Müzikle şifreleme - veri gizleme sistemi tasarımı ve gerçeklenmesi

Abstract

Nowadays, internet like public and unsecure channels are being used to transfer data, which must stay hidden, from source to destination rapidly. For providing the security of these data, which are sometimes vital, different cryptographic techniques are being developed and used all over the world. Another approach to this situation is steganography which provides security of the data by hiding it. In this work, cryptography and steganography are being used together to raise the security level. At first, AES-256 algorithm is used for encryption and then the output of the algorithm is being encrypted by multiplying it in finite field by the values which are obtained from the interested features of musical notes in the carrier audio file which will be used in data hiding process. After that, encrypted data is embedded in the carrier audio file by obeying the rules generated from the musical notes and as a result of that, there appears an unsuspicious audio file which includes encrypted data. Because of the values obtained from the music in the carrier audio file are used both in cryptography process and steganography process as key, there is no need to transfer data and share keys before the file transfer and thanks to that the key sharing through an unsecure channel problem is disappeared. This system ensures that, values obtained from the output file remain the same as obtained from the input file and after mathematical inverse of encryption and hiding processes the result data is definitely the same as the input data of the encryption process. Implementation of the system designed is being done with designing software and hardware units that communicates each other. Considering speed constraints, implemented subsystems are selected whether they will work on hardware unit or software unit and 2524 Mbps encryption throughput is observed in the hardware unit.

Gizli kalması gereken verilerin hızlı bir şekilde verinin kaynağından hedefe ulaşması için günümüzde internet gibi herkese açık ve güvensiz kanallar kullanılmaktadır. Bu verilerin güvenliğini sağlamak kimi zaman hayati önem taşıdığından farklı şifreleme yöntemleri dünyanın dört bir yanında geliştirilmekte ve kullanılmaktadır. Bu duruma bir başka yaklaşım ise; veri güvenliğini veriyi gizleyerek sağlayan steganografik yöntemlerdir. Bu çalışmada, güvenlik seviyesini arttırmak için şifreleme ve veri gizleme bir arada kullanılmaktadır. Şifreleme için öncelikle AES-256 algoritması kullanılmakta ve algoritmanın çıktısı olan veriler, gizlenirken kullanılacak taşıyıcı ses dosyasındaki müzik eserinin notalarının kullanılan özelliklerinden elde edilen değerlerle sonlu alanda çarpma yapmak suretiyle şifrelenmektedir. Daha sonra, yine bu nota değerlerinden oluşturulan kurala göre, şifrelenmiş veriler, taşıyıcı ses dosyası içerisine gizlenerek ortaya şüphe çekmeyen ve şifrelenmiş veri taşıyan ses dosyaları çıkarılmaktadır. Taşıyıcı ses dosyasındaki müzik eserinden elde edilen değerler, hem şifreleme aşamasında hem de veri gizleme aşamasında anahtar niteliğinde kullanıldığından, kaynaktan hedefe yapılacak dosya aktarımından önce herhangi bir veri aktarımına ve anahtar paylaşımına ihtiyaç duyulmamakta ve güvensiz kanaldan anahtar paylaşımı yapılması sorununu ortadan kaldırmaktadır. Tasarlanan sistem, girdiler ne olursa olsun oluşacak çıktıdan aynı nota değerlerinin elde edilebileceğini ve yapılan işlemlerin matematiksel olarak tersinin yapıldığı veri ayıklama ve çözme aşamalarının ardından doğru veriye kesin olarak ulaşılacağını garantilemektedir. Tasarlanan sistemin gerçeklenmesi birbirleriyle haberleşen yazılım ve donanım birimleri tasarlanarak yapılmıştır. Hız kısıtları göz önünde bulundurularak sistemin yazılım ve donanımda çalışacak alt sistemleri belirlenmiş ve donanımda 2524 Mbps gibi bir şifreleme hızına ulaşılmıştır.