Abstract
The Domain Name System (DNS) is a naming system which transforms human readable domain names, into machine readable IP addresses and vice versa. The DNS servers create a database entry for each domain and send the equivalent IP address when they receive a query. DNS servers synchronize themselves with the authoritative DNS sources. When a query came to DNS server, it caches this request for future queries. If this request comes from a non-authentic client and has cached by DNS server, this causes a poisoned cache. This request may come from an improper software, a wrong configured name server or a malicious software which is created to exploit the DNS system.

Conventional DNS Query

Let’s explain this with an example. At first, the client makes a request for www.example.net to the IPS’s DNS server. The DNS server knows that this client is not an authoritative for the domain, so it also knows that it has to find it out of its cache, not in the local zone.

The DNS server forwards this query randomly to one of its 13 root servers. The root server receives this query but know nothing about this new domain. But it knows the Global Top Level Domain (GTLD) servers which are responsible for .net domains. GTLD server receives the same query from root server. If it also knows nothing about this domain, it adds a referral to the query and sends it back.
This cycle returns until one of the servers knows the exact answer of our query. This true equivalent of the domain is called A Record.

The DNS server also files away this answer into its own cache for the future queries.

A Normal DNS Query (from www.unixwiz.net)

Figure 1 shows a normal procedure of DNS query. Here, the client sends a DNS query for the site www.unixwiz.net. The local recursive nameserver doesn’t know the answer and asks to an other root server. It sends back the message with a referral to an other root server. Local server tries all the authoritative root servers, until it finds the closest name server which is in the same domain with the target site. Finally, it sends a query to that name server and receives back the IP address.

Cache Poisoning
The previous scenario was the way how a DNS query should be. The DNS server caches the A Record for future queries, but not forever, just for a while. This time interval is defined by the Time To Live (TTL) variable in the server configuration, and the only authorized person is the administrator of the DNS server. During TTL, each query for the same domain, will be answered from the local database. After the TTL passed, the record in the server database will be dropped and any query will cause a complete DNS cycle.

If our bad guy wants to redirect the innocent clients to his malicious site rather than the original “good one”, he has to change this local database entry with his fake data.

Indeed, it’s not so easy to send random DNS packets to the server. Because, DNS servers just allow the expected packets from other servers. And they have some specific messages between each other, that make the connection unique. Communication between servers is over UDP ports that the query (Question and Query ID of the DNS packet) was sent through.  So, the bad guy has to know these data to send a response to DNS server, which is like coming from an authoritative root server.

The method he used is, sending a query for the target site and replying his own query before the original root server will. Figure 2 shows this process over an example.

DNS Server Cache Poisoning (from www.unixwiz.net)

In this example, the bad guy sends a query to the DNS server for the target site www.bankofsteve.com. DNS server doesn’t know the IP address of this site and sends a query to a root server. The bad guy starts to flood at this point with increasing Query IDs. If he can find the true Query ID as fast as possible and sends back the poisoned DNS message to the victim name server with this Query ID, the DNS server accepts this response rather than the original one. In this example, the bad guy sends his malicious site’s IP address as a response of the original bank site query, before the bank’s original name server replies the query. The victim nameserver rejects the original nameserver’s response, because the Query ID will not be expected, after the bad guy sends the message by using this ID.

Dan Kaminsky Method for Cache Poisoning
In 2008, Dan Kaminsky who is a security researcher and Director of Penetration Testing for IOActive, found a way to poison not just the addresses one by one. He discovered a way to change the authority records too.

In this method, the basic idea is same with the early cache poisoning method, but there is a difference. The bad guy server floods the victim server with the response of the target site query and the authoritative record for the target domain. This means, the bad guy server becomes both the target site and the target name server.

How to Fix
The key point here is the Query ID. If the bad guy can not guess the Query ID, all the method collapses. But the problem is the number of Query IDs that DNS servers use. Old style DNS servers uses 16 bit Query IDs, which means 64k chance to find the ID number. So randomization of the Query ID is a solution. But it’s still feasible to find the ID by trying.

Increasing the Query ID bits may be a solution to this problem. But all the Internet infrastructure lies on the 16 bit DNS Query ID. So it’s impossible to change the Query ID structure.

The most effective way to solve this problem is randomizing both the Query ID and the ports. The client talks to a nameserver on port 53/tcp. And the nameservers talks to each other on random UDP ports with random Query IDs and finds the answer. And than, the nameserver answers back to the client on port 53/tcp.

By this way, finding the true Query ID and the port combination is a fat chance.

Conclusion
Today all the major DNS servers support the method above. The most common DNS servers, BIND and MS DNS server have already patched their software against this vulnerability.
The major Unix/Linux distributions such as RedHat, Gentoo and SuSE, have some security tools that scans the entire system against the vulnerabilities. Glsa-check tool of Gentoo Linux is one of them. It scans the system and updates the packets which are marked as insecure by the Gentoo Development Team. So being updated as fast as possible is the key point of being secure.

References
1.http://en.wikipedia.org/wiki/DNS_cache_poisoning
2.http://www.unixwiz.net/techtips/iguide-kaminsky-dns-vuln.html
3.http://bugs.gentoo.org/show_bug.cgi?id=231201
4.http://security.freebsd.org/advisories/FreeBSD-SA-08:06.bind.asc
5.http://www.softpanorama.org/DNS/dns_ports.shtml
6.http://www.doxpara.com/DMK_BO2K8.ppt

Öz : Bu makalede RF mikroelektromekaniksel anahtarların mekatronik dizaynı anlatılacaktır. Bu dizayn; sonlu elemanlar yöntemi ve tam dalga elekromanyetik simülasyonu kullanılarak mekanik ve elektromanyetik şemaları birleştirir. RF MEMS anahtarlarının mekatronik çalışması, RFIC uygulamaları için sistematik bir tasarım metodolojisini sağlar.

Anahtar Kelimeler: Mekatronik, Anahtar, RF, MEMS

Giriş: Mikroelektromekaniksel sistem teknolojisi, son yıllarda hızlı bir gelişim gösterdi. RF MEMS anahtarlar, cep telefonları, askeri iletişim sistemleri, enstrümantasyon malzemeleri ve otomotiv radar sistemleri gibi birçok çeşitli uygulamada kullanılan yapı taşı bileşenleri oldular.
Bu makalede, RF MEMS’in mekatronik tasarımı, mekanik ve elektromanyetik yaklaşımlar beraberce kullanılarak sunulmuştur. RF MEMS anahtarlarının mekanik tasarımı, sonlu elemanlar metodu ile yerine getirilir.
Anahtar Yapısı: Anahtarın, bir iletim hattının merkezinde bulunan bir dielektrik tabakasının üzerine koyulan bir metal köprüsü vardır. Kıvrılarak giden Ω -menteşelerinin şekil 2′de gösterilen L, W, ve H olmak üzere üç boyut parametresi vardır. Boyut parametrelerinin etkisini araştırmak için, boyut parametreleri, üç gruba bölünmüştür. Her grupta, boyut parametrelerinin ikisi, sabit tutulur.
Dizayn: Bir anahtarın sinyal aktarması, hareketli tabaka ve iletim hattı arasındaki kapasitans değeri ile kontrol edilir. Hareketli tabaka, bir CPW iletim hattının üzerine çıktığı zaman, anahtar kapalı konuma geçer. Kapatma gerilimi uygulandığı zaman, hareketli tabaka, dielectric tabakasına dokunur, RF sinyali, şase birleşir, ve anahtar açık konuma gelir. Efektif sertlik sabiti, grup A.’daki H parametresinin artmasıyla azalır. Fakat grup B ve C.’deki L parametresinin artması ile artar.
Maksimum yer değiştirme sonuçları ve etkili sertlik sabiti, tablo-11′de listelenmiştir. Köprü yapısı için yer değiştirme sonuçları, şekil 3′de gösterilmiştir. Köprünün metali, alüminyumdur. Alüminyum metalinin, 70 GPa Young katsayısı, 0.34 Poisson’un oranı, 170 MPa eğilme kuvveti, ve 2700 kg m3 yoğunluğu vardır. Köprünün iki sonu, bir sınır hali gibi ayarlanır. 10 pN’lik elektrostatik kuvvet hareketli plakaya düzenli dağılmıştır. RF MEMS anahtarlarının elektromanyetik simülasyonu, 5′ten 40 GHz’e kadar üç boyutlu tam dalga simülatörü Ansoft HFSS tarafından iletilir. SzI ve Sil parametreleri, anahtarların kapalı durumları için ilave kaybı ve anahtarların dönüş kayıp karakteristiklerini temsil eder. A, B ve C gruplarının anahtarları, şekil4′de gösterildiği gibi 0.65 dB’den düşük, 40 GHz’e kadar ilave kayıplarına sahiptirler. Anahtarların aralık yüksekliği 3 p olduğundan beri, ilave kaybı, çok büyük değildir. Farklı boyut parametreleri için, birleşen kapasitansının farkı, önemli değildir. Hareketli tabakanın alanı da dahil köprü alanları ve menteşenin alanı çok yakındır. Menteşenin alanı, hareketli tabakanın alanından daha küçüktür. Açık durumdaki anahtarlar için, rezonant frekansı ve izolasyon, iki anahtar karakteristiktir. Rezonant frekansı, köprü indüktansı ve açık durum kapasitansı tarafından kararlaştırılabilir. Anahtarların karakteristikleri, küçük kapanma voltajına, alçak dirence, yüksek izolasyona ve geniş bantlara ihtiyaç duyar. Mekanik ve elektromanyetik performans elde etmek için L, W ve H parametrelerini Ω menteşesi ile kontrol edilebilir. RF MEMS anahtarları, mekatronik metodolojisi ile tasarlanır. RF MEMS anahtarlarının mekanik yapı tasarımı, sonlu elemanlar metodu ile yapılır. Anahtarların tam dalga elektromanyetik simülasyonu, 5 – 40 GHz’e aralığında yapılır. Mekatronik tasarımının temelinde, RF MEMS anahtarların mükemmel karakteristikleri yatar.

Kaynak:
The 47th IEEE International Midwest
Symposium on Circuits and Systems
Yeong-Lin Lai and Yi-De Wen
Department of Mechatronics Engineering, National Changhua University of Education,
Changhua 500, Taiwan, R.O.C.
E-mail: yllai@cc.ncue.edu.tw

Röle Yapısı:
Bir iletkenden geçen elektrik akımı belli bir manyetik alan oluşturacaktır. Bu iletken bobin şeklinde sarılırsa manyetik alan bobin boyunca uzanacaktır. Örneğin ;
Indüktör manyetik alanda depolanan enerji sebebiyle akımdaki değişikliklere tepki gösterir. Bu özellikten faydalanarak transformatörler de yapılabilir. Enerji bir sargıdan diğerine elektromagnetik yolla taşınır.

Akim - Manyetik Alan Iliskisi

Röleler küçük elektriksel sinyallerle büyük akım ya da geilimlerin kontrolünde büyük bir kolaylık sağlar. Röle kontakları bobinde oluşturulan manyetik alan sayesinde açılıp kapanarak anahtarlama yapar. Bir nevi ikili yükseltici (açık-kapalı) gibi davranır. Bu yazıda rölelerin yükseltici özellikleri açıklanacaktır.

Role Baglantisi

Şekilde görüldüğü gibi röle bobinine 12 VDC gerilim gelmektedir. Fakat Röle kontaklarının kontrol ettiği gerilim 480 VAC’dir. Kontrol geirlimi kontaklardaki gerilimden yüzlerce kat daha küçüktür.

Röle kontaklarının durumu normalde açık, normalde kapalı ya da bu ikisinin kombinasyonları şeklinde olabilir. Normal durum röle bobininin enerjisiz olduğu durumu ifade eder.

Röle kontakları çeşitli tiplerde olabilir. Bunlardan bazıları metal alaşımlı, cıvalı ve reed kontaklardır. Hava ile temas halince olan kontaklar yüksek akımlı uygulamalarda daha iyi sonuç verir fakat bazı endüstriyel ortamlarda paslanma gibi sorunlar ortaya çıkarabilmektedir. Cıvalı ve reed kontaklar paslanma gibi sorunlar çıkarmaz fakat akım taşıma kapasitesinin sınırlıdır.

Rölelerde kontrol akımı ile kontak akımı arasında büyük farklar olduğu için yalıtım da önem kazanır. Kontaklar ile bobin birbirinden yalıtılmıştır. Bu sinyaller gerilim seviyesi olarak birbirlerinden farklı olabileceği gibi biri AC diğeri DC de olabilir.

Röleleri tamamen açık ya da tamamne kapalı olması açısından lojik kapılara benzetebiliriz. Aynı lojik kapıların iletime geçmesi için gerekli eşik değeri gibi rölelerin de kontakları kapaması için gerekli bir eşik değeri vardır. Bu değere “pull-in” akımı denir. Bobinin kontağı çekmesi ve çekili halde tutabilmesi için bu akım değerinin aşılması gereklidir. Pull-in değeri röleden röleye değişir.

Kontaktörler:

Röleler kontaklarından çok büyük akımlar geçirebilecek şekilde imal edilirlerse kontaktör ismini alırlar. Kontaktörler genellikle normalde açık olan birçok kontağa sahiptirler. Genelde elektrik motorlarının kontrolünde kullanılırlar.

Üstteki 3 kontak herbir fazı ayrı ayrı kontrol etmek için kullanılır. En alttaki yardımcı kontak ise diğer bazı devre elemanlarını beslemede kullanılacak olan ayrı bir gerilimi anahtarlayabilir.

Kontaklar ile motor arasındaki işaret bağlantının bir klemens ile yapıldığını belirtir. Bu klemenslerin ısıya dayanıklı olması gerekir. Normalde kapalı bir kontak klemensin ısıya dayanmaması sonucu kısa devre olmasıyla açık hale gelebilir.

Elektronik transistör kavramı :

Transistörler elektronların kontrollü bir yoldan üzerlerinden akmalarına izin verirler. Elektronların bu kontrollü akısı bilgisayararın temeli olan on-off sinyallerini sağlar.

Elektronik transistörler elektronların bu akısını, önlerine bir bariyer ya da bağlantı noktası koyarak kontrol eder. Fakat elektronların akısı toplam akım tarafından kontrol edilmek zorunda değildir.

Atomik Baglar

Atomik Baglar

NPN Junction Transistor

Bir transistor yapabilmek için küçük miktada akımla büyük miktarda akıyı kontrol edebilecek bir madde tabakası gerekir. Böylece kazanç veya başka bir deyişle yükseltme sağlanır.Magnetik yükselticide asıl amaç ; küçük miktarda giriş akımı kullanarak büyük miktardaki magnetik akıları anahtarlamaktır. Nadiren dünyanın sürekli magnetik etkisi magnetik bir batarya ya da sürekli magnetik akı kaynağı gibi davranabilir.

Magnetik transistör kavramı :

Fizikçiler; elektron akısını anahtarlamak için elektronların magnetik spinini kullanan yeni bir transistör geliştirdiler. Magnetik spin transistörleri adı verilen bu transistör çeşidi günümüzdeki elektronik transistorlere yakın bir şekilde çalışır, fakat elektronik transistörlere göre büyük bir avantajları vardır. Bir magnetik diske bilgi yazmak kadar kolay elde edilebilmektedirler.

Jonksiyondaki elektron - hole hareketleri

Sıradan elektronik transistörler akım taşıyan 3 elektrod barındırır. Bunlar emiter – base – collector ‘ dür. Alan etkili transistörlerde bu ismlendirme drain – gate – source olarak yapılır.

Elektronlar bu elektrodların birinden girer ve diğerinden çıkar. Üçüncü elektrod ise bu ikisi arasındaki akıyı kontrol eder. Elektronların girdiği uç emiter, çıktığı uç collector ‘dür. Akım kontrolünü yapan uç ise base’dir.

Elektronik transistörün en önemli noktası n-p-n ya da p-n-p birleşimi olmasıdır. Maddenin P bölgesinde atomların etrafındaki elektronlar sadece yeterli enerjiye sahip elektronların geçebileceği bir bariyer oluşturur. Kontrol elektroduna verilen akım elektronların bariyeri aşmasını ve bağlantı noktasını geçmesini sağlar.

Magnetik spin transistörlerinin çalışması ise elekton akısını kontrol etmek için elektronların yukarı-spin ve aşağı-spin hareketleri arasındaki farkı kullanmaya dayanır. Elektronlar yukarı-spin ve aşağı-spin state’ lerinden birinde bulunabilirler.

Spin transistöründe bariyer, magnetik etki alanı taşıyıcıya zıt bir maddenin parçası olabilir. Magnetik yarı-iletkenler yukarı-spin ve aşağı-spin taşıyıcıları için farklı enerjilere sahiptir. Bu özellik bariyeri değiştirmek için kullanılabilir.

Magnetik Transistör

Magnetik spin transistörleri elektronik tranistörlerin yerine kullanılmak için değil, daha fazlasını yapabileceği yerlerde kullanılmak için yapılmıştır. Spin transistorlerinde bariyer magnetiktir ve değişebilir. Bu sayede istenildiği gibi değiştirilebilen ve ayarlanabilen çipler üretmek mümkün olur.

Spin transistörü hakkında henüz bilinmeyenler var. Bunlardan biri ters spin hareketinin farkı. Bir diğeri ise yukarı-spin ve aşağı-spin bölümleri arasındaki bağlantı noktasının ne kadar ince yapılabileceği. Bariyerin ince olmasının transistörün kontrolünü kolaylaştıracağı bilinmektedir fakat henüz ne kadar ince olabileceği konusu açıklık kazanmamıştır.

Eğer titanyum dioksid kobalt maddesi bu duruma uygun bir şekilde davranırsa çok daha gelişmiş magnetic transistörlerin beş yıldan kısa bir süre içinde üretilebileceği söylenmektedir. Araştırmacılar magnetik transistorlerin yapımı için uygun materyaller aramaya devam ediyorlar.

Magnetik Spin Transistörlerinin Uygulama Alanları:

Spintronik teknolojisi

Sıradan bir elektrik akımında elektronlar rasgele hareket eder ve spin, bir kablonun elektriksel direncini ya da transistor devresinin amplifikasyonunu etkilemez. Spintronik aygıtlarsa, “spin yukarı” veya “spin aşağı” durumlardan birinde bulunan elektronların, yarıiletken devrelerde nakledilmesi mantığına dayanır.

Demir ya da kobalt gibi demirli manyetiklerde, komşu atomların elektronları aynı spin durumunda dizilmeye eğimlidir. Eğer, bir demir parçası güçlü manyetik alanla yüklenirse, demir atomlarının elektronları, manyetik olarak bir yönde sıralanır. Metalin büyük kısmı bundan etkilenir. Önceden ayarlanmış demirli manyetiklerden elektrik akımı geçirildiğinde, belli bir spin yönünde dönen elektronların yolu tıkanır.

Sonuçta, spin kutuplu bir elektrik akımı oluşur. Voltaj uygulanınca, bu akımın bütün elektronlarının spin yönü tersine döner. Spintronik bilgisayarlara, spin yönlerini kaydeden ve okuyan devreler entegre edilmiştir.

Spintronik klasik uygulama bilgisiyle birleştirildiğinde, veriyi, elektronik ve manyeto-optik olarak işleyen devreler üretilecektir. Manyeto-optik sistemler 90′lı yıllarda moda olan, taşınabilir ZIP sürücülerinde kullanılmıştı. Nitekim, manyetik değerleri okuyan sabit disk kafaları, bilgisayarların ayrılmaz bir parçası olarak görev yapmaktadır.

Sırada, çok hızlı açılıp kapanan anahtarlar ve tamamen programlanabilen, spintronik bilgisayar beyinlerinin (merkezi işlem birimleri: CPU) geliştirilmesi araştırmaları var. Günümüzde, CPU’lar donanım olarak programlanıyor. Mikroçiplerinin veriyi nasıl işleyeceği, CPU’ların şekli ve yarıiletken hatların ağ yapısıyla sınırlı durumda bulunuyor. Manyetik CPU’lar ise, devrelerin biçimi ve yarıiletken hatların karmaşıklığından kısmen bağımsız olarak, manyetik alanlarla yüklenip programlanabilecek.

Spintroniğin hayata geçirilmesi için ucuzlaması, yani kullanışlı bir teknolojinin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu konudaki başlıca çıkmazların başında:

• Demirli manyetik öğelerle yarıiletken devreleri birleştirebilir mi?

• Bu tümleşik devreleri oda sıcaklığında çalıştırabilir mi?

• Spin kutuplu akımları, yani spin akısını, yarıiletkenlere vermenin kolay bir yolu var mı? (Spin kutuplamak, bilgiyi spin durumlarına kaydetmek anlamını taşır.)

• Farklı yarıiletkenlere nakledilmek üzere, devrenin kenarına yollanan spin akısına ne olur?

• Yarıiletkenlere aktarılmış spin akısı (bilgi) ne kadar süre bozulmadan dayanır?

soruları gelmektedir.

Spintronik fiziği :

Hızla dönen küçük bir elektrik yüklü küre düşünülürse kürede dolaşan yük, elektrik akımında minik atlamalar meydana getirir. Bu da, Dünya’nın manyetik alanına benzeyen bir manyetik alan oluşturur. Kürenin dönüşü (rotasyon), vektör ile gösterilir. Vektör, kürenin kendi çevresinde dönme yönünü işaret eder. Dönen küreyi bir dış bir manyetik alana sokulursa spin vektörünün manyetik alana göre alabileceği iki farklı yönelim, kürenin toplam enerjisini de belirleyecektir.
Elektronu, böyle dönen bir elektrik yüklü küreye benzetirsek elektronun “spini”, onun açısal momenti olacaktır. Bu da manyetizmaya bağlıdır ve bir manyetik alanda, spin vektörünün yönünü belirler.

Elektronların belli bir uzunlukta ve çapta cisimler değil, matematiksel olarak tanımlanan, bir enerji değerine karşılık gelen, ideal noktacıklar ve boyutsuz nesneler olduğu düşünülebilir. Mesela, bir küre sağa dönerken, durup sola dönmeye başlayabilir. Bir elektron ise sağa ya da sola dönmez ya da yavaşlayarak durup ters yönde dönme hareketi yapmaz. Elektron spini, matematiksel bir nicelikten ibarettir. Adlandırma açısından, tamamıyla estetik ve keyfi bir anlam taşıyan, yukarı ya da aşağı spin durumlarından birinde bulunur. Elektronlar, yukarı ve aşağı spine, hiçbir ara durum almadan geçer.

Spintronik ve bilginin kaydedilmesi :

Günümüzdeki yarı-iletken bilgisayar işlemcileri bilginin yapı taşı olarak bit’i kullanır. Bit’lerdeki çalışma mantığını bir soruya verilen kesin “evet” ya da “hayır” cevapları olarak nitelendirilebiliriz.

Elektronlar, spin yukarı ya da spin aşağı konumlarında bulunabildiği için; bir spin konumu “evet”, diğeri ise “hayır” yanıtıyla eşleştirilebilir. Örneğin ikilik sayı düzeni kullanan bir algoritmada 0 ve 1 olabilir. Bu durumların hangisinin evet, hangisinin hayırla eşleneceği ise keyfi bir seçimdir.

Kaynaklar:

• Applied Physics Letters ( apl.aip.org )
• trnMAG.com
• The Motionless Electromagetic Generator Project Notes ( jnaudin.free.fr/meg/meg.htm )
• Spintronik - Focus Dergisi ( www.focusdergisi.com.tr/bilim/00585 )