The Imitation Game film afişleri
The Imitation Game Türkiye’de 20 Şubat’ta vizyona giriyor. Ünlü matematikçi ve kriptoanalist Alan Turing’in hayatından esinlenerek çekilen filmin başrollerini Benedict Cumberbatch ve Keira Knightley paylaşıyor. The Imitation Game, İkinci Dünya Savaşı sırasında Turing ve meslektaşlarının Enigma’yı deşifre etme sürecini konu alıyor. Film bilgisayar biliminin önde gelen dallarından kriptoloji üzerine kurulu. Hem filmi daha iyi anlamak hem de bilgisayar biliminin önemini kavramak için kriptoloji biliminin kökenini araştırmanın faydalı olabileceğini düşündüm.
Bildiğiniz gibi kriptoloji şifreleme bilimine verilen isim. Kişiler, devletler, organizasyonlar arasındaki iletişimin güvenliğinin sağlanması için şifreleme binlerce yıldır kullanılıyor ve şifreleme yöntemlerinin geliştirilmesi devam ediyor.
“Caesar Şifresi” tarihin ilk yaygın kullanılan şifreleme yöntemi olarak biliniyor. Julius Caesar tarafından Milattan Önce 58 yılında icat edilen şifreleme yöntemi yüzlerce yıl gizli yazışmalarda kullanıldı. Caeser şifreleme yönteminde öncelikle bir sayı belirleniyor ve mesajdaki tüm harfler bu sayı miktarınca kaydırılıyor. Örneğin ‘A’ harfi 3 birim kaydırıldığında ‘D’ oluyor. Bu şekilde mesaj okunamayacak bir hale gelmiş oluyor. Mesajın iletildiği kişi ise kaydırma miktarını bildiğinden şifreyi çözebiliyor. Uzun süre boyunca gizli yazışmaları mümkün kılan bu şifreleme yöntemi icadından 800 yıl sonra çözüldü. Matematikçi Kindi, harflerin kullanım sıklığına göre mesajın deşifre edilebileceğini önerdi. “Frekans Analizi” adlı bu yöntem, bir dilde harflerin ortalama kullanım oranını esas alarak şifreli harflerin hangi harflere karşılık geldiğini belirlemekte kullanılıyor.
Frekans analizi ile geçerliliğini yitiren Caesar şifresi yerini yeni ve daha gelişmiş yöntemlere bıraktı. Fakat her şifreleme yöntemi az da olsa bilgi sızıntısına sebep oluyor, yani kodlama hakkında ipuçları veriyordu. On dokuzuncu yüzyılın sonunda ise “Mükemmel Şifreleme” keşfedildi ve kodlama kusursuzluğa doğru bir adım atmış oldu.
Matematiksel olarak bir şifrelemeyi başarılı yapabilecek en önemli unsur rastgele dağılım. Eğer bir mesajdaki her harf rastgele bir miktarda kaydırılırsa frekans analizi kullanılamıyor. Çünkü rastgele belirlenen harfler eşit dağılım gösteriyor, mesajda alfabedeki her harften yaklaşık aynı sayıda bulunuyor ve mesaj hakkında hiçbir ipucu elde edilememiş oluyor. Mükemmel şifreleme ile sadece 5 harflik bir mesaj bile yaklaşık 12 milyon farklı şekilde kodlanabiliyor. Kodların kırılmasını neredeyse imkânsız hale getiren bu yöntem ile tasarlanan “one-time pad” şifrelemede yeni bir çağ başlattı.
Kriptolojideki bu gelişmelerin sonuçları İkinci Dünya Savaşı ile gözlenebilir hale geldi. Almanya, İtalya ve Japonya sürpriz saldırılar ile düşmanlarına galip gelmeyi amaçladı. Bu sebeple saldırı direktifleri şifreleme makineleri ile otomatik ve hızlı bir biçimde şifrelenmeye başlandı. One-time padler rastgele kaydırma yaparak mesajları şifreliyordu. Fakat bilgi güvenliğini arttırmak amacıyla birçok seri bağlı makine şifrelemede kullanılmaya başlanarak çarklı şifreleme makineleri üretildi.
Enigma
Enigma Almanya ordusunun mesaj şifrelemede kullandığı elektromanyetik çarklı şifreleme makinesi. Enigma’nın içindeki çarklar her bir harfi elektronik bir geçit ile şifrelenmiş harfe yönlendiriyor. Bu şekilde otomatik olarak tüm mesajlar şifrelenmiş oluyor. Mesajların iletilebilmesi için hem alıcı hem de verici tarafın aynı Enigma’ya sahip olması gerekiyor. Ayrıca makinelerin her gün aynı konuma getirilmesi şart. Belirlenen “anahtar dizilim” esas alınarak seri şifreleme yapılıyor. Enigmanın anahtar dizilimi ‘150 milyon milyon milyon’ ihtimal arasından seçiliyor. Kısacası şifreyi kırmak isteyenlerin aynı makinelere sahip olsalar bile anahtar dizilimini bilmeleri gerekiyor ve en hızlı bilgisayarlarla bile tüm ihtimalleri denemek mümkün değil.
Enigma çarkları
Peki çözülmesi neredeyse imkansız olan Enigma şifresi Alan Turing’in çalışmaları ile nasıl kırılabildi? Enigma’nın kırılmasının sebeplerinden biri çok basit bir uygulama hatasıydı. Makineyi kullananların çarkları rastgele bir pozisyondan başlatması gerekiyordu ve kullanıcılar çarkları yalnızca birkaç basamak çeviriyordu. Böylece kodun tekrar oranı arttı ve anahtar dizilimi ihtimalleri ciddi miktarda azaldı. İkinci büyük hata ise bir tasarım hatasıydı. Enigma bir harfi asla kendisine şifrelemeyecek şekilde tasarlanmıştı. Bu da harflerin rastgele ve eşit dağılımını az da olsa bozmuş oldu. Bu iki hata sebebiyle anahtar dizilimi ihtimalleri daraltıldı. Alan Turing ve meslektaşları ise ters-mühendislik uygulaması ile “The Bombe” isimli deşifre makinesini tasarladılar. Bombe ile farklı anahtar dizilimleri denenerek şifreli mesajlar çözülmeye başlandı.
The Bombe
The Imitation Game kriptoloji tarihinden bir dilim sunarak bilgisayar biliminin hayatlarımıza olan etkisini gösterdi. Kriptoloji ve daha birçok bilgisayar dalı gelişmeye ve dünyayı değiştirmeye devam edecek.
Kaynaklar:
