1 Kriptografinin Temelleri

1.1 Kriptografi Nedir?

Kriptografi, bilgilerin yetkisiz kişilerin erişimine karşı korunmasını sağlayan matematik ve bilgisayar bilimi disiplinidir. Yunanca kryptos (gizli) ve graphein (yazmak) kelimelerinden türeyen bu kavram, tarihin en eski güvenlik yöntemlerinden birini temsil eder. Modern kriptografi ise dijital çağda veri güvenliğinin temel taşı haline gelmiştir.

Bilgi güvenliğinde kriptografi dört temel amaca hizmet eder:

1.2 Şifreleme ile Hashleme Arasındaki Fark

1.3 Simetrik ve Asimetrik Şifreleme

Simetrik şifrelemede şifreleme ve deşifre işlemlerinin ikisinde de aynı anahtar kullanılır. Bu yöntem son derece hızlı ve verimlidir; ancak anahtarın güvenli bir şekilde paylaşılması kritik bir sorun oluşturur.

Asimetrik şifrelemede birbirine matematiksel olarak bağlı iki farklı anahtar kullanılır: açık anahtar (public key) ve özel anahtar (private key). Açık anahtarla şifrelenen veri yalnızca o anahtara ait özel anahtarla çözülebilir.

1.4 Klasik ve Modern Kriptografi

Klasik kriptografi, Sezar şifresi gibi karakter ikame yöntemlerine dayanır ve günümüz bilgisayarlarıyla kolayca kırılabilir. Modern kriptografi ise matematiksel karmaşıklığa —büyük asal sayıların çarpanlarına ayrılması ve ayrık logaritma problemi— dayanır. AES, RSA, ECC gibi algoritmalar günümüzün güvenlik standartlarını oluşturur.

2 SSL / TLS Protokolü

2.1 SSL Nedir ve Neden Geliştirilmiştir?

SSL (Secure Sockets Layer), Netscape Communications tarafından 1994 yılında geliştirilen güvenli iletişim protokolüdür. Web üzerinden alışveriş ve bankacılık işlemlerinin güvenliğini sağlama ihtiyacından doğmuştur. SSL’in geliştirilme motivasyonları; şifrelenmemiş HTTP trafiğinin saldırganlar tarafından okunabilmesi, sunucu kimliğinin doğrulanamaması ve aktarılan verinin bütünlüğünün garanti edilememesiydi.

2.2 TLS Nedir ve SSL’den Farkı Nedir?

TLS (Transport Layer Security), SSL 3.0’ın devamı niteliğinde olup IETF tarafından standardize edilmiştir. İsim değişikliğinin temel nedeni açık bir standart oluşturma isteğidir.

2.3 SSL/TLS Hangi Katmanda Çalışır?

SSL/TLS, OSI modelinin Oturum ve Sunum katmanları arasında, TCP/IP modelinin ise Uygulama ve Transport katmanları arasında konumlanır. TCP bağlantısı kurulduktan sonra devreye girer ve HTTP, SMTP, FTP gibi protokollere şeffaf biçimde güvenlik katmanı ekler.

3 TLS Handshake Süreci

3.1 TLS 1.2 Handshake

TLS handshake, istemci ile sunucu arasındaki güvenli bağlantının kurulmasını sağlayan müzakere sürecidir. Şifreleme algoritmaları kararlaştırılır, kimlik doğrulama gerçekleştirilir ve oturum anahtarı oluşturulur.

• ClientHello: İstemci, desteklediği TLS sürümlerini, şifre paketlerini ve rastgele bir sayıyı (client random) gönderir.
• ServerHello: Sunucu, seçilen TLS sürümünü ve şifre paketini, kendi rastgele sayısını (server random) gönderir.
• Certificate: Sunucu, dijital sertifikasını (açık anahtarını) gönderir.
• ServerHelloDone: Sunucu, ilk mesaj grubunu tamamladığını bildirir.
• ClientKeyExchange: İstemci, pre-master secret’ı sunucunun açık anahtarıyla şifreleyerek gönderir.
• ChangeCipherSpec: Her iki taraf da artık şifreli iletişime geçeceğini bildirir.
• Finished: Her iki taraf da handshake’in başarıyla tamamlandığını doğrular.

3.2 TLS 1.2 vs TLS 1.3 Karşılaştırması

3.3 Perfect Forward Secrecy (PFS)

PFS’i sağlayan algoritmalar: DHE (Diffie-Hellman Ephemeral) ve ECDHE (Elliptic Curve Diffie-Hellman Ephemeral). TLS 1.3 ile PFS artık zorunlu hale getirilmiş olup statik RSA anahtar değişimi tamamen kaldırılmıştır.

4 Kriptografik Algoritmalar

4.1 Simetrik Şifreleme Algoritmaları

AES (Advanced Encryption Standard) — 2001 yılında NIST tarafından DES’in halefi olarak standardize edilen blok şifreleme algoritmasıdır. 128 bitlik bloklar üzerinde çalışır; 128, 192 veya 256 bitlik anahtar uzunluklarını destekler. AES-256, günümüzde askeri ve devlet kurumlarının güvenilir standardı olarak kabul edilmektedir.

DES ve 3DES — DES, 1977 yılında standardize edilmiş 56 bitlik anahtar kullanan bir blok şifreleme algoritmasıdır. 1999 yılında 22 saatte kırılması üzerine güvensiz ilan edilmiştir. 3DES de bugün önerilmemektedir.

4.2 RSA Algoritması

RSA, Ron Rivest, Adi Shamir ve Leonard Adleman tarafından 1977’de geliştirilen asimetrik şifreleme algoritmasıdır. Büyük asal sayıların çarpımını çarpanlarına ayırmanın hesaplama açısından çok güç olduğu gerçeğine dayanır.

1. Büyük iki asal sayı (p ve q) seçilir
2. n = p × q hesaplanır (açık modül)
3. e değeri seçilir; (n, e) çifti açık anahtar olur
4. d değeri hesaplanır; (n, d) çifti özel anahtar olur

Şifreleme:  C = Mᵉ mod n
Deşifreleme: M = Cᵈ mod n

Güvenlik: p ve q bilinmeden d hesaplanamaz

4.3 Diffie-Hellman Anahtar Değişimi

1976’da Whitfield Diffie ve Martin Hellman tarafından önerilen bu protokol, iki tarafın güvenli olmayan bir kanal üzerinden ortak bir gizli anahtarda anlaşmasını sağlar. SSL/TLS’de ECDHE (Elliptic Curve Diffie-Hellman Ephemeral) varyantı kullanılmakta olup hem daha güçlü hem de daha hızlıdır.

4.4 Elliptic Curve Cryptography (ECC)

4.5 Hash Algoritmaları ve HMAC

Hash algoritmaları, herhangi uzunluktaki girdiyi sabit uzunlukta çıktıya dönüştürür. SHA-256 ve SHA-3 günümüzde güvenli kabul edilirken MD5 ve SHA-1 artık güvensizdir. HMAC, bir hash algoritmasını gizli bir anahtarla birleştirerek hem bütünlük hem de kimlik doğrulama sağlar; HMAC-SHA256, TLS’de mesaj bütünlüğünü doğrulamak için yaygın biçimde kullanılır.

5 Dijital Sertifikalar

5.1 Dijital Sertifika Nedir?

Dijital sertifika, bir varlığın kimliğini açık anahtarıyla ilişkilendiren elektronik belgedir. Pasaport veya nüfus cüzdanının dijital dünyadaki karşılığı olarak düşünülebilir. Güvenilir bir üçüncü taraf olan Sertifika Otoritesi (CA) tarafından imzalanır.

5.2 X.509 Sertifikası İçeriği

• Sürüm numarası (Version)
• Seri numarası (Serial Number)
• İmza algoritması (Signature Algorithm)
• Yayımlayan CA bilgisi (Issuer)
• Geçerlilik tarihleri — başlangıç ve bitiş (Validity Period)
• Sertifika sahibi bilgisi (Subject)
• Açık anahtar (Public Key)
• Alternatif alan adları (Subject Alternative Names - SAN)
• Anahtar kullanım alanları (Key Usage)
• CA'nın dijital imzası

5.3 SSL Sertifikası Türleri

6 Güvenlik Açıkları ve Saldırılar

SSL/TLS protokolünün tarihsel gelişimi, çeşitli ciddi güvenlik açıklarının keşfedilmesi ve giderilmesiyle şekillenmiştir.

7 Uygulama ve Kullanım Alanları

7.1 HTTPS Nasıl Çalışır?

HTTPS (HTTP Secure), HTTP protokolünün TLS şifrelemesiyle korunmuş versiyonudur. Varsayılan olarak 443. portu kullanır.

• Tarayıcı, sunucuya TCP bağlantısı kurar (port 443)
• TLS handshake gerçekleşir: sürüm ve şifre paketi müzakeresi, sertifika doğrulaması, oturum anahtarı türetimi
• HTTP isteği, TLS üzerinden şifreli biçimde gönderilir
• Sunucu yanıtı, aynı şifreli kanal üzerinden iletilir
• Bağlantı kapatıldığında oturum anahtarları silinir

7.2 SSL Termination ve Load Balancer

SSL termination, şifreli TLS bağlantısının yük dengeleyici veya reverse proxy’de sonlandırılması pratiğidir. Bu mimari yaklaşım, arka uç sunucularını TLS işlem yükünden kurtarır ve sertifika yönetimini merkezileştirir.

7.3 CDN ve Reverse Proxy’de SSL

Cloudflare, Akamai gibi CDN sağlayıcıları TLS işlemlerini kenar sunucularında gerçekleştirir. Bu yapı hem coğrafi yakınlık nedeniyle gecikmeyi azaltır hem de DDoS gibi saldırılara karşı ek koruma sağlar.

8 Performans ve Optimizasyon

8.1 TLS Handshake Maliyeti

TLS handshake, hesaplama ve ağ gecikmesi açısından maliyetli bir süreçtir. 100ms round-trip gecikmesinde TLS 1.2 handshake 200ms’lik ek gecikmeye yol açarken TLS 1.3 bunu yarıya indirir.

8.2 Session Resumption

Session resumption mekanizmaları, tamamlanmış bir TLS handshake’in oturum kimliğini veya anahtarını saklayarak tekrar bağlantılarda tam handshake’i atlama imkânı tanır. TLS 1.3’te 0-RTT Pre-Shared Key (PSK) mekanizması devreye girer.

8.3 TLS 1.3 Performans Avantajları

9 Gelecek Teknolojileri

9.1 Kuantum Bilgisayarlar ve Kriptografiye Etkisi

9.2 Post-Quantum Cryptography (PQC)

NIST, 2016’dan bu yana sürdürdüğü standartlaştırma sürecini 2024’te tamamlamıştır.

ML-KEM (CRYSTALS-Kyber)
  → Kafes tabanlı anahtar kapsülleme mekanizması
  → TLS gibi protokollerde anahtar değişimi için

ML-DSA (CRYSTALS-Dilithium)
  → Kafes tabanlı dijital imza algoritması

SLH-DSA (SPHINCS+)
  → Hash tabanlı dijital imza
  → Kafes algoritmalarına alternatif

Temel Strateji: "Hibrit" yaklaşım
  → Mevcut algoritmalar (ECDH) + PQC algoritmalarını birlikte kullan

9.3 TLS’nin Geleceği

10 Uygulamalı Analiz

10.1 Wireshark TLS Filtreleri

tls                    → Tüm TLS trafiğini göster
tls.handshake          → Handshake paketlerini göster
tls.handshake.type==1  → ClientHello mesajlarını göster
tls.handshake.type==2  → ServerHello mesajlarını göster

Deşifre için:
Edit > Preferences > Protocols > TLS > (Pre)-Master-Secret log filename
Ortam değişkeni: SSLKEYLOGFILE (Chrome/Firefox)

10.2 OpenSSL Komutları

# Uzak sunucu sertifikasını incele:
openssl s_client -connect example.com:443 -showcerts

# Sertifika dosyasının içeriğini oku:
openssl x509 -in cert.pem -text -noout

# Self-signed sertifika oluştur:
openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -keyout key.pem -out cert.pem -days 365

# TLS 1.3 desteğini test et:
openssl s_client -connect example.com:443 -tls1_3

10.3 TLS Test Araçları

10.4 Güvenli TLS Yapılandırması Kontrol Listesi