Kriptografi: Bilginin Anahtarı

Kriptoloji en basit tanımı ile şifreleme bilimidir; bilgilerin gizlenmesi ve ortaya çıkarılmasıyla ilgilenir. Kriptoloji bilimi, kriptografi ve kriptanaliz olmak üzere iki alt sistemden oluşur.

Kriptoloji biliminin alt dalları

Adını Yunancada “gizli” anlamına gelen kryptos ve “yazı” anlamına gelen graphein kelimelerinin birleşiminden alan kriptografi, bir bilginin istenmeyen kişilerce okunamayacak hâle dönüştürülmesinde yani şifrelenmesinde kullanılan matematiksel tekniklerdir. Bu işlemi yapan kişilere kriptograf denir.

Kriptanaliz ise şifrelenen metinlerin çözümüyle yani deşifrelenmesiyle ilgilenir. Şifreli metni çözerek orijinal metni elde eden kişilere kriptanalist denir.

Tanımlarından da anlaşılacağı üzere kriptografi ve kriptanaliz birbirlerine zıt kavramlar. Dolayısıyla bu iki sistem üzerinde çalışan kişiler arasında tarih boyunca bir yarış söz konusu olmuş. Çünkü kriptograflar tarafından geliştirilen her yeni şifreleme algoritmasının kriptanalistler tarafından kırılması, kriptografları daha güçlü algoritmalar tasarlamaya zorluyor.

Bilginin korunması ve güvenliğinin sağlanması günümüzde olduğu gibi eski çağlarda da önemli bir yer tutuyordu. Dolayısıyla kriptografi biliminin tarihinin milattan önceki dönemlere kadar uzandığını söyleyebiliriz. MÖ 1900’lü yıllarda Mısır’da bulunan kitabelerdeki hiyeroglif işaretler gizli yazının ilk örneği sayılıyor. MÖ 60-50 yıllarında ise dönemin Roma İmparatoru Jül Sezar, devlet haberleşmesinde bugün kendi adıyla anılan bir şifreleme yöntemini kullanıyordu. Bu şifreleme yöntemi, bir metindeki her harfin alfabede kendisinden sonra gelen üçüncü harf ile değiştirilmesine dayanıyordu.

Sezar şifreleme yöntemi

Sezar şifreleme yöntemine kendi alfabemizi kullanarak bir örnek verelim. Bu yöntemde “MERHABA” kelimesi yerine “ÖĞTJÇDÇ” yazılıyordu.

Harflerin yerlerinin değiştirilmesiyle oluşturulan şifreleme yöntemi en ilkel şifreleme tekniğidir ve modern çağda güvenli bir iletişim sağlayamaz. Çünkü orijinal metindeki bir harfin şifrelenmiş metinde hangi harf ile değiştirildiği, o dilde en çok kullanılan harfler ile şifrelenmiş mesajda en sık geçen harfler karşılaştırılarak bulunabilir.

Blaise de Vigenere, 1586 yılında Sezar şifreleme yöntemine benzer ama ondan daha karmaşık olan Vigenere sistemini geliştirdi. Bu sistemde metindeki harfler sabit olarak değil, değişen bir sayı dizisine göre öteleniyordu. Örneğin şifreleme sayı dizisi veya anahtar 285739 olarak belirlendiğinde, şifrelenecek metnin ilk harfi 2, ikinci harfi 8, üçüncü harfi 5, ... , altıncı harfi 9 harf öteleniyordu. Eğer şifrelenecek metin altı harften daha uzun ise anahtar tekrar edilerek uygulanıyordu. Yani metnin yedinci harfi 2, sekizinci harfi 8 olmak üzere metnin tüm harfleri anahtara göre ötelenerek şifreleniyordu. Geliştirildikten sonra uzun süre kırılması imkânsız bir şifreleme sistemi olarak nitelendirilen Vigenere şifresi 1854 yılında kırıldı. Fakat Amerikan İç Savaşı’nın yaşandığı 1860’lı yıllarda güney eyaletlerinde yaşayanlar bu şifreleme yönteminin kırıldığını henüz bilmiyordu. Vigenere şifresini kırmayı bilen Kuzeyliler ise iletişimlerini bu yöntemi kullanarak sağlamaya çalışan Güneyliler karşısında büyük avantaj sağladı.

Daha sonraki yıllarda bütün dünyada kriptograflar daha iyi bir şifreleme yöntemi geliştirmek için uğraştı. İkinci Dünya Savaşı’nda Alman orduları kendi aralarındaki iletişimi Enigma cihazı ile şifrelenen metinleri kullanarak sağladılar.

Enigma

Enigma cihazı ile şifrelenen mesajlar radyo dalgaları üzerinden Mors kodları kullanılarak iletiliyordu. Uzak mesafeler arasındaki bu haberleşme İngiliz kriptanalistler tarafından dinlenip çözülmeye çalışılıyordu. Fakat Enigma cihazının şifrelemede kullandığı anahtarın bulunması matematiksel olarak çok zor ve zaman alıcı bir işlemdi. Aynı zamanda şifrelemede kullanılan her anahtarın sekiz saatte bir değiştirilmesi, İngiliz kriptanalistlerin işlerini daha da zorlaştırıyordu. İngiliz matematikçi Alan Turing ve ekibinin matematiksel bir model kullanarak geliştirdiği Bombe isimli elektromekanik bir cihaz, kriptolu Enigma mesajlarını kırılabildi. Bu olay İkinci Dünya Savaşı’nın seyrini değiştirdi.

Enigma ile şifrelenen metinleri çözmek için kullanılan Bombe cihazı

1950’li yıllara kadar kriptografi bilimi sadece devletlerin kendi içlerindeki güvenli haberleşmelerde yani askeri ve diplomatik alanlarda kullanılıyordu. Ancak bu durum bilgisayarın icadı ve internetin kullanılmaya başlamasıyla değişti. Artık günlük hayatımızın ayrılmaz bir parçası hâline gelen interneti kullanarak yaptığımız her türlü haberleşme ve işlem için gereken en önemli özellik gizlilik. İnternet üzerinden yapılan alışverişler, bankacılık işlemleri, rezervasyon sistemleri, uydu sistemleri, e-devlet uygulamaları, e-posta iletileri gibi pek çok alanda bilgi güvenliği kriptografi ile sağlanıyor. Kriptografinin en önemli işlevi ise ulusal bilgi güvenliğini sağlaması. Günümüzde bilgi güvenliği ve kriptografinin önemini kavrayan tüm dünya ülkeleri, en güvenilir sistemlerin bile bir gün çözülebileceğinin farkında oldukları için yeni ve daha güçlü algoritmaların geliştirilmesi için çalışıyorlar.

Kaynaklar:

• Koyuncu, H., "Kriptoloji Tarihi", ASELSAN, Sayı 81, s. 4-7, 2010.
• Çeşmeci, M. Ü., "Elektronik Çağ Öncesi Dönem Kriptoloji Tarihi", TÜBİTAK UEKA, Cilt 1, Sayı 1, s. 21-31, 2009.