Şifreleme Bilimi ve Şifreleme Teknikleri

“Kryptos logos”, “gizli”, “dünya”  Haberleşen iki veya daha fazla tarafın bilgi alışverişini emniyetli olarak yapmasını sağlayan, temeli matematiksel zor ifadelere dayanan tekniklerin ve uygulamaların bütünüdür.  “Matematik, elektronik, optik, bilgisayar, sosyal mühendislik bilimleri gibi bir çok disiplini kullanan özelleşmiş bir bilim dalı.
Kriptografi  Belgelerin şifrelenmesi ve şifrelerinin çözülmesi için kullanılan yöntemlere verilen addır.  Kriptoanaliz  Kriptografik sistemlerin kurduğu mekanizmaları inceler ve çözmeye çalışır.
Günümüzde şifreleme yöntemleri, matematiksel temelli hesaplamalara dayanan bilgisayar, elektronik, fizik gibi birçok bilim dalını ilgilendiren bir sistematiğe bürünmüştür.Şifrelenmiş mesaj, deşifre edildiğinde bilgi kaybı olmamalıdır. Şifreleme işlemlerinde güvenlik seviyesi mümkün olduğunca yüksek olmalıdır.  İhtiyaç duyulan güvenlik seviyesine göre güvenlik seviyesi seçilebilmelidir. Şifrelenmiş mesaj ile düz metin arasındaki ilişki zor kurulmalıdır.  Şifreleme işlemleri basitçe ve kolaylıkla gerçekleştirilebilmelidir. Şifrelemenin tarihi gelişimine baktığımızda, şifreleme algoritmalarını gizli şifreleme algoritmalı ve açık şifreleme algoritmalı sistemler olmak üzere ikiye ayırabiliriz.Gizli algoritmalı sistemler, tarihin ilk devirlerinden buyana dünyada kullanılmaktadır. Bu sistemlerde, şifreleme algoritması ve şifre çözme algoritması birbirinin tersidir.  Öncelikle haberleşecek iki grup aralarında gizli bir algoritma tespit ederler.  Eğer bu iki grup birbirleri ile yakın yerlerde değilse, güvenli bir iletişim kanalı veya güvenilir bir kurye ile bu algoritmayı birbirlerine ulaştırırlar.  Bu sistemler, algoritmanın gizliliğinin sağlanması zorunluluğu nedeniyle sadece sınırlı kullanıma sahiptirler, yaygınlaşması ve standartlaşması oldukça zordur.  Bu tür algoritmalara çoğunlukla kuşkuyla bakılmaktadır.  Bu nedenle, gizli algoritmalı klasik şifreleme sistemleri, bankalar ve elektronik ticaret siteleri gibi uygulamalara uygun değildir.Şifreleme algoritmalarının standart hale gelmesi için geniş bir kullanıma sahip olmaları gerekmektedir.   Bu nedenle algoritması herkes tarafından bilinen sistemler tasarlanmıştır.   Bu tür şifreleme sistemlerinde, P metni sadece alıcı ile göndericinin bildiği bir K anahtarı kullanılarak bilinen bir şifreleme algoritması ile şifrelenir. Bu nedenle bu sistemlere anahtara dayalı şifreleme sistemleri denir.  Modern şifreleme teknikleri anahtar altyapısına dayanan, açık algoritmalı sistemlerdir.Kullanıcı bir mesajı göndermeden önce bir anahtar (k1) kullanarak şifreler.  Şifreli metin açık bir kanaldan gönderilir. Mesajı okumak için alıcı (k2) anahtarını kullanarak şifreyi çözer ve mesajı elde eder.   Aktif düşmanlar araya girip iletişimi dinleyebilir.   Eğer k1 ve k2 eşitse, sistem simetriktir. Aksi takdirde bu sistem asimetrik olarak nitelenir.   Güvenliğin garantilenmesi için k2 her zaman gizli olmalıdır, ancak k1’i kullanarak k2’yi elde etmek mümkün olmadığı sürece k1 açıklanabilir.   Anahtar tiplerine göre de şifreleme algoritmalarını ikiye ayrılır.   Simetrik Anahtarlı Şifreleme,  Asimetrik Anahtarlı Şifreleme   Bu ayrım, şifreleme algoritmalarının sınıflandırılmasında kullanılan en yaygın yöntemdir.Bir taraf, şifreleme algoritmasında girdi olarak düz metin P’yi ve K anahtarını kullanarak şifreleme algoritmasını çalıştırıp şifreli metin C’yi elde eder.   C şifreli metni mesaj alıcısına iletilir. Alıcı, şifre çözme algoritmasının girdileri olarak C şifreli metni ve K anahtarını kullanıp, P düz metnini elde eder.   Bu tür şifreleme sistemlerinde, şifrelemek ve şifre çözmek için simetrik anahtarlar kullanıldığından simetrik anahtarlı şifreleme algoritmaları denir.   Simetrik anahtarlı şifreleme sistemlerinde de kullanılan K anahtarı gizlidir.Diffie ve Helman’ın temellerini attığı bu sistemde zaman içerisinde birçok algoritma önerilmiştir.   Temelde açık anahtarlı kriptografi sistemlerinin amacı, belli bir anahtar üzerinde anlaşmanın ve karşı tarafa bu anahtarı güvenli olarak ulaştırabilmenin zorunluluğunu ortadan kaldırmaktadır.