Akif AKGÜL, Metin VARAN, Serkan AKKAYA, Ihsan PEHLİVAN

Yeni bir kaos tabanlı rastgele sayı üreteci kullanan banka şifrematik cihazı tasarımı ve uygulaması

Literatürde yapılan incelemelerde rastgele sayı üreteci(RSÜ) algoritmalarında bit dizilerinin üretilmesi içindaha çok tam sayılı işlemler kullanıldığı görülmüştür. Bu makalede kayan noktalı sayıların hassasbasamakları kullanılarak RSÜ algoritması kullanan bir şifreleme aracı oluşturulmuştur. Geliştirilen bu yenişifreleme aracında Shilnikov şifre çözme analizlerinin yapılamaması için denge noktası olmayan bir kaososilatör modeli seçilmiştir. Geliştirilen bu şifreleme aracı, uluslararası en üst rastgelelik standardı olanistatiksel NIST-800-22 testlerini başarı ile geçmiştir. Geliştirilen bu aracın şifreleme başarımı örnek birbankacılık sistemi arayüz uygulaması üzerinden donanımsal olarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen başarımsonuçları ile geliştirilen bu donanımsal şifreleme aracının internet bankacılığı sektörü ve otomasyonsistemlerinin uzak masaüstü erişim platformlarında yüksek güvenlikli bir kimlik doğrulama aracı olarakkullanılabileceği öngörülmüştür.

The design and application of bank authenticator device with a novel chaos based random number generator

In the literature reviews, it has been generally seen that integer operations are used to generate bit sequences in random number generation(RNG) algorithms. Different from the literature, in this study, an encryption device has been developed that uses the algorithm of generating random numbers by using the sensitive digits of floating-point numbers. The developed encryption device has been based on a non equilibrium point chaotic oscillator that makes impossible for Shilnikov decoding analysis. Developed encryption device has successfully passed the statistical NIST-800-22 randomness test which is the highest international standard. The encryption performance of the developed device has been realized through an exemplary banking system interface application. The obtained results show that developed device can be used as a high security authentication tool in internet banking sector and remote terminal units of automation systems.

PDF

___

Yayık A., Kutlu Y., Improving PNRG using artificial neural networks. The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 21st Signal Processing and Comm. App. Conf., 1-4, 2013.
National institute of stand. and tech.. A statistical test suite for random and pseudo RNGs for cryptographic applications NIST- 800-22. http://csrc.nist.gov/- publications/nistpubs/800-22-rev1a/SP800-22rev1a.pdf. Yayınlanma tarihi 2001. Güncellenme tarihi Nisan 2010. Erişim tarihi Ocak 17, 2017.
Yakut S., Tek kullanımlık şifre üreteci. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ 2014.
Özsoy M., Mobil telefonda üretilen tkş ile rastlantısal değişken ve konumsal bazlı kimlik doğrulama. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Bilişim Enstitüsü, Ankara, 2013.
Akgül A., Yeni Kaotik Sistemler ile Rastgele Sayı Üreteci Tasarımı ve Çoklu-Ortam Verilerinin Yüksek Güvenlikli Şifrelenmesi. Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 2015.
Akgül A., Pehlivan İ., A New Three-Dimensional Chaotic System Without Equilibrium Points, Its Dynamical Analyses And Electronic Circuit Application. Technical Gazette, 23 (1), 209-214, 2016.
Zhengxing H., Wei D., Huilong D., Haomin L., Similarity measure between patient traces for clinical pathway analysis: problem, method, and applications. IEEE J. of Biomedical and Health Inf., 18 (1), 4-14, 2014.
Srinivasa K., Janakib V., A Novel Approach For Generation Of OTP’S Using Image’s, Procedia Computer Science 85, 511-518, December, 2016.
Bhole A. T., Chaudhari S. Web Based Security using Online Password Authentication in Mobile Application, International Journal of Science and Research (IJSR), 2319-7064, 2, 74-77, Haziran, 2013.
Karapantelakis A., Niclas J., and Anna V., Methods and user device and authenticator device for authentication of the user device. U.S. Patent Application No. 15/559,854.
STM32F405xx/07xx, STM32F415xx/17xx, STM32F42xxx and STM32F43xxx advanced ARM®- based 32-bit MCUs. Reference manual.www.st.com.
Açıkkapı M. Ş., Mobil aygıtlar için tek kullanımlık şifre üretilmesi ve güvenliğinin sınanması. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, 2011.
Türk Ö., ARM işlemciler ile tek kullanımlık şifre uygulamasının gerçekleştirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, 2011.
Akkaya S., Yeni bir kaos tabanlı rastgele sayı üreteci kullanan banka şifrematik cihazı tasarımı ve uygulaması. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 2016.
Özdemir S., Secure data aggregation in wireless sensor networks via homomorphic encryption. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 23 (2), 365- 373, 2008.
Yıldırım K., & Demiray H. E., Methods for integrating symmetric and asymmetric encryption schemes: Scrambled and combined kem-dem. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 23 (3), 539-548, 2008.
Pareschi F., Setti G., Rovatti R., A macro-model for the efficient simulation of an ADC-based RNG, Circuits and Systems, 2005. ISCAS 2005. IEEE International Symposium on , 5, 4349-4352, 2005.
Callegari S., Rovatti R., Setti G., Embeddable ADCBased True Random Generator for Cryptographic Applications Exploiting Nonlinear Signal Processing and Chaos, IEEE Trans. On Signal Processing, 53 (2),793- 805, 2005.
Pareschi F., Setti G., Rovatti R., Implementation and testing of high-speed CMOS TRNGs based on chaotic systems, IEEE Trans. on Circuits and Syst., 57 (12), 3124-3137, 2010.
Çicek İ., Pusane AE., Dundar G., A novel dual entropy core TRNG. IEEE 8th Int. Conf. on Elec. and Electronics Eng., 332-335, 2013.
Çicek İ., Pusane AE., Dundar G., A novel design method for discrete time chaos based true random number generators. Integration, the VLSI Journal, 47 (1), 38-47, 2014.
Istvan H., Suciu A., Cret, O., FPGA based TRNG using automatic calibration. Intelligent Comp. Comm. and Proc., IEEE 5th Int. Conf. on ICCP, 373-376, 2009.
Fischer V., Drutavosky M., Simka M., Bochard N., High performance TRNG in sltera stratix FPLDs.Field Program. Logic and App., Springer, 555–564, 2004.
Wieczorek PZ., Golofit K., Dual-metastability timecompetitive TRNG. IEEE Trans. on Circuits and Syst., 61 (1):134-145, 2014.
Çavuşoğlu Ü., Akgül A., Kaçar S., Pehlı̇van İ., Zengı̇n A., A novel chaos‐based encryption algorithm over TCP data packet for secure communication. Security and Communication Networks, 2016.
Jafari M. A., Mliki E., Akgül A., Pham V. T., Kingni S. T., Wang X., Jafari, S., Chameleon: the most hidden chaotic flow. Nonlinear Dynamics, 1-15, 2017.
Volos C., Akgül A., Pham V.T., Stouboulos I., Kyprianidis I., A simple chaotic circuit with a hyperbolic sine function and its use in a sound encryption scheme. Nonlinear Dynamics, 1-15, 2017.
Çavuşoğlu Ü., Uyaroğlu Y., Pehlivan İ., Design of a continuous-time autonomous chaotic circuit and application of signal masking. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29 (1), 79-87, 2014.
Wang Z., Akgül A., Pham V. T., Jafari S., Chaos-based application of a novel no-equilibrium chaotic system with coexisting attractors. Nonlinear Dynamics, 1-11, 2017.
Akgul A., Li C., Pehlivan İ., Amplitude Control Analysis of a Four-Wing Chaotic Attractor, its Electronic Circuit Designs and Microcontroller-Based Random Number Generator. Journal of Circuits, Systems and Computers, 1750190, 2017.
Akgül A., Calgan H., Koyuncu İ., Pehlivan İ., İstanbullu A., (2016). Chaos-based engineering applications with a 3D chaotic system without equilibrium points. Nonlinear Dynamics, 84 (2), 481-495, 2016.
Akgul A., Moroz I., Pehlivan I., Vaidyanathan S., A new four-scroll chaotic attractor and its engineering applications. Optik-International Journal for Light and Electron Optics, 127 (13), 5491-5499, 2016.
Koyuncu İ., Kriptolojik Uygulamalar İçin Fpga Tabanlı Yeni Kaotik Osilatörlerin ve Gerçek Rastgele Sayı Üreteçlerinin Tasarımı Ve Gerçeklenmesi. Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi, , Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 2014.
Li Q., Liu Q., Niu J., Chaotic oscillator with potentials in TRNG and ADC. 35th Int. Conf. on Telecomm. and Signal Proc., 397-400, 3-4 July, 2012.
Ergün S., Özoğuz S., TRNGs based on a non-autonomous chaotic oscillator. Int. J. of Electronics and Comm., 61 (4):235-242, 2007.
Zhao L., Liao X., Xiao D., Xiang T., Zhou Q., Duan S., TRNG from mobile telephone photo based on chaotic cryptography. chaos, solitons & fract., elsevier, 42 (3):1692-1699, 2009.
Beirami A., Nejati H., Ali WH., zigzag map: a variability-aware discrete-time chaotic-map truly random number generator. electronics lett., 48 (24):1537-1538, 2012.
Pehlivan İ., Yeni Kaotik Sistemler: Elektronik Devre Gerçeklemeleri, Senkronizasyon ve Güvenli Haberleşme Uygulamaları, Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 2007.
Tuna M., Fidan C. B., A Study on the importance of chaotic oscillators based on FPGA for true random number generating (TRNG) and chaotic systems. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (2), 473-491, 2018.