IV ABSTRACT AN INVESTIGATION ON GROUP KEY AGREEMENT OVER A RING PROTOCOL SA?LAM, Özgür MSc. Thesis in International Computing Institute Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Mehmet Emin DALKILIÇ September 2002, 177 pages The goal of this work is to determine an appropriate group key management protocol that will work with an existing hierarchical, fault tolerant, synchronous ring protocol (Erciyeş, 2001) efficiently and to integrate these two protocols at the group membership level. Through the work the central and contributory key management protocols were studied and Cliques (GDH) (Steiner, 2000), which is a contributory key management protocol, was selected as the most appropriate key management protocol for our integrated protocol design. Then, the secure group communication protocol named as SSRP (Secure Synchronous Ring Protocol) was designed. This design was tested with the thread based simulation model and improved with respect to the results of these simulation tests. After these tests that were carried out on a single machine, the key management performance of the SSRP when handling different group membership operations was tested on a LAN environment. The results of these tests match with the expected time complexity of the implemented algorithms. As a result of this work the synchronous and fault tolerant SSRP protocol has been developed which implements contributory key management protocol, handles group key management for all group membership operations and has low communication cost Keywords: Group key management, secure group communication, group key agreement, synchronous ring protocol.

m ÖZET HALKA PROTOKOLÜ ÜZERİNDE GRUP ANAHTARI BELİRLENMESİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA SAĞLAM, özgür Yüksek Lisans Tezi, Uluslararası Bilgisayar Enstitüsü, Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Mehmet Emin DALKILIÇ Eylül 2002, 177 sayfa Bu çalışmada, katmanlı, hata toleranslı ve eşzamanlı halka protokolü (Erciyeş, 2001) ile birlikte randımanlı çalışacak bir anahtar yönetimi protokolünün belirlenmesi ve iki protokolün grup üyelik yönetimi seviyesinde birleştirilmesi amaçlanmıştır. Çalışma boyunca katılımcı ve merkezcil anahtar anlaşma protokolleri incelenmiş ve katılımcı anahtar anlaşma protokollerinden olan Cliques (GDH) (Steiner, 2000), birleşik protokol tasarımı için en uygun protokol olarak belirlenmiştir. Ardından SSRP (Güvenli Eşzamanlı Halka Protokolü) adı verilen güvenli grup haberleşme protokolü tasannu yapılmıştır. Bu tasarım `thread` tabanlı simülasyon modeli ile test edilip bu testlerin sonuçlarına göre geliştirilmiştir. Tek makine üzerinde yapılan bu testlerden sonra, SSRP güvenli grup haberleşme sisteminin grup anahtarını belirleme performansı, tüm grup üyelik işlemleri için LAN ortamında test edilmiştir. Test sonuçları, gerçeklenen algoritmaların beklenen zaman karmaşıklıklarını yansıtmaktadır. Tez çalışması sonucunda katılımcı anahtar anlaşması yöntemini kullanan, grup anahtarı yönetimini bütün grup üyelik operasyonları için güvenli bir şekilde gerçekleyen, mesajlaşma maliyeti düşük, eşzamanlı ve hata toleranslı SSRP protokolünün tasannu gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Grup anahtarı yönetimi, güvenli grup haberleşmesi, grup anahtar anlaşması, eşzamanlı halka protokolü.