Yapının mucidi, Alman bilgisayar bilimcisi Horst Feistel’dir. Horst Feistel, 1915 yılında Berlin’de doğmuş, Almanya’da büyümüş ve daha sonra Amerika Birleşik Devletleri’ne göç etmiştir. Feistel, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) fizik eğitimi aldıktan sonra, daha çok kriptografi alanında uzmanlaşmaya yönelmiştir. Bilhassa IBM’de çalıştığı periyotta yaptığı kriptografik çalışmalar, bilgi güvenliği alanında çığır açıcı nitelikte olmuştur. 1980 yılında hayata gözlerini yuman Feistel, gerisinde çağdaş şifreleme tekniklerine öncülük eden bir miras bırakmıştır.
FEİSTEL AĞI’NIN KEŞFİ VE BİRİNCİ UYGULAMASI
Feistel ağı, 1970’lerde Horst Feistel’in IBM’de geliştirdiği çalışmalardan türemiştir. Feistel’in temel maksadı, inançlı bir data şifreleme algoritması geliştirmekti. O periyotlarda, dataların güvenliği kıymetli bir sorun teşkil ediyordu zira sayısal irtibat ağlarının yaygınlaşmasıyla birlikte kapalılığın sağlanması büyük bir ihtiyaç haline gelmişti. Feistel, simetrik anahtarlı şifreleme metotlarının güvenliğini arttırmak ve hesaplama açısından daha verimli hale getirmek maksadıyla, blok şifreleme algoritmaları üzerinde çalışmaya başladı.
Feistel’in en büyük başarısı, şifreleme ve şifre çözme süreçlerinin birbirine çok misal bir yapıda olması fikrine dayanan bir ağ yapısını geliştirmesiydi. Bu yapı, şifreleme ve şifre çözme süreçlerinin matematiksel olarak zıt çevrilebilir olmasına dayanıyordu, bu da uygulama kolaylığı sağlıyordu. Feistel ağ yapısı, data bloğunu iki kesime ayırır ve daha sonra bu modüller üzerinde dönüşümler gerçekleştirir. Bu dönüşümler, her iki modüle da bir dizi anahtar iletilmesiyle yapılır ve sonunda şifrelenmiş bilgi elde edilir.
Feistel ağı, birinci sefer 1970’lerde IBM tarafından geliştirilmiş olan Lucifer isimli bir şifreleme algoritmasında kullanıldı. Lakin, Feistel ağı asıl popülaritesini, ABD Ulusal Güvenlik Ajansı (NSA) tarafından standart şifreleme algoritması olarak önerilen ve sonradan Veri Encryption Standard (DES) ismiyle bilinen algoritma ile kazandı. 1977 yılında ABD’nin resmi data şifreleme standardı olarak kabul edilen DES, çağdaş kriptografide bir dönüm noktası oldu.
FEİSTEL AĞ YAPISININ YAPISI VE ÇALIŞMA PRENSİBİ
Feistel ağı, simetrik bir blok şifreleme algoritmasıdır, yani hem şifreleme hem de şifre çözme süreçlerinde birebir anahtar kullanılır. Bu ağ yapısı, temel olarak bilgi bloğunu iki eşit kesime ayırır: sol (L) ve sağ (R). Akabinde, bu modüller üzerinde bir dizi dönüşüm süreci gerçekleştirilir. Bu dönüşümlerin temel prensibi şu haldedir:
1. Giriş: Girdi bilgi bloğu ve olarak ikiye bölünür.
2. Dönüşüm İşlevi (F): Her çeşitte, bir dönüşüm işlevi , sağ yarı üzerinde uygulanır ve bir anahtar ile birlikte işlenir.
3. XOR Süreci: İşlevin çıktısı, sol yarı ile XOR sürecine tabi tutulur: , .
4. Cinslerin Tekrarlanması: Bu süreç, ekseriyetle birkaç tıp boyunca devam eder. Çeşitler tamamlandığında, son bloklar birleşerek şifrelenmiş data oluşturulur.
Bu yapının avantajı, her cinsin bir evvelki çeşidin çıktısına dayandığı için güçlü bir güvenlik katmanı sunmasıdır. Birebir vakitte, Feistel ağı ile şifrelenmiş bilginin çözülmesi de nispeten kolay bir süreçle, dönüşümlerin bilakis çevrilmesiyle yapılabilir.
FEİSTEL AĞI’NIN ARTI VE EKSİ YÖNLERİ Feistel ağı, birtakım avantajları ve dezavantajlarıyla öne çıkmaktadır. Aşağıda bu yapı ile ilgili olumlu ve olumsuz istikametler ayrıntılıca incelenmiştir:Artı İstikametleri:
1. Aksi Çevrilebilirlik:
Feistel ağı, şifreleme ve şifre çözme süreçlerinin bilakis çevrilebilir olması sayesinde büyük bir avantaj sağlar. Bu, bilhassa donanım tabanlı uygulamalarda büyük bir kolaylık sunar, zira şifre çözme süreci, şifreleme sürecinde kullanılan adımların aksine uygulanmasıyla yapılabilir.
2. Kolay ve Tesirli Yapı: Algoritmanın temel yapısı hayli kolaydır, fakat bu sadelik güçlü bir güvenlik sunmasına mani değildir. Her çeşitte uygulanan dönüşümler sayesinde, taarruzlara karşı dirençli bir yapı elde edilir.
3. Anahtar İdaresi: Feistel ağları, tek bir anahtarın hem şifreleme hem de şifre çözme için kullanıldığı simetrik bir yapıdadır. Bu, anahtar idaresi açısından avantaj sağlar zira iki farklı anahtar yönetmek zorunda kalmazsınız.
4. Kapsamlı Kullanım Alanı: Feistel ağ yapısı, DES üzere klasik algoritmaların yanı sıra, daha çağdaş birçok şifreleme algoritmasında da kullanılmıştır. Günümüzde, Feistel ağları hala birçok kriptografik protokolde yer bulmaktadır.
Eksi İstikametleri:1. DES’in Güvenlik Sıkıntıları:
Feistel ağının birinci yaygın kullanımı olan DES algoritması, vakitle yetersiz güvenlik sunduğu için eleştirilmeye başlandı. DES’in 56-bit anahtar uzunluğu, brute-force (kaba kuvvet) ataklarına karşı savunmasız hale geldi. Bu nedenle, DES yerine daha güçlü algoritmalar geliştirilmek zorunda kalındı.
2. Çeşit Sayısına Bağımlılık: Feistel ağının güvenliği, kullanılan çeşit sayısına ve her çeşitte uygulanan dönüşüm işlevlerine bağlıdır. Kâfi sayıda cins uygulanmadığında, şifreleme süreci inançlı olmayabilir.
3. Karmaşık İşlevlerin Gerekliliği: Feistel ağının güvenliğini artırmak için dönüşüm işlevlerinin karmaşık olması gerekir. Bu durum, hesaplama maliyetini artırabilir ve algoritmanın suratını düşürebilir.
GÜNÜMÜZDE FEİSTEL AĞI’NIN YERİ Feistel ağı, günümüz kriptografi dünyasında hala değerli bir yer tutmaktadır, lakin birtakım alanlarda daha çağdaş şifreleme sistemleri tarafından geride bırakılmıştır. Bilhassa DES’in zayıflıklarının ortaya çıkmasıyla birlikte, Advanced Encryption Standard (AES) üzere daha güçlü algoritmalar ön plana çıkmıştır. AES, DES’in yerini almak emeliyle geliştirilmiş ve 2001 yılında ABD tarafından yeni standart olarak kabul edilmiştir. Buna karşın, Feistel ağ yapısı hala birçok kriptografik algoritmanın temelini oluşturmaktadır. Örneğin, Triple DES (3DES) algoritması, Feistel ağına dayanan ve DES’in güvenlik açıklarını kapatmak için geliştirilmiş bir versiyondur. Ayrıyeten Blowfish, Twofish ve Camellia üzere çağdaş blok şifreleme algoritmalarında da Feistel ağı kullanılmaktadır. Kriptografinin ötesinde, Feistel ağı, blockchain teknolojisi ve data bütünlüğü sağlama üzere çeşitli uygulamalarda da tesirli bir halde kullanılmaktadır. Bilhassa, simetrik anahtarlı şifrelemenin hesaplama açısından verimli ve inançlı olması, Feistel ağını çağdaş sistemlerde hala kullanılabilir kılmaktadır. Feistel ağı, Horst Feistel tarafından geliştirilen ve kriptografide kıymetli bir dönüm noktası olan bir yapıdır. Hem şifreleme hem de şifre çözme süreçlerinde sağladığı kolaylık ve güvenlik, bu ağ yapısının uzun müddet boyunca kullanılmasını sağlamıştır. Günümüzde, AES üzere daha çağdaş algoritmaların ortaya çıkmasıyla birlikte Feistel ağının değeri bir ölçü azalmış olsa da, birçok kriptografik protokolde hala faal bir biçimde kullanılmaktadır. Feistel ağı, data güvenliği sağlama konusunda temel bir yapı taşı olarak kabul edilmeye devam etmektedir.
