Kriptografik Rastgele Sayı Üreteçleri için Sağlık Testleri

Abstract

Kriptografik protokollerde rastgele sayılar anahtar, parola, sistem parametresi ve maskeleme vektörleri gibi önemli görevlerde kullanılmaktadırlar. Genellikle, protokollerin algoritmalarının açıkça bilinmesi prensibine dayalı olarak, güvenlik bu algoritmaların gizli anahtarları ve parolalarına ba˘ glı olarak sa˘ glanmaktadır. Bu sebeple kullanılan sayı dizilerinin gerekli kriterleri sa˘ glamaları gerekmektedir. Kriptografik amaçlarla rastgele sayı dizileri rastgele sayı üreteçleri ile üretilmekte olup, bunlar gerçek rastgele sayı üreteçleri ve sözde rastgele sayı üreteçleri olmak üzere ikiye ayrılırlar. Gerçek rastgele sayı üreteçleri fiziksel bir gözleme dayalı olarak ölçüm sonuçları ile rastlantısal diziler üretirken, sözde rastgele sayı üreteci deterministik bir algoritma ile verilen ba¸slangıç dizilerini geni¸ sleterek sözde rastgele diziler üretir. Üreteçlerin çıktıları ve çalı¸sma mekanizlarının belirlenen kriterlere uygunlu˘ gu çe¸ sitli testler ile kontrol edilmektedir. Literatürde, rastgele sayı üreteçlerini de˘ gerlendirmeye yönelik tanımlanan istatistiksel rastgelelilik testleri, entropi belirleme yöntemleri ve sa˘ glık testleri mevcuttur, bunları kapsayan standart ve test paketlerinden yaygın olarak kullanılanlar DIEHARDER [1], NIST SP 800-90B [2], FIPS PUB 140-2 [3] ve AIS-20/AIS-31[4] olarak sıralanabilir. Bu çalı¸ smada gerçek rastgele sayı üreteçlerinin entropi kayna˘ gının çalı¸sma mekanizmasındaki bozulma, hata vb. durumlarını tespit edip, süreçteki bozulmalar için uyarı vermek amacı ile tasarlanan sa˘ glık testleri incelenmektedir. Sa˘ glık testleri istatistiksel modellere dayalı, üreteç ile e¸s zamanlı çalı¸ sması beklendi˘ gi için zaman karma¸sıklı˘ gı dü¸sük algoritmalar ile tasarlanması gereken testlerdir. Bu çalı¸ sma kapsamında kısa dizilerdeki da˘ gılımları tam olarak hesaplanan istatistiksel rastgelelik testleri belirlenmi¸ s ve bu rastgele de˘ gi¸skenler ile olu¸sturulmu¸s testler içeren bir de˘ gerlendirme paketi tanımlanmı¸ stır.