Giriş

Öğrenme Çıktıları

Giriş

Güvenlik Hedefleri: CIA Üçlüsü

Eski sunumdaki “privacy” ve “accessibility” terimleri hatalıydı: doğru karşılıklar confidentiality (gizlilik) ve availability (erişilebilirlik/kullanılabilirlik). Bunlara sık eklenenler: özgünlük (authenticity) ve hesap verebilirlik (inkâr edilemezlik, denetim kaydı).

Giriş

Tehditler ve İhlal Kategorileri

Giriş · Adım adım

Ağ Saldırıları: Dinleme, Tekrar, Ortadaki Adam

Giriş

Saldırganlar ve Kazayla Veri Kaybı

Kazayla kayıp, saldırılardan daha sık veri kaybettirir. 3-2-1: 3 kopya, 2 farklı ortam, 1 kopya başka yerde ve tercihen değiştirilemez (immutable) — fidye yazılımına karşı da işe yarar.

Giriş

Derinlemesine Savunma ve İyi Uygulamalar

• Yama: güvenlik güncellemelerini hızla uygula (çoğu saldırı bilinen açıkları kullanır).
• Güçlü kimlik doğrulama ve en az ayrıcalıkla erişim denetimi; günlük kaydı ve izleme.
• Düzenli sızma testi; kullanıcıların oltalamaya karşı eğitimi; sıfır güven (zero trust): ağın içi de güvenilir sayılmaz.

Giriş

Güvenilir Bilgi İşleme Tabanı (TCB)

Referans izleyici üç koşulu sağlamalı: her erişimde çağrılır (atlanamaz), kurcalanamaz, doğrulanabilecek kadar küçüktür. TCB ne kadar büyükse hata olasılığı o kadar yüksektir: mikroçekirdek ve seL4 gibi biçimsel doğrulanmış çekirdekler bu yüzden ilgi görür.

Kriptografi · Adım adım

Şifrelemenin Temelleri ve Gizli Anahtarlı Şifreleme

Kriptografi

Açık Anahtarlı Şifreleme

Eski sunumdaki “11×11 kolay, √121 zor” benzetmesi yanlıştı (karekök de kolaydır). Doğru fikir tek yönlü tuzak kapılı fonksiyon: iki büyük asalı çarpmak kolay, çarpımı çarpanlarına ayırmak (RSA) ya da ayrık logaritma (ECC) zor. Kuantuma dayanıklı ML-KEM 2024’te standartlaştı (FIPS 203).

Kriptografi · Adım adım

Özet Fonksiyonları ve Dijital İmza

Eski sunum “belge sıkıştırılarak hash hesaplanır, hash belgeyle gönderilir” diyordu: özet sıkıştırma değildir ve imzasız özet hiçbir şey kanıtlamaz (saldırgan belgeyle birlikte özeti de değiştirir).

Kriptografi

Sertifikalar ve Açık Anahtar Altyapısı (PKI)

Sertifika (X.509) = açık anahtar + kimlik (alan adı) + geçerlilik süresi + CA imzası. Açık anahtarın gerçekten o kişiye ait olduğu sorununu çözer. Let’s Encrypt (ACME) sayesinde sertifikalar ücretsiz ve 90 günlük; ömürlerin kademeli olarak 47 güne inmesi kararlaştırıldı.

Kriptografi · Adım adım

TLS 1.3 El Sıkışması (Basitleştirilmiş)

Koruma

Koruma Etki Alanları

• Etki alanı (domain): (nesne, haklar) çiftlerinden oluşan küme. Süreç her an bir etki alanında çalışır.
• UNIX/Linux: etki alanı = (UID, GID kümesi); ayrıca çekirdek ve kullanıcı kipi iki ayrı etki alanıdır.
• Etki alanı değiştirme: setuid program çalıştırma, sistem çağrısıyla çekirdeğe geçiş.

Koruma

Koruma Matrisi

• Satır = etki alanı, sütun = nesne, hücre = haklar. Etki alanları da nesne olabilir: D1 → D2 hücresindeki Gir (enter), D1’deki sürecin D2’ye geçebileceğini söyler.
• Matris çok seyrek: binlerce kullanıcı × milyonlarca dosya. Tümü saklanmaz; ya sütunlar (ACL) ya satırlar (yetenekler) saklanır.
• Yetkili ve yetkisiz durum: matrisin her durumu güvenlik politikasıyla karşılaştırılır. Örneğin politikaya göre Eve’in bir dosyayı okuyamaması gerekirken bir komut dizisinden sonra hücrede R belirirse sistem yetkisiz duruma geçmiştir.
• Harrison-Ruzzo-Ullman (HRU, 1976): genel durumda “bir hak sızabilir mi?” sorusu karar verilemez; bu yüzden kısıtlı modeller (BLP, Biba) kullanılır.

Koruma · Adım adım

Aynı Matris İki Biçimde: ACL ve Yetenekler

Koruma

Erişim Kontrol Listeleri Uygulamada

$ ls -l rapor.txt
-rw-r----- 1 ali muhasebe 4096 rapor.txt
 rw-  sahip   r--  grup   ---  diğer

$ setfacl -m u:ayse:rw rapor.txt
$ getfacl rapor.txt
user::rw-
user:ayse:rw-
group::r--
mask::rw-
other::---

Koruma

Yetenek Listeleri

Yetenekler sahte üretilemez olmalı: ya çekirdekte tutulur (indeksle erişilir), ya etiketli donanımla korunur (CHERI), ya da şifreli imzalanır. Gündelik örnekler: UNIX dosya tanımlayıcıları (açıldıktan sonra yeniden izin denetimi yok), FreeBSD Capsicum, seL4, Fuchsia.

Koruma · Kodu adım adım çalıştır

En Az Ayrıcalık ve setuid

/* /usr/bin/passwd  -rwsr-xr-x root */
int main(void) {
    uid_t me = getuid();
    int fd = open("/etc/shadow", O_RDWR);
    update_own_entry(fd, me);
    close(fd);
    setresuid(me, me, me);
    /* ... kalan iş ... */
    open("/etc/shadow", O_RDWR);
}

Koruma

Linux Yetenekleri ve Tasarım İlkeleri

$ sudo setcap cap_net_bind_service=+ep /usr/local/bin/websrv
$ getcap /usr/local/bin/websrv
/usr/local/bin/websrv cap_net_bind_service=ep     # 80. kapıyı açabilir, başka hiçbir root hakkı yok

• En az ayrıcalık (Saltzer & Schroeder, 1975): her bileşen işini yapmaya yetecek en küçük hak kümesiyle çalışmalı; ele geçirilirse zarar sınırlı kalır.
• Diğer ilkeler: güvenli varsayılan (açıkça izin verilmeyen yasak), tam aracılık (her erişim denetlenir), açık tasarım, ayrıcalıkların ayrılması, psikolojik kabul edilebilirlik.
• Uygulama: ayrıcalık ayrımı (OpenSSH: küçük root süreç + ayrıcalıksız çocuk), systemd CapabilityBoundingSet=, NoNewPrivileges=.

Biçimsel Modeller · Adım adım

Bell-LaPadula: Yukarı Okuma Yok, Aşağı Yazma Yok

Biçimsel Modeller · Adım adım

Biba: Aşağı Okuma Yok, Yukarı Yazma Yok

Biçimsel Modeller

Bell-LaPadula ve Biba Karşılaştırması

• İki model birlikte kullanılırsa süreç neredeyse yalnızca kendi düzeyiyle konuşabilir: biri gizliliği, öteki bütünlüğü korur ve çatışırlar.
• Eski sunum her iki model için de “okuma yok ve yazma yok ilkesi” diyordu; doğrusu BLP için yukarı okuma yok, aşağı yazma yok, Biba için aşağı okuma yok, yukarı yazma yok.
• Her iki model de gizli kanalları engellemez: kurallar yalnız açık okuma/yazma işlemlerini denetler.

Biçimsel Modeller

Gizli Kanallar ve Steganografi

Gizli kanal: tasarımcının iletişim için öngörmediği, güvenlik politikasını atlayan bilgi yolu. Lampson’ın hapsetme problemi (1973): hepsini kapatmak pratikte imkânsızdır, ancak bant genişliği düşürülebilir. Steganografi: üç zebralı fotoğrafın piksellerinin son bitlerine bir metin (ör. Shakespeare oyunları) gizlenebilir; görüntü gözle değişmez.

Biçimsel Modeller · Adım adım

Dosya Kilidi ile Gizli Kanal

Kimlik Doğrulama

Kimlik Doğrulama Etkenleri

Soru-yanıt (challenge-response) doğrulamada kullanıcıya önceden kayıtlı sorular sorulur; ama “annenizin kızlık soyadı”, “ilk evcil hayvanınız” gibi yanıtlar sosyal medyadan bulunabildiği için bugün zayıf kabul edilir.

Kimlik Doğrulama · Kodu adım adım çalıştır

Parola Saklama: Tuz ve Yavaş Özet

# Kayıt / parola değiştirme
salt = os.urandom(16)
h = argon2(password, salt)
store(user, salt, h)

# Giriş denemesi
salt, h = lookup(user)
g = argon2(attempt, salt)
if constant_eq(g, h): ok()

Asla düz SHA-256/MD5 kullanmayın: bunlar hızlıdır, tam da parola için istenmeyen şey. 1970’lerin UNIX’i 2 karakterlik tuz + yavaşlatılmış DES (crypt) kullanırdı; fikir aynı, parametreler bugün çok daha güçlü. Sızıntı olursa yine de parolalar sıfırlanmalı.

Kimlik Doğrulama

MFA ve Zaman Tabanlı Tek Kullanımlık Parola (TOTP)

Kimlik Doğrulama

FIDO2, WebAuthn ve Geçiş Anahtarları

• FIDO2/WebAuthn ve geçiş anahtarları (passkeys): her site için bir açık/özel anahtar çifti. Özel anahtar cihazdan (TPM, Secure Enclave, güvenlik anahtarı) hiç çıkmaz.
• Sunucu yalnız açık anahtarı saklar: sızsa bile işe yaramaz. Paylaşılan sır yok, yeniden kullanılacak parola yok.
• İmza sayfanın origin’ine bağlıdır → oltalamaya dayanıklı. Geçiş anahtarları platformlar arası senkronlanabilir; parolanın yerini almak üzere tasarlandı.

Kimlik Doğrulama

Biyometrik Kimlik Doğrulama

Eski sunumdaki “parmak uzunluğu ölçen cihaz” tarihsel bir örnektir; bugünkü sistemler parmak izi çizgilerinin ayrıntı noktalarını (minutiae), 3B yüz ve iris deseni kullanır ve donanım destekli canlılık testi şarttır.

Kimlik Doğrulama

Saldırganlar Sisteme Nasıl Girer?

Yazılım Açıkları · Kodu adım adım çalıştır

Yığın Tampon Taşması: Çerçeve Adım Adım

/* küçük, kasıtlı olarak hatalı örnek */
void A(char *in) {
    char buffer[8];
    strcpy(buffer, in);   // sınır denetimi YOK
    return;
}
A(argv[1]);               // in: kullanıcı girdisi

Yazılım Açıkları

Tampon Taşmasına Karşı Savunmalar

Yazılım Açıkları

Diğer Bellek ve Enjeksiyon Hataları

Ortak kök neden: veri ile kodun/denetimin karışması ve güvenilmeyen girdinin denetimsiz kullanımı. Savunma: girdiyi doğrula, veriyi koddan ayır, bellek-güvenli diller ve fuzzing ile hataları erken yakala.

Yazılım Açıkları · Kodu adım adım çalıştır

TOCTOU Yarış Koşulu

/* TOCTOU: setuid root yardımcı */
if (access(path, W_OK) == 0) {   // KONTROL
    fd = open(path, O_WRONLY);     // KULLANIM
    write(fd, data, n);
}

İçeriden Saldırılar

İçeriden Saldırılar: Mantık Bombası, Arka Kapı

Giriş sahtekârlığına (login spoofing) karşı güvenli dikkat dizisi (secure attention key): Windows’ta Ctrl+Alt+Del yalnız gerçek çekirdek giriş ekranını çağırır; hiçbir kullanıcı programı onu taklit edemez. Arka kapılara karşı: kod incelemesi, en az iki kişi onayı, yeniden üretilebilir derleme (reproducible builds).

Kötü Amaçlı Yazılım

Kötü Amaçlı Yazılım Türleri

Sınırlar bulanıktır: modern zararlı genelde birkaç türü birleştirir (ör. solucan gibi yayılan, rootkit ile gizlenen, fidye yazılımı taşıyan bir bot). Casus yazılım tarayıcı ana sayfasını/arama motorunu değiştirebilir, araç çubuğu ekleyebilir ve durdurulamayan reklam akışı üretebilir.

Kötü Amaçlı Yazılım · Adım adım

Parazitik Virüsler

Diğer türler: eşlik eden virüs (aynı adlı .exe’den önce çalışan bir .com dosyası), bellekte yerleşik, önyükleme sektörü, aygıt sürücüsü, makro (belge içi) ve kaynak kodu virüsleri. Çoğu bugün tarihseldir; modern zararlı betik, bellek-içi (fileless) ve tedarik zinciri yollarını kullanır.

Kötü Amaçlı Yazılım · Adım adım

Fidye Yazılımı

Kötü Amaçlı Yazılım

Rootkit ve Gizlenme

Rootkit varlığını gizler: dosyaları, süreçleri, ağ bağlantılarını işletim sisteminden saklar. Ne kadar derin yerleşirse o kadar güçlü ama kurması da zordur. Çekirdek ve altı için savunma: imzalı sürücüler, güvenli önyükleme, ölçülü önyükleme (TPM) ve dışarıdan (çevrimdışı) tarama.

Kötü Amaçlı Yazılım · Adım adım

Antivirüs ve Kaçırma Teknikleri

Savunma ve Yalıtım · Adım adım

Kod İmzalama

Savunma ve Yalıtım

Kum Havuzu ve Hapsetme

Kum havuzu (sandboxing): güvenilmeyen kodu kısıtlı bir ortamda çalıştırıp verebileceği zararı sınırlar. Tarayıcı sekmeleri, mobil uygulamalar ve sunucu servisleri bugün kum havuzunda koşar. Linux’ta temel taşlar: seccomp, ad alanları (namespaces), cgroups ve zorunlu erişim denetimi.

Savunma ve Yalıtım

Konteynerler ve Yalıtım

Savunma ve Yalıtım

Zorunlu Erişim Denetimi: SELinux ve AppArmor

Zorunlu erişim denetimi (MAC), ele geçirilen bir süreci bile profilinin izin verdiği işlemlerle sınırlar: web sunucusu açığı kullanılsa bile saldırgan yalnız o profilin tanımladığı dosyalara erişebilir. Android bütünüyle SELinux zorunlu kipte çalışır.

Donanım ve Özet

Güvenli Önyükleme ve TPM

Güvenli önyükleme: her katman bir sonrakinin imzasını doğrular; donanımdaki kök güvenine dayanır. TPM (Güvenilir Platform Modülü) önyükleme bileşenlerinin özetlerini (PCR) saklar; ölçülü önyükleme ile disk şifreleme anahtarı yalnız sistem beklenen durumdaysa açılır (uzaktan kanıtlama, attestation). Rootkit ve önyükleme kiti (bootkit) bu zinciri kırmayı dener.

Donanım ve Özet

Spectre, Meltdown ve Yan Kanallar

Yan kanal (side channel): veriyi doğrudan değil, dolaylı fiziksel etkiden (zaman, güç, önbellek, ses) sızdırır. Meltdown ve Spectre (2018) CPU’ların spekülatif yürütmesini kötüye kullanır: iptal edilen işlemin önbellekte bıraktığı iz zamanlama ile okunur ve yalıtım aşılır. Önlemler: çekirdek sayfa tablosu yalıtımı (KPTI), mikrokod, derleyici bariyerleri — çoğu performans bedeliyle gelir.

Özet

Özet

Özet

Kontrol Soruları

1. CIA üçlüsünün üç bileşenini, her birine birer ihlal örneğiyle açıklayın.
2. Aynı erişim matrisinin ACL ve yetenek gösterimlerini karşılaştırın: geri alma ve devretme hangisinde kolaydır, neden?
3. Bell-LaPadula ve Biba kurallarını (okuma/yazma yönleri) yazın. Hangisi gizliliği, hangisi bütünlüğü korur?
4. Parolalar neden düz SHA-256 ile değil, tuzlu Argon2/bcrypt ile saklanmalı? Tuz ve yavaşlığın ayrı ayrı rolleri nedir?
5. FIDO2/geçiş anahtarları parola + TOTP’ye göre oltalamaya neden dayanıklıdır?
6. Yığın tampon taşmasında dönüş adresi nasıl ele geçirilir? ASLR, NX ve yığın kanaryası bunu hangi aşamada zorlaştırır?
7. TOCTOU yarış koşulunu access()/open() örneğiyle anlatın ve bir çözüm verin.
8. Gizli depolama kanalı ile zamanlama kanalını örnekle ayırın. Neden tümüyle kapatılamazlar?
9. Güvenli önyükleme güven zincirini ve TPM’in rolünü açıklayın. Rootkit’i nerede durdurur?
10. Konteyner ile sanal makine yalıtımı arasındaki temel fark nedir? Hangisinde çekirdek açığı daha tehlikelidir?

Özet

Kaynaklar

• A. S. Tanenbaum, H. Bos, Modern Operating Systems, 4. baskı (2014) / 5. baskı (2022), Pearson — Bölüm 9: Security.
• A. Silberschatz, P. B. Galvin, G. Gagne, Operating System Concepts, 10. baskı, Wiley, 2018 — Bölüm 16: Security; Bölüm 17: Protection.
• R. H. Arpaci-Dusseau, A. C. Arpaci-Dusseau, Operating Systems: Three Easy Pieces (OSTEP), ostep.org — güvenlik bölümleri.
• R. Anderson, Security Engineering, 3. baskı, Wiley, 2020.
• J. H. Saltzer, M. D. Schroeder, “The Protection of Information in Computer Systems”, 1975 (en az ayrıcalık ve tasarım ilkeleri).
• D. E. Bell, L. J. LaPadula (1973); K. J. Biba (1977) — biçimsel güvenlik modelleri. B. W. Lampson, “A Note on the Confinement Problem”, 1973.
• RFC 8446 (TLS 1.3), RFC 6238 (TOTP), RFC 9106 (Argon2); FIDO2/WebAuthn (W3C); NIST FIPS 203 (ML-KEM).
• Aleph One, “Smashing the Stack for Fun and Profit”, Phrack 49, 1996; Kocher vd., “Spectre”; Lipp vd., “Meltdown”, 2018.