Matematiksel Ön Bilgiler

Modern kriptografi için gerekli olan modüler aritmetik, asal sayılar ve temel sayılar teorisini kapsar. Kurs boyunca kullanılan cebirsel araç setini sağlar.

Ders 4 • Entropi ve Rastgelelik

Bilgi kuramsal entropiyi ve bunun anahtar üretimi ile şifre gücündeki rolünü açıklar. Rastgelelik kalitesini pratik güvenlik garantilerine bağlar.

Ders 1 • Bilinen Açık Metin ve Beşik Saldırıları

Klasik ve erken modern şifrelerde anahtarları kurtarmak için kısmi açık metin bilgisinden yararlanır. Beşiklerin Enigma ile şifrelenmiş trafiğe karşı nasıl kullanıldığını gösterir.

Ders 2 • Frekans Analizi Teknikleri

Tek alfabeli yerine geçme şifrelerine saldırmak için harf frekans dağılımlarını kullanır. Sonraki tüm kriptanalitik yöntemlerin temelini oluşturan analitik sezgiyi geliştirir.

Ders 3 • Transpozisyon Şifresi Kriptanalizi

Anagramlama kullanarak sütun ve çit transpozisyon şifrelerini tanımlar ve kırar. Transpozisyon analizini yerine geçme şifresi teknikleriyle karşılaştırır.

Ders 4 • İstatistiksel ve Entropi Tabanlı Saldırılar

Şifreli metni açık metinden ayırt etmek için ki-kare testleri ve entropi ölçümlerini kullanır. Şifre gücünü istatistiksel olarak değerlendirmek için nicel araçlar sağlar.

Ders 1 • Blok Şifre Çalışma Kipleri

ECB, CBC, CTR, GCM ve diğer kipleri kapsar, her birinin güvenlik etkilerini vurgular. Öğrenciler, belirli güvenlik gereksinimleri için uygun kipleri seçer.

Ders 2 • Blok Şifre Tasarım İlkeleri

Yerine koyma-permütasyon ağlarını, Feistel yapılarını ve karıştırma-yaymayı inceler. Modern blok şifrelerin ardındaki tasarım mantığını oluşturur.

Ders 3 • AES ve Modern Blok Şifreler

SubBytes, ShiftRows, MixColumns ve AddRoundKey dahil olmak üzere AES'in iç işleyişini detaylandırır. AES'i diğer standartlaştırılmış blok şifrelerle karşılaştırır.

Ders 4 • Simetrik Anahtar Yönetimi

Simetrik sistemler için anahtar oluşturma, dağıtma, depolama ve döndürmeyi ele alır. Anahtar yaşam döngüsü yönetimini operasyonel güvenlik sonuçlarına bağlar.

Ders 1 • Özet Fonksiyonu Güvenlik Özellikleri

Ön görüntü direnci, ikinci ön görüntü direnci ve çakışma direncini biçimsel olarak tanımlar. Herhangi bir özet fonksiyonunu değerlendirmek için güvenlik temelini oluşturur.

Ders 2 • SHA-3 ve Sünger Yapısı

Keccak sünger yapısını, hız-kapasite ödünleşimlerini ve SHA-3 varyantlarını kapsar. Sünger tasarımının Merkle-Damgard'a göre avantajlarını karşılaştırır.

Ders 3 • Protokollerde Özet Uygulamaları

Özet fonksiyonlarını parola depolama, taahhüt şemaları ve Merkle ağaçlarına uygular. Özet özelliklerinin protokol düzeyindeki güvenlik garantilerine nasıl dönüştüğünü gösterir.

Ders 4 • Merkle-Damgard Yapısı

MD5, SHA-1 ve SHA-2'nin altında yatan yinelemeli sıkıştırma fonksiyonu modelini açıklar. Uzunluk genişletme saldırılarını bu tasarımın yapısal bir zayıflığı olarak tanımlar.

Ders 1 • Diffie-Hellman Anahtar Değişimi

Klasik ve eliptik eğri Diffie-Hellman protokollerini ve güvenlik varsayımlarını açıklar. Ortadaki adam güvenlik açıklarını ve kimlik doğrulamalı varyantları tanımlar.

Ders 2 • RSA Kriptosistemi

RSA anahtar oluşturma, şifreleme ve şifre çözmeyi sayılar kuramsal temellerden türetir. Ders kitabı RSA zayıflıklarını ve doldurma şeması azaltımlarını analiz eder.

Ders 3 • Dijital İmza Şemaları

RSA-PSS, DSA ve ECDSA imza oluşturma ve doğrulamayı kapsar. Nonce tekrar kullanımı güvenlik açıklarını ve imza esnekliği sorunlarını analiz eder.

Ders 4 • Eliptik Eğri Kriptografisi

Eliptik eğri gruplarını, nokta toplamayı ve eğriler üzerinde kesikli logaritma problemini tanıtır. ECC verimliliğini ve güvenliğini eşdeğer seviyelerde RSA ile karşılaştırır.

Ders 1 • Yan Kanal Saldırıları

Kriptografik uygulamalara karşı zamanlama, güç analizi ve elektromanyetik emisyon saldırılarını kapsar. Maskeleme, körleme ve sabit zamanlı kodlama dahil karşı önlemleri öğretir.

Ders 2 • Diferansiyel Kriptanaliz

Alt anahtar bitlerini kurtarmak için şifre turları boyunca girdi farkı yayılımını uygular. Birincil tasarım savunması olarak S-kutusu diferansiyel düzgünlüğünü analiz eder.

Ders 3 • Biçimsel Saldırı Modeli Sınıflandırması

Yalnızca şifreli metin, bilinen açık metin, seçilmiş açık metin ve seçilmiş şifreli metin saldırı modellerini tanımlar. Tüm modern kriptanalitik analizlerde kullanılan düşmanca çerçeveyi oluşturur.

Ders 4 • Doğrusal Kriptanaliz

Anahtar kurtarma için istatistiksel ayırt ediciler oluşturmak amacıyla S-kutularının doğrusal yaklaşımlarını kullanır. Doğrusal yanlılık büyüklüğünü saldırı veri karmaşıklığı gereksinimlerine bağlar.

Ders 1 • Yaygın Protokol Güvenlik Açıkları

Tekrar oynatma, düşürme, oracle ve bilinmeyen anahtar paylaşımı saldırılarını somut örneklerle kataloglar. Her güvenlik açığı sınıfını sistematik olarak önleyen tasarım desenleri sağlar.

Ders 2 • Kimlik Doğrulama Protokolü Tasarımı

Soru-yanıt, karşılıklı kimlik doğrulama ve sıfır bilgi tanımlama şemalarını kapsar. Kusurlu kimlik doğrulama protokollerine yönelik yansıtma ve serpiştirme saldırılarını analiz eder.

Ders 3 • Biçimsel Doğrulama Yöntemleri

Protokol güvenlik özelliklerini mekanik olarak doğrulamak için BAN mantığı, ProVerif ve Tamarin'i uygular. Biçimsel araçların manuel analizde gözden kaçan ince kusurları nasıl yakaladığını gösterir.

Ders 4 • Anahtar Oluşturma Protokolleri

İstasyondan istasyona, TLS el sıkışması ve Signal protokolü anahtar oluşturmayı analiz eder. Her protokolü ileri gizlilik ve anahtar güvenliği taklitçiliğine karşı değerlendirir.

Ders 1 • Özet Tabanlı ve Kod Tabanlı Şemalar

SPHINCS+ durumsuz özet tabanlı imzaları ve Classic McEliece kod tabanlı şifrelemeyi inceler. Her şemanın altında yatan muhafazakar güvenlik varsayımlarını değerlendirir.

Ders 2 • Kuantum Hesaplama Tehdit Ortamı

Shor ve Grover algoritmalarını ve bunların RSA, ECC ve simetrik şifreler üzerindeki etkisini açıklar. Her algoritmanın mevcut standartlara uyguladığı güvenlik azalmasını nicelendirir.

Ders 3 • Kafes Tabanlı Kriptografi

Learning With Errors, Ring-LWE ve CRYSTALS-Kyber ile CRYSTALS-Dilithium şemalarını kapsar. Kafes ilkelleri için zorluk varsayımlarını ve parametre seçimini analiz eder.

Ders 4 • Kuantum Sonrası Göç Stratejisi

Hibrit klasik-kuantum dağıtımlarını, algoritma çevikliğini ve standardizasyon zaman çizelgelerini yönlendirir. Öğrenciler, mevcut bir kriptografik altyapı için bir göç yol haritası oluşturabilir.