Şifrebilimde Yapay Sinir 

Ağları 

Ege Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

BİM345 Yapay Sinir Ağlarıİlker KalaycıMayıs,2008

   

Gündem Şifrebilim

− Şifrebilim nedir− Şifreleme­Şifre Çözme− Klasik Şifreleme Yöntemleri− Şifreleme Çeşitleri

Gizli­Simetrik Anahtar Açık Anahtar

   

Gündem Yapay Sinir Ağları'nın Şifrebilimde Kullanılması

− Tarihçe− YSA ile açık anahtar iletimi

Eş zamanlı çalışma− Hopfield Ağı

Parola Kimlik Denetimi

   

ŞİFREBİLİMKriptoloji

   

Şifrebilim

Bilgisayar ve Ağ Güvenliği Şifrebilim­Kriptoloji Şifreleme(Encryption)­Şifre Çözme(Decryption) Klasik Şifreleme Yöntemleri Modern Yöntemler

   

Bilgisayar ve Ağ Güvenliği

Bütünlük Gizlilik Geçerlilik Kimlik Denetimi

   

Şifrebilim Nedir Kriptoloji­ Şifreleme­ Şifre Çözme Klasik Şifreleme

− Sezar− Yerdeğiştirme şifreleri− Yerine koyma şifreleri

   

Modern Şifreleme Yöntemleri Simetrik Şifreleme

− Blok− Akış

   

Açık Anahtar Şifreleme 1976 Diffie­Hellman[1] Açık Anahtar, özel anahtar RSA[2]

   

Açık Anahtar Şifreleme Büyük tamsayılar: a,b,c,p Açık:c,p Gizli: A:a B:b y=(c^a) mod p  A y'yi gönderir k=(y^b) mod p B k'yi hesaplar z=(c^b) mod p B z 'yi gönderir k=(y^a) mod p A k 'yi hesaplar   k şifrelemeyi sağlayan gizli şifre y =(c^a) mod p hesaplamak hızlı,  (logy=alogc) mod p 

hesaplanamaz. 

   

YapaySinirAğları

   

Yapay Sinir Ağları Örneklerden öğrenebilme

− Girdiler− Ağırlıklar− Çıktı

Çevrimiçi öğrenme Çevrimdışı öğrenme

   

YSA ve Kriptoloji Tarihçe­1 1994­ Pointcheval'in yılında akıllı kart uygulamalarına uygun 

olabilecek yapay sinir ağlarının NP­tam problemi Algılayıcılar(Perseptron) Problemine dayalı doğrusal şema önermesi[3]

2002­Kanter ve arkadaşları 2002 yılında yapay sinir ağlarının eşzamanlı çalışması üzerine kurulu, güvenli bir şekilde açık anahtar iletimini sağlayacak bir sistem sunmuştur[4]

2002 De Silva ve arkadaşları Çok katmanlı algılayıcılarla− açık anahtarlı şifrelemede[5]− simetrik blok şifrelerinde[6]− tek yönlü Hash fonksiyonlarda[7]

   

YSA ve Kriptoloji­ Tarihçe­2 2002­ Meletiou ve arkadaşları RSA sistemlerinde ileri beslemeli 

ağ kullanmıştır[8] 2006­Arvandi ve arkadaşları yapay sinir ağları kullanarak 

simetrik şifre tasarlamışlardır[9] 2008 Shouhong Wang ve Hai Wang Hopfield yapay sinir ağı 

modeli kullanarak parola kimlik denetimi uygulaması geliştirmiştir[10]

   

YSA ile Açık Anahtar İletimi I. Kanter, W. Kinzel ve E. Kanter 

− Secure Exchange of information by synchronization of neural networks

− Sinir Ağları Etkileşimi− Karşılıklı Öğrenme− Eşzamanlama− Nöral Şifreleme 

   

YSA Etkileşimleri İki ileri beslemeli ağ ortak girdilerine göre ortak 

çıktılarından öğrenerek ağırlıkları eşzamanlı (senkronize) olabiliyor

w­­>ağırlık vektörü X­­> ortak girdi vektörü      ­­>çıktı

   

Ağaç Eşlik Makinesi Ayrık ağırlıklar: w[k,i] k=1,2,3 i=1,...,N w[k,i]   {­L,­L+1,...,L­1,L}

Gizli anahtar: Eşzamanlamadan sonra WA=WB 

∈

   

Eşzamanlama Süresi

   

Öğrenme Kuralı Her ağın  k=1,2,3 olma üzere 3 birimi ve 1 

çıktısı var. Eğer           ise herhangi bir şey yapma Eğer           ise k birimini hareket ettir

   

Özellikleri Eşzamanlı olma hızlı Eşzamanlı olma birinin ağı izlemesinden daha 

kolay ve hızlı Her ağ eşinin çıktısıyla eğitiliyor 3. kişi ağlar hakkındaki girdi, çıktı, algoritma 

bilgilerini biliyor olsa da  öğrenme örneklerinden tam bilgiye ulaşamıyor.

   

Hopfield Ağı ile Parola Kimlik Denetimi

Shouhong Wang ve Hai Wang − Password Authentication Using Hopfield 

Neural Networks− Desen Eşleştirme− Hopfield Ağları

   

Parola Kimlik Denetimi Doğrulama tabloları Tek yönlü Hash fonksiyonları F(Parolak) Açık Erişimli Ortam

   

Hopfield Ağ Modeli N düğümlü, her bir düğümün çıktısı diğer 

düğümlere beslenir. (Wij) Ağırlıklar simetrik(Wij=Wji) Ağırlıklar: 

   

Hopfield Ağı ile Parola Kimlik Denetimi

Desen Eşleştirme ağda önceden görülmüş desen varsa girdi ve çıktı aynı oluyor.

Düğüm ve ağırlık sayısı arttıkça kapasite de yükseliyor

Parola seçiminde daha az kısıt var

   

Kaynaklar­1 [1]D. Stinson, Cryptography­Theory and Practice, ChapmanHall/CRC [2]R. Rivest, A. Shamir, L. Adleman. Obtaining Digital Signatures and Public­

Key Cryptosystems , Communications of the ACM, Vol. 21 (2), pp.120–126. 1978. A Method 

[3] D. Pointcheval, Neural Networks and their Cryptographic Applications, Eurocode '94, 1994

[4]I. Kanter, W. Kinzel and E. Kanter, Secure Exchange of information by synchronization of neural networks,Europhys. Lett.,57(1), 141­147, 2002.

[5]L. Yee, and C. De Silva, “Application of Multilayer Perceptron Networks in Public Key Cryptography”, Proc. 2002 Int’l Joint Conf. On Neural Nets, vol. 2, pp.1439­1443, 2000.

[6]L. Yee, and C. De Silva, “Application of multilayer perceptron networks in symmetric block ciphers”, Proc. 2002 Int’l Joint Conf. on Neural Nets, vol. 2, pp. 1455­1458, 2000

   

Kaynaklar­2 [7] L. Yee, and C. De Silva, “Application of Multilayer Perceptron Networks as 

a One­Way Hash Function”, Proc. 2002 Int’l Joint Conf. On Neural Nets, vol. 2, pp. 1459­1462, 2000.

[8] G.C. Meletiou, D.K. Tasoulis, and M.N. Vrahatis, “A First Study of the Neural Network Approach in the RSA Cryptosystem”, 7th IASTED International Conference Artificial Intelligence and Soft Computing, 2002.

[9] M. Arvandi, S. Wu, A. Sadeghian, W. Melek, and I. Woungang, “Symmetric Cipher Design Using Recurrent Neural Networks" in the Proc. of the 2006 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN 2006), pp. 2039 ­ 2046.

[10]Shouhong Wang; Hai Wang, "Password Authentication Using Hopfield Neural Networks," Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applications and Reviews, IEEE Transactions on , vol.38, no.2, 265­268,  2008 

   

Dinlediğiniz için teşekkürler

?????Soru?????