Kuantum Sonrası Güvenli Dijital Kripto Cüzdan
Abstract
Blokzincir, merkeziyetsiz bir ağ üzerinde çalışan, bir uzlaşma algoritması tarafından yönetilen, değiştirilemez bir dijital kayıt defteridir. Blokzincirde kullanıcıların gerçek kimlik bilgileri yerine kriptografik olarak dijital kripto cüzdanlarda üretilen cüzdan anahtarları ve cüzdan adresleri kişisel tanımlayıcı olarak kullanılır. Dijital kripto cüzdanlar blokzincirlerinden ayrı olarak geliştirilen uygulamalardır. Ancak onlar olmadan, blokzincirinde kullanıcıyı temsil eden herhangi birşey olmadığı için transfer işlemlerinin gerçekleştirilmesi, akıllı sözleşme uygulamalarının çalıştırılması gibi blokzincir ile etkileşime girilebilecek herhangi bir işlemin yapılması mümkün değildir. Günümüzde dijital kripto cüzdan uygulamalarında anahtar üretim sürecinde açık anahtarlı eliptik eğri dijital imzalama algoritması (ECDSA) kullanılmaktadır. Bu algoritmanın güvenliği eliptik eğri üzerindeki ayrık logaritma probleminin zorluğuna dayanmaktadır. 1994 yılında Shor’un önerdiği algoritma ile açık anahtarlı kriptosistemlerin dayandığı zor problemlerin kuantum bilgisayarlar varlığında polinom zamanda çözülebileceği belirtilmiştir. Bu durum, kuantum bilgisayarlar varlığında açık anahtar kriptografisi kullanılarak oluşturulan bütün sistemler gibi ECDSA kullanılarak oluşturulan kripto cüzdan uygulamalarının da güvenliğinin sağlanamayacağı anlamına gelmektedir. Kuantum sonrası kriptosistemlerin standartlaştırılması ihtiyacından dolayı NIST 2016 yılında bir çağrıda bulunmuştur. Bu çağrı kapsamında belirli aşamalardan geçerek dijital imzalama standardı olarak kafes tabanlı Crystals-Dilithium ve Falcon algoritmaları seçilmiştir. Bu çalışmada Crystals-Dilithium dijital imzalama algoritmasının kripto cüzdan anahtar üretim aşamasında kullanımı sağlanılarak Bitcoin ve Ethereum blokzincirleri için kuantum sonrası güvenli dijital kripto cüzdan önerisinde bulunulmuş ve bu uygulamalar Rust programlama dili ile gerçeklenmiştir. Klasik ve kuantum sonrası için geliştirilen cüzdan uygulamalarının cüzdan bilgilerinin ortalama oluşturulma süresi belirtilmiştir. Ayrıca, klasik ve kuantum sonrası blokzincir prototipi oluşturularak, çalışma kapsamında geliştirilen dijital kripto cüzdan uygulamalarının bu prototipler üzerinde işlem imzalama ve doğrulama süreçlerinin ortalama gerçekleşme süreleri belirtilmiştir.
Keywords
Blokzincir, Dijital kripto cüzdan, Kuantum sonrası kriptografi
Project Number
121R006
Thanks
2. yazar TÜBİTAK tarafından 121R006 numaralı proje kapsamında kısmi olarak desteklenmiştir.
References
- Ayvaz, S., Çetin, S. C. ve Aydar, M. Kimlik Sistemlerinde Blokzincir Kullanımı, Sağıroğlu, Ş. ve Akleylek, S. (ed.). Siber Güvenlik ve Savunma: Blokzincir ve Kriptoloji, Ankara: Nobel, 5, ss. 117-164, 2021
- Antonopoulos, A. M. Mastering Bitcoin Programming the Open Blockchain, Second Edition, Sebasto - pol, O’Reilly, 2017
- Nakov, S. Practical Cryptography for Developers, Software University, 2018.
- Akleylek, S., Yıldırım, H. M. ve Tok, Z. Y. Kriptoloji ve Uygulama Alanları: Açık Anahtar Altyapısı ve Kayıtlı Elektronik Posta, Akademik Bilişim 11, Bildiriler Kitabı, ss. 723-728, 2013
- Paar, C. ve Pelzl, J. Understanding Cryptography: A Textbook for Students and Practitioners, Springer, 2010. https:/ /doi.org/10.1007/978-3-642-04101-3
- Shor, P. W. Algorithms for quantum computation: discrete logarithms and factoring, In Proceedings 35th Annual Symposium on Foundations of Computer Science (SFCS ‘94), 20-22 November, Santa Fe, NM, USA, 1994, ss. 124-134
- Bernstein, D. J., Buchmann, J. ve Dahmen, E. Post-Quantum Cryptography, Berlin: Springer, 2009
- Bernstein, D. J. ve Lange, T. Post-Quantum Cryptography. Nature. 549, ss. 188-194, 2017
- NIST, Post Quantum Cryptography, https:/ /csrc.nist.gov/Projects/Post-Quantum-Cryptography
- Alagic, G., Cooper, D., Dang, Q., Dang, T., Kelsey, J., Lichtinger, J., Liu, Y., Miller, C. , Moody, D., Peralta, R., Perl- ner, R., Robinson, A., Smith-Tone, D. and Apon, D. Status Report on the Third Round of the NIST Post-Quan- tum Cryptography Standardization Process, NIST Interagency/Internal Report (NISTIR), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, 2022. https:/ /doi.org/10.6028/NIST.IR.8413