C++ İle AES Şifreleme Algoritması kullanımını öğrenin Adım adım yazılan talimatlar ile kriptolama nasıl yapılır öğrenin AES şifreleme algoritması hakkında detaylı bilgi için tıklayın
Bu makale, C++ programlama dilini kullanarak AES şifreleme algoritmasının nasıl uygulanacağını öğrenmek isteyenler için hazırlanmıştır. AES, simetrik şifreleme algoritmaları sınıfına ait olan bir veri şifreleme standardıdır. İlk olarak 1998 yılında geliştirilmiş ve daha sonra kullanımı yaygınlaşmıştır. AES algoritması, güvenli ve hızlı bir şifreleme yöntemi olarak kabul edilir.
C++ programlama dilini kullanarak AES algoritmasının uygulanması oldukça kolaydır. Öncelikle anahtar oluşturma işlemi yapılır. Burada, 128, 192 veya 256 bit uzunluğunda bir anahtar dizisi oluşturulur. Daha sonra, anahtarların alt anahtarlarının hesaplanması için bir anahtar genişletme işlemi kullanılır. Anahtarın alt anahtarları kullanılarak bir matris oluşturulur. Bu matris, şifreleme işlemi için gerekli olacaktır.
Şifreleme işlemi, matris kullanılarak gerçekleştirilir. Bu işlem, dört farklı dönüşüm işlemi (SubBytes, ShiftRows, MixColumns ve AddRoundKey) kullanılarak yapılır. Her turda dönüşüm işlemleri gerçekleştirilir ve son turda ise SubBytes ve ShiftRows işlemleri yapılır.
AES şifrelemesi, doğru anahtar kullanılmadan çözülemez. Ancak, uygun bir şekilde oluşturulmayan anahtarlar şifrelemenin zayıflıklarına neden olabilir. Dolayısıyla, anahtar oluşturma süreci son derece önemlidir ve doğru bir şekilde yapılmalıdır. Yukarıda belirtildiği gibi, C++ programlama dilini kullanarak AES şifreleme algoritmasının uygulanması oldukça kolaydır. Ayrıca, işlem oldukça hızlıdır ve güvenli bir yöntem olarak kabul edilir.
AES Nedir?
AES (Advanced Encryption Standard), bilgi güvenliği alanında sıklıkla kullanılan bir simetrik şifreleme standardıdır. Amerikan Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) tarafından belirlenmiş olan AES, özellikle kamu kurumları ve finans sektörü gibi yüksek güvenlik gerektiren alanlarda tercih edilmektedir.
AES, DES (Data Encryption Standard) ve 3DES (Triple Data Encryption Standard) algoritmalarına göre daha yüksek bir güvenlik seviyesine sahiptir. AES, 128, 192 ve 256 bit anahtar uzunluğu seçenekleri sunarak esnek bir şekilde kullanılabilmektedir. Ayrıca şifrelenen veriyi bloklar halinde işleyerek tam güvenliği sağlamaktadır.
AES Algoritmasının Uygulanması
AES algoritmasının uygulanması için öncelikle anahtar oluşturma işlemi gerçekleştirilir. Bu işlemde, 128, 192 veya 256 bit uzunluğunda olabilen bir anahtar dizisi kullanılır. Daha sonra anahtarın alt anahtarlarının hesaplanması için bir anahtar genişletme işlemi kullanılır. Bu işlem sonucunda, anahtardan elde edilen alt anahtarlar matrisin oluşturulmasında kullanılır.
Anahtarın alt anahtarları kullanılarak bir matris oluşturulduktan sonra, şifreleme işlemine geçilir. Şifreleme işlemi, oluşturulan matris kullanılarak gerçekleştirilir. Dört dönüşüm işlemi (SubBytes, ShiftRows, MixColumns, AddRoundKey), şifrelemenin her turunda kullanılır. Son turda ise, Dönüşüm İşlemleri yerine SubBytes ve ShiftRows işlemleri gerçekleştirilir.
AES şifrelemesi, doğru anahtar kullanılmadan çözülemez. Ancak, uygun bir şekilde oluşturulmayan anahtarlar şifrelemenin zayıflıklarına neden olabilir. AES algoritması C++ dilinde uyguladığınızda, güvenli bir veri şifreleme işlemine sahip olursunuz.
Anahtar Oluşturma
AES şifreleme algoritmasını uygulamak için ilk adım, bir anahtar oluşturma işlemidir. Bu işlemde, 128, 192 veya 256 bit uzunluğunda bir anahtar dizisi kullanılarak şifreleme anahtarı oluşturulur. Şifreleme anahtarı, şifrelenmiş mesajı oluşturmak ve çözmek için kullanılır.
Anahtar oluşturma işlemi, rastgele sayı üretme işlemi ile başlar. Ardından, bu sayılar belli yöntemlerle işlenerek şifreleme anahtarı oluşturulur. Şifreleme anahtarının uzunluğu, güvenliği artırmak için önemlidir. AES algoritması, 128, 192 veya 256 bit uzunluğunda şifreleme anahtarları kullanabilir.
Bu işlem için kullanılan anahtar dizisi, belirtilen uzunlukta bir rastgele sayı dizisidir. Örneğin, 128 bit uzunluğunda bir şifreleme anahtarı için, 128 bit uzunluğunda rastgele bir sayı dizisi kullanılır. Bu sayı dizisi, anahtar oluşturma işlemi sırasında belirli bir yönteme göre işlenerek şifreleme anahtarı oluşturulur.
Anahtar oluşturma işlemi, AES şifreleme algoritmasının güvenli ve güçlü olabilmesi için oldukça önemlidir. Bu nedenle, şifreleme anahtarı oluşturulurken dikkatli bir şekilde ilerlemek gerekir.
Alt Anahtar Oluşturma
AES algoritmasında, anahtarın alt anahtarlarının hesaplanması için bir anahtar genişletme işlemi kullanılır. Bu işlem, anahtardan başlayarak bir dizi alt anahtar üretir. Anahtar, 128, 192 veya 256 bit uzunluğunda olabilir ve anahtar genişletme işlemi, her bit uzunluğu için farklı sayıda alt anahtar üretir.
Alt anahtarlar üretmek için, ilk olarak anahtar belirtilen bit uzunluğuna yükseltilir. Daha sonra anahtar, girilen anahtarın uzunluğuna göre programlanmış sabit bir diziyle XOR işlemine tabi tutulur. Bu sayede yeni bir anahtar oluşturulur ve işlem tekrarlanarak alt anahtarlar üretilir.
Alt anahtar oluşturma işlemi tablo şeklinde de gösterilebilir. Bu tablo, anahtarın alt anahtarlarının nasıl hesaplandığını gösterir:
| 1. Tur | 2. Tur | 3. Tur | ... | N. Tur |
|---|---|---|---|---|
| Rcon | 0 0 0 0 | ... | 0 0 0 0 | 0 0 0 0 |
| Önceki Alt Anahtar | Önceki Alt Anahtar | ... | Önceki Alt Anahtar | Önceki Alt Anahtar |
| Byte Döndürme(+SubByte) | Byte Döndürme | ... | Byte Döndürme | Byte Döndürme |
| XOR İşlemi | XOR İşlemi | ... | XOR İşlemi | XOR İşlemi |
Bu tablo, alt anahtarların hesaplanması için yapılacak işlemleri gösterir. Rcon, Round Constant kelimelerinin kısaltmasıdır.
Bu şekilde AES algoritmasının anahtarlarının alt anahtarlarının oluşturulduğunu öğrenmiş oldunuz.
Matris Oluşturma
Anahtar oluşturulduktan sonra, alt anahtarlar matris formunda saklanır. Alt anahtarlar, anahtar genişletme işlemi sırasında oluşturulur ve her turda kullanılmak üzere hazır hale getirilir. Her turda kullanılan alt anahtarlar, matris şeklinde düzenlenir.
Matris oluşturulurken, anahtar genişletme işlemi ile hesaplanmış alt anahtarlar kullanılır. Bu alt anahtarlar, matrisin sütunlarını oluşturur. Matrisin ilk sütunu, anahtarın kendisi ile oluşturulurken diğer sütunlar, önceki sütunlar üzerinden hesaplanır. Bu işlem, alt anahtarların tümü matrisin sütunlarına yerleştirilene kadar devam eder.
Matris, AES şifreleme algoritmasında tüm tur boyunca kullanılır. Bu matriste gerçekleştirilen işlemler, her turda tekrarlanır ve son turda farklılık gösterir. Matrisin son turda kullanımı, dört dönüşüm işlemi yerine sadece SubBytes ve ShiftRows işlemleri ile gerçekleştirilir.
Aşağıdaki tablo, AES matrisinin bir örneğini göstermektedir:
| 81 | e7 | 12 | d8 |
|---|---|---|---|
| 4f | 2c | 7f | 90 |
| 1a | 5d | 33 | e1 |
| ad | f4 | 34 | 30 |
Matrisin her bir hücresi, 8-bitlik bir değerdir. Bu değerler, şifreleme ve deşifreleme sırasında kullanılır ve dönüşüm işlemleri tarafından değiştirilir.
Şifreleme
Şifreleme, AES algoritmasının en önemli aşamalarındandır. Bu aşamada matris kullanılarak veri şifrelenir. Şifreleme işlemi, bir dizi Dönüşüm İşlemi kullanılarak gerçekleştirilir. Bu dört Dönüşüm İşlemi SubBytes, ShiftRows, MixColumns ve AddRoundKey'dir.
| Dönüşüm İşlemi | Açıklama |
|---|---|
| SubBytes | Her byte, yerine başka bir byte yerleştirilerek değiştirilir. |
| ShiftRows | Bytes, satırlar boyunca birbirleriyle değiştirilir. |
| MixColumns | Her sütun, bir matris çarpımı kullanılarak diğer sütunlarla karıştırılır. |
| AddRoundKey | Her byte, anahtar ile bir XOR işlemi kullanılarak değiştirilir. |
Bir AES şifreleme işlemi, 10, 12 veya 14 tur boyunca gerçekleştirilir. Tur sayısı, anahtarın uzunluğuna bağlıdır. 128, 192 ve 256 bit anahtar kullanıldığında sırasıyla 10, 12 ve 14 tur gerçekleştirilir.
Son turda, Dönüşüm İşlemleri yerine SubBytes ve ShiftRows işlemleri gerçekleştirilir. Şifreleme işlemi tamamlandığında, şifrelenmiş veri güvenli bir şekilde saklanabilir.
Dönüşüm İşlemleri
AES şifreleme algoritmasının her turunda, dört dönüşüm işlemi yapılır. Bunlar SubBytes, ShiftRows, MixColumns ve AddRoundKey'dir. Bu işlemler, her turda anahtarın alt anahtarları kullanılarak gerçekleştirilir.
SubBytes işlemi, her matris elemanını yerine başka bir elemanla değiştirerek gerçekleştirilir. Bu işlem, matrisin her satırı ve sütunu için ayrı ayrı uygulanır.
ShiftRows işlemi, matrisin her satırını belirli bir sayıda kaydırarak gerçekleştirilir. Bu işlem, matrisin 2. satırı bir sütün sola, 3. satırı iki sütün sola ve 4. satırı üç sütün sola kaydırır.
MixColumns işlemi, matrisin sütunları üzerinde matris çarpımı işlemi yaparak gerçekleştirilir. Bu işlem, matrisin her sütunu için ayrı ayrı uygulanır.
AddRoundKey işlemi, anahtar matrisi ve şifre matrisi arasındaki XOR işlemi ile gerçekleştirilir. Bu işlem, matrisin her elemanı için ayrı ayrı uygulanır.
Bu dönüşüm işlemleri, her tur için sırayla uygulanarak şifrelemenin güvenliği artırılır. Her tur, dönüşüm işlemleri ve bir anahtar uygulanması ile tamamlanır. Son turda, dönüşüm işlemleri yerine SubBytes ve ShiftRows işlemleri gerçekleştirilir.
Final Turu
Şifreleme işlemi, belirli bir tur sayısı üzerinden gerçekleştirilir. Her tur sırasında dört adet dönüşüm işlemi gerçekleştirilir. Ancak son turda, AddRoundKey işlemi haricinde diğer işlemler yerine SubBytes ve ShiftRows işlemleri gerçekleştirilir.
SubBytes, bir tablodan değerleri almak için kullanılır. Bu tablo, sayıları belirli bir yerleştirme düzenine göre yerleştirir ve şifrelemeyi daha güvenli hale getirir. ShiftRows ise matrisin satırlarını kaydırmak için kullanılır. Bu işlem, satırların birbirine benzer hale gelmesini sağlar ve güvenlik seviyesini arttırır.
Final turda yapılan bu işlemler, şifrelemeyi tamamlar ve sonuç olarak şifrelenmiş veri elde edilir. Bu veri, doğru anahtar kullanımı ile doğru şekilde çözülebilir.
Şifre Kırma
AES şifrelemesi, güvenli ve etkili bir şifreleme yöntemidir ve ancak doğru anahtar kullanıldığında çözülebilir. Anahtarın uygun şekilde oluşturulmaması, şifreleme işleminin zayıflıklarına neden olabilir. Bu nedenle, AES şifrelemesini kullanırken, güçlü ve uygun şekilde oluşturulmuş bir anahtar kullanmak son derece önemlidir.
Bir saldırgan, şifrelemedeki zayıflıklardan yararlanarak AES şifrelemesi çözmeye çalışabilir. Anahtarın güçlü olmaması veya yanlış şekilde oluşturulması, saldırıların daha kolay gerçekleştirilmesine neden olabilir. AES şifreleme algoritması, birçok dönüşüm işlemi kullanarak şifreleme işlemini gerçekleştirir. Bu işlemlerden herhangi birinin zayıf noktaları saldırganların anahtar bulma ihtimallerini artırabilir. Sonuç olarak, AES şifreleme algoritmasının güvenliği, kullanılan anahtarın kalitesine bağlıdır.