Ana içeriğe atla

BIM 329 - Bilgisayar Mühendisliğinde Özel Konular - I

Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi · Bilgisayar Mühendisliği · Lisans

AKTS: 5 T+U+L: 2+0+1 Bölüm Seçmeli
Koordinatör: Dr. Öğr. Üyesi Ayşenur TOPBAŞ
Öğretim Üyeleri: Dr. Öğr. Üyesi Ayşenur TOPBAŞ

Dersin Amacı

Bu dersin amacı, öğrencilere kriptografi ve bilgi güvenliğinin temel kavramlarını, matematiksel altyapısını ve kriptografik algoritmaların çalışma prensiplerini öğretmektir. Ders kapsamında klasik ve modern şifreleme yöntemleri, blok ve akış şifreleri, karma (hash) fonksiyonları, açık anahtarlı kriptografi ve anahtar değişim yöntemleri ele alınmaktadır. Ayrıca MAC/HMAC, dijital imzalar, anahtar dağıtımı ve yönetimi ile Kerberos gibi kimlik doğrulama protokolleri incelenerek güvenli iletişimin temel bileşenleri açıklanmaktadır. Dersin sonunda öğrencilerin farklı kriptografik yöntemleri güvenlik amaçları doğrultusunda değerlendirebilmesi ve uygun kriptografik teknikleri seçebilmesi hedeflenmektedir.

Ders İçeriği

Kriptoloji ve bilgi güvenliğinin temel kavramları; kriptografinin tarihçesi; simetrik, asimetrik ve hibrit şifreleme yöntemleri; temel sayılar teorisi; klasik kriptografik yöntemler; blok ve akış şifreleme algoritmaları; hash fonksiyonları; RSA, ElGamal ve Diffie-Hellman algoritmaları; anahtar türetme, MAC ve HMAC yöntemleri; dijital imzalar; anahtar dağıtımı ve yönetimi; kimlik doğrulama ve Kerberos protokolü; kriptografik algoritmaların laboratuvar uygulamaları.

Zorunlu Kaynaklar

W. Trappe & L. C. Washington. Introduction to Cryptography with Coding Theory, 2nd Edition, Prentice-Hall, 2006. ISBN:0-13-198199-4..

C. Paar & J. Pelzl. Understanding Cryptography. Springer 2010. ISBN: 978-3-642-04100-6

D. R. Stinson, Cryptography: Theory and Practice, 3rd Edition, Chapman & Hall/CRC, 2006.

A. J. Menezes, P. C. van Oorschot, and S. A. Vanstone, Handbook of Applied Cryptography, CRC Press, 1997.

Önerilen Kaynaklar

Cryptography and network security: principles and practice, Stallings, William.

Network security essentials: applications and standards, Stallings, William.

Distributed systems security issues, processes, and solutions, Abhijit Belapurkar.

Açıklamalar

Ders kapsamında bir ara sınav bir final sınavı olmak üzere iki dönem içi sınav ve her hafta laboratuvarda gerçekleşecek olan uygulamalar yer almaktadır. 

  1. Laboratuvar uygulamaları derslerde değerlendirilecektir. Aksi belirtilmediği müddetçe ders sonrası uygulama toplanmayacaktır. 

  2. E-posta ile gönderilen uygulamalar değerlendirmeye alınmayacaktır.

  3. Sınav tarihleri tabloda ilan edildiği gibidir. Sınavların konuları makul bir süre öncesinde ilan edilecektir. İZÜ yönetmeliklerine göre kabul edilen mazeretler çerçevesinde girilmeyen sınavlar için telafi sınavı verilecektir. 

  4. Ara sınav ve final sınav günü, saati ve yeri Dekanlık tarafından ilan edilecektir.

  5. Sınavlar sırasında yapay zekadan destek almak, whatsapp, vs. kullanmak kesinlikle yasaktır. Tespit edildiği takdirde sınav geçersiz sayılacak ve “sıfır” - “0” puan verilecektir.

Kurallar

  1. Devam: Yönetmeliğe göre bir öğrenci toplam ders saatinin % 30’na devam etmemesi halinde dersten devamsızlık alır (DZ) ve başarısız olur.

  2. Geç Gelme: Sınıfa sadece gelmeniz değil vakitlice saatinde ders katılmanız beklenmektedir. Derse geç katılım gösterilmesi durumunda, dersin o saati devamsız kabul edilecektir.

  3. Yardım Almak: Ders esnasında ya da görüşme saatlerinde dersle ilgili sorularınızı sorup konuyu vaktinde öğrenmeniz eğitiminiz için önemlidir. 

  4. Akademik dürüstlük: Dersin notuna konu olacak çalışmalarda tamamen kendi gayret ve eseriniz olması beklenmektedir.  İntihal, kopyalama gibi gayri ahlaki durumlarda İZÜ’nün ilgili yönetmeliği gereği disiplin soruşturması açılıp gerekli cezai müeyyideler uygulanacaktır. 

  5. Bu izlencede belirtilen değerlendirmeler sabit olup, not yükseltme amaçlı herhangi bir ekstra telafi ölçme yapılmayacaktır.

Dersin Öğrenme Çıktıları

  1. Kriptografi ve bilgi güvenliğinin temel kavramlarını ve matematiksel altyapısını açıklayabilir.
  2. Klasik kriptografik yöntemleri (Sezar, Vigenère, Afin ve Vernam şifreleri) uygulayabilir.
  3. Blok ve akış şifrelerinin (DES, AES, LFSR gibi algoritmaları) çalışma prensiplerini açıklayabilir.
  4. RSA ve ElGamal gibi açık anahtarlı kriptosistemlerin çalışma prensiplerini açıklayabilir ve temel matematiksel işlemlerini gerçekleştirebilir.
  5. Diffie-Hellman anahtar değişimi ve KDF, Scrypt, Bcrypt gibi anahtar türetme yöntemlerini açıklayabilir.
  6. MAC, HMAC ve dijital imza yöntemlerini (RSA, ElGamal, ECDSA) bütünlük, kimlik doğrulama ve inkâr edilemezlik açısından hesaplamalar yapabilir.
  7. Anahtar dağıtımı ve yönetimi ile Kerberos gibi kimlik doğrulama protokollerini tanımlayabilir.

Temel Alan Dağılımı

(46) Matematik ve İstatistik%30 (48) Bilgisayar%40 (52) Mühendislik%30

Öğretim Yöntem ve Teknikleri

AnlatımSoru-CevapTartışmaAlıştırma ve UygulamaDeney / Laboratuvar / Atölye / Alan UygulamasıProblem Çözme

Ölçme ve Değerlendirme

Performans Görevi (Uygulama / Laboratuvar / Atölye / Arazi Çalışması / Seminer / Sunum / Bitirme Çalışması / Tez)Sınav (Yazılı Sınav / Test: Doğru-Yanlış Testi, Çoktan Seçmeli Testi, Kısa Cevaplı Test, Eşleştirmeli Test)

AKTS / İş Yükü

EtkinlikSayıSüre (saat)Toplam İş Yükü
Ders Süresi (Sınav Haftası Dahil)16348
Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi16348
Ara Sınav122
Kısa Sınav000
Ödev000
Uygulama818
Final122

Ders Akışı

HaftaKonuÖn Hazırlık
1Kriptolojiye GirişKriptolojiye Giriş
2Tarihte Kriptografi Örnekleri, Kriptografik Kavramlar, Şifreleme Algoritmaları (Simeterik,Asimetrik,Hash), Hibrit Şifreleme AlgoritmalarTarihte Kriptografi Örnekleri, Kriptografik Kavramlar, Şifreleme Algoritmaları (Simeterik,Asimetrik,Hash), Hibrit Şifreleme Algoritmalar
3Temel Sayılar TeorisiTemel Sayılar Teorisi
4Temel Sayılar Teorisi (Devamı)Temel Sayılar Teorisi (Devamı)
5Klasik Kripto Sistemler: Shift Ciphers (Kaydırma/Sezar Şifresi) Vigenère Cipher (Polialfabetik Şifreler) Affine Ciphers (Afi̇n Şifreler/İkame Şifreleme) One-time Pad / Vernam Cipher (Tek kullanımlık şifreler)Klasik Kripto Sistemler: Shift Ciphers (Kaydırma/Sezar Şifresi) Vigenère Cipher (Polialfabetik Şifreler) Affine Ciphers (Afi̇n Şifreler/İkame Şifreleme) One-time Pad / Vernam Cipher (Tek kullanımlık şifreler)
6Blok Şifreleme, Yayılma ve Karıştırma, Hill Şifresi, Blok ŞifrelemeYöntemleri (DES ve 3DES)Blok Şifreleme, Yayılma ve Karıştırma, Hill Şifresi, Blok ŞifrelemeYöntemleri (DES ve 3DES)
7Blok Şifreleme Yöntemleri, Akış Şifreleme YöntemleriBlok Şifreleme Yöntemleri, Akış Şifreleme Yöntemleri
8Ara SınavAra Sınav
9Akış Şifreleme Yöntemleri (Devamı), Kriptografik Karma (Hash) İşlevleri, Hash FonksiyonlarıAkış Şifreleme Yöntemleri (Devamı), Kriptografik Karma (Hash) İşlevleri, Hash Fonksiyonları
10Asimetrik Şifreleme Algoritmaları (RSA, ElGamal)Asimetrik Şifreleme Algoritmaları (RSA, ElGamal)
11Asimetrik Şifreleme Algoritmaları (Diffie-Hellman)Asimetrik Şifreleme Algoritmaları (Diffie-Hellman)
12Anahtar Türetme Fonksiyonları (KDF), MAC, HMACAnahtar Türetme Fonksiyonları (KDF), MAC, HMAC
13Dijital İmzalar (RSA, ElGamal, ECDSA Dijital İmzaları)Dijital İmzalar (RSA, ElGamal, ECDSA Dijital İmzaları)
14Anahtar Dağıtımı ve YönetimiAnahtar Dağıtımı ve Yönetimi
15Kerberos (Kimlik Doğrulama Protokolü)Kerberos (Kimlik Doğrulama Protokolü)
16Final SınavıFinal Sınavı