Küçük cihazları korumak için “Hafif Kriptografi” standardı tamamlandı

Atasözünde de söylendiği gibi, “en önemli olan küçük şeylerdir” ve Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) onların yanında. NIST’in yeni tamamladığı hafif kriptografi standardı, ağa bağlı en küçük elektronik cihazlar için bile siber saldırılara karşı koruma sağlıyor.

“Kısıtlı Cihazlar için Ascon Tabanlı Hafif Kriptografi Standartları” (NIST Özel Yayını 800–232) adıyla yayınlanan standart, Nesnelerin İnterneti’ni (IoT) oluşturan milyarlarca cihazın yanı sıra RFID etiketleri ve tıbbi implantlar gibi diğer küçük elektronik cihazlar tarafından oluşturulan ve iletilen bilgileri korumak için tasarlanmış araçlar içeriyor .

Bu tür minyatür teknolojiler genellikle bilgisayarlara veya akıllı telefonlara kıyasla çok daha az işlem kaynağına sahiptir, ancak yine de siber saldırılara karşı korunmaları gerekir. Çözüm , bu tür kaynakları kısıtlı cihazları savunmak için tasarlanmış hafif kriptografidir.

NIST bilgisayar bilimcisi Kerry McKay, NIST meslektaşı Meltem Sönmez Turan ile birlikte projeye liderlik etti ve “Kaynak kısıtlamalarının kriptografinin benimsenmesini engellediği her yerde bu yeni hafif kriptografi standardının kullanılmasını teşvik ediyoruz” dedi.

“Akıllı ev aletlerinden araç üstü gişelere ve tıbbi implantlara kadar çeşitli cihazlar üreten endüstrilere fayda sağlayacak. Bu elektronik cihazların ortak bir noktası, kriptografi için gereken enerji, zaman ve alan miktarını hassas bir şekilde ayarlama ihtiyacıdır. Bu standart, onların ihtiyaçlarına uygundur.”

Standart, NIST’in 2023 yılında çok turlu bir kamu inceleme sürecinin ardından hafif kriptografi standardının planlı temeli olarak seçtiği Ascon ailesindeki bir grup kriptografik algoritma etrafında oluşturulmuştur. Ascon, 2014 yılında Graz Teknoloji Üniversitesi, Infineon Technologies ve Radboud Üniversitesi’nden bir kriptograf ekibi tarafından geliştirilmiştir. 2019 yılında CAESAR yarışmasında hafif şifreleme için birincil tercih olarak ortaya çıkmış ve bu da Ascon’un kriptograflar tarafından yıllarca süren incelemelerden başarıyla geçtiğinin bir göstergesidir.

Standartta, tasarımcılara farklı kullanım durumları için farklı seçenekler sunan Ascon ailesinden dört varyant bulunmaktadır. Bu varyantlar, hafif kriptografinin iki temel görevine odaklanır: ilişkili verilerle kimlik doğrulamalı şifreleme (AEAD) ve karma oluşturma.

ASCON-128 AEAD, bir cihazın verilerini şifrelemesi, verilerin gerçekliğini doğrulaması veya -en önemlisi- her ikisini birden yapması gerektiğinde kullanışlıdır. Küçük cihazların yaygın bir zayıf noktası, bir saldırganın güç tüketimi veya zamanlama gibi fiziksel özellikleri gözlemleyerek hassas bilgileri elde edebildiği “yan kanal saldırılarına” karşı savunmasız olmalarıdır.

Hiçbir kriptografik algoritma bu tür saldırılara karşı doğal olarak bağışık olmasa da, ASCON, birçok geleneksel algoritmadan daha kolay bir şekilde yan kanal dirençli uygulamaları destekleyecek şekilde tasarlanmıştır. Yaklaşımından faydalanabilecek cihazlar arasında RFID etiketleri, implante tıbbi cihazlar ve araç ön camlarına takılan geçiş ücreti kayıt transponderleri yer almaktadır.

ASCON-Hash 256, şifrelediği tüm verileri alır ve bunları, verilerin parmak izi gibi işlev gören birkaç karakter uzunluğunda kısa bir “hash” oluşturmak için kullanır. Orijinal verilerde yapılan küçük bir değişiklik bile, hash’te anında fark edilebilir bir değişikliğe yol açarak, algoritmayı verilerin bütünlüğünü korumak için kullanışlı hale getirir; örneğin, bir yazılım güncellemesi sırasında, kötü amaçlı yazılımların sisteme sızmadığından emin olmak için. Diğer kullanım alanları arasında, çevrimiçi banka havalelerinde kullandığımız parolaları ve dijital imzaları korumak da yer alır. NIST’in aynı amaçların çoğu için yaygın olarak kullanılan SHA-3 hash algoritmaları ailesine hafif bir alternatiftir.

ASCON-XOF 128 ve ASCON-CXOF 128, farklı bir karma işlevidir: Her iki algoritma da kullanıcının karma boyutunu değiştirmesine olanak tanır. Bu seçenek, daha kısa karma değerlerinin kullanılması sayesinde cihazın şifreleme işlemine daha az zaman ve enerji harcamasını sağladığı için küçük cihazlar için avantajlıdır.CXOF varyantı ayrıca, karma değerine birkaç karakter uzunluğunda özelleştirilmiş bir “etiket” ekleme olanağı da sunar. Birçok küçük cihaz aynı şifreleme işlemini gerçekleştirirse, bunlardan ikisinin aynı karmayı üretme olasılığı küçük ama önemli olabilir ve bu da saldırganlara şifrelemeyi nasıl aşacakları konusunda bir ipucu verebilir. Özelleştirilmiş etiketler eklemek, kullanıcıların bu olası sorunu aşmasını sağlar.

McKay, NIST ekibinin standardın sadece hemen kullanıma hazır olmasını değil, aynı zamanda gelecekteki ihtiyaçları karşılayacak şekilde genişletilebilir olmasını da amaçladığını söyledi.”Topluluğun geri bildirimlerini dikkate aldık ve kolayca takip edilip uygulanabilecek bir standart oluşturmaya çalıştık, ancak aynı zamanda bunu geliştirebilmek adına ileriye dönük olmaya da çalışıyoruz,” dedi.

“İnsanların talep ettiği ve ileride ekleyebileceğimiz ek işlevler var, örneğin özel bir mesaj doğrulama kodu gibi. Bu olasılıkları çok yakında değerlendirmeye başlamayı planlıyoruz.”

Kaynak: N. Hanacek/NIST