Kripto para ve blokzincir teknolojilerinde kullanılan imzalama algoritmalarının analizi

Abstract

2009 senesinde Bitcoin kripto para biriminin hayatımıza girmesiyle birlikte, kullandığıblokzincir teknolojisi oldukça dikkat çekmiştir. Blokzincir teknolojisi, kriptografik yapısıitibariyle, merkezi bir otoriteye ihtiyaç duymayan, güvenilir ve şeffaf bir veri kayıt defteridir. Bu özellikleri sayesinde kripto paralarda ve diğer birçok alanda kullanımı yaygınlaşmıştır ve bu teknolojiye olan ilgi de gün geçtikçe artmaktadır. Blokzincir teknolojisiaçık anahtar kriptolojisi kullanmaktadır. Bu kriptografik yapının temel taşlarından biride sayısal imzalardır. Blokzincir teknolojisinde sayısal imzalar sıklıkla kullanılmaktadır.Blokzincir teknolojisindeki oluşturulan işlemler sayısal olarak imzalanmaktadır ve blokzincir ağındaki diğer katılımcılar tarafından teker teker doğrulanmaktadır. Bu bağlamdakullanılan sayısal imzalama algoritmalarının performansı oldukça önem arz etmektedir.Sayısal imzalama algoritmalarının tekli ve çoklu imzalar olmak üzere iki önemli kullanımşekli bulunmaktadır. Bitcoin sayısal imzalama algoritması olarak hali hazırda EliptikEğri Sayısal İmzalama Algoritması’nı kullanmaktadır. Diğer kripto paralarda da çoğunlukla bu algoritma kullanılmaktadır. Kullanılan diğer algoritmalardan bazıları da BonehLynn-Shacham İmzalama Algoritması, Edwards-Curve Sayısal İmzalama Algoritması veSchnorr algoritmasıdır. Bu algoritmaların bir kısmı çoklu imzalama bir kısmı toplu imzadoğrulama özelliklerine sahiptir. Bu çalışmada Bitcoin’de imzalanan veriler baz alınarak,bu yeteneklerin gerçekten performans kazandırıp kazandırmadığını tespit etmek amacıylaperformans analizleri tekli ve çoklu imzalarda ortaya konulmuştur. Böylece Bitcoin’e 2021yılı içerisinde eklenmesi beklenen Schnorr sayısal imzalama algoritmasıyla birlikte çokluimzalama ve toplu imza doğrulamayı destekleyen Boneh-Lynn-Shacham sayısal imzalama algoritması, Edwards-Curve Sayısal İmzalama Algoritması kullanılarak performansanalizi yapılmıştır. Performans analizi hem imzalama hem de doğrulama işlemlerininsürelerinin hesaplanması şeklinde ortaya konulmuştur. Tekli imzalarda en iyi performansıgösteren Edwards-Curve Sayısal İmzalama Algoritması olmuştur. Çoklu imzalarda iseBoneh-Lynn-Shacham İmzalama Algoritması’nın daha etkin olduğu ortaya konulmuştur.After Bitcoin cryptocurrency involved in our lives in 2009, Blockchain technology hasreceived a lot of attention. Blockchain technology based on a cryptographic structure. Dueto this characteristic, it is a reliable and transparent data ledger that does not need a centralauthority. Because of these abilities and features, its use in cryptocurrencies and manyother areas has become widespread. Therefore interest in this technology is increasingday by day. Blockchain technology uses public-key cryptographic cryptography. Oneof the cornerstones of this cryptographic structure is digital signatures. In blockchaintechnology, digital signatures are frequently used. Transactions created in the blockchaintechnology are digitally signed. Also transactions should be verified one by one by otherparticipants in the blockchain network. Therefore the performance of the digital signingalgorithms used is very important. Two major uses exist which are single and multisignatures. Bitcoin uses Elliptic Curve Digital Signing Algorithm for digital signingprocess. This algorithm is mostly used in other cryptocurrencies. Boneh-Lynn-ShachamSigning Algorithm, Edwards-Curve Digital Signing Algorithm and Schnorr algorithm aresome of the other algorithm used by cryptocurrencies and blockchains. Some of thesealgorithms have multi-sign or batch verification capabilities. In this thesis, we use Bitcoindata, it is determined whether these capabilities really give performance so the performanceanalysis of the signing and verification processes of the selected algorithms in single andmultiple signatures. Thus, performans analysis is made using the Schnorr signing supportto be added to Bitcoin in 2021, Boneh-Lynn-Shacham Signing Algorithm which supportsmulti-sign and batch verification, Elliptic Curve Digital Signing Algorithm, EdwardsCurve Digital Signing Algorithm algorithms. Performance analysis includes the durationof both signing and verification processes. Best performing in single signatures It has beenthe Edwards-Curve Digital Signing Algorithm algorithm. Boneh-Lynn-Shacham SigningAlgorithm was found to be more effective in multi-signatures.