T1__Full text Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Dampak SBox AES terhadap Perancangan Kriptografi Simetris Berbasis Pola Teknik Putaran Kincir Angin T1 Full text

Dampak S-Box AES Terhadap
Perancangan Kriptografi Simetris
Berbasis Pola Teknik Putaran Kincir Angin

Artikel Ilmiah

Peneliti :
Frandy Valentino Ponto (672012079)
Prof. Ir. Danny Manongga, M.Sc., Ph.D.

Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
November 2016

i

Dampak S-Box AES Terhadap
Perancangan Kriptografi Simetris
Berbasis Pola Teknik Putaran Kincir Angin

Artikel Ilmiah

Diajukan Kepada
Fakultas Teknologi Informasi
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Peneliti :
Frandy Valentino Ponto (672012079)
Prof. Ir. Danny Manongga, M.Sc., Ph.D.

Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
November 2016

ii

iii

iv

v

vi

vii

Dampak S-Box AES Terhadap
Perancangan Kriptografi Simetris
Berbasis Pola Teknik Putaran Kincir Angin
Frandy Valentino Ponto 1, Danny Manongga 2
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia
E-mail: 672012079@student.uksw.edu1, danny.manongga@staff.uksw.edu2

Abstract
The security of exchanged data should be keep confidential. Cryptography is one of the solution

for encrypting data to make it secure. To improve data security, development of 256 bit
symmetrical cryptography algorithm based on windmill movement that used for transposition
pattern to obtain random ciphertext. Where the first and fourth result combined with s-box AES
substitution table so that resulting in more disordered ciphertext in avalanche effect test.
Avalanche effect is bit amount test that change when one of the character from plaintext
changed. The result of research shows that lowest correlation value of 0.050926556 and
highest avalanche effect reach 53.1%.
Keywords: Symmetrical, Cryptography, Rope Dance, S-Box AES

Abstrak
Keamanan dari data yang saling dipertukarkan tentunya harus dijaga kerahasiaannya.
Kriptografi merupakan salah satu solusi dalam menyandikan data agar lebih aman. Untuk
meningkatkan keamanan data, dalam perkembangannya dirancang algoritma kriptografi
simetris 256 bit berbasis pada pola teknik putaran kincir angin yang digunakan sebagai pola
transposisinya untuk mendapatkan ciphertext yang acak. Dimana pada hasil dari proses
pertama dan proses ke empat dikombinasikan dengan tabel substitusi S-Box AES sehingga
menghasilkan ciphertext yang lebih acak pada pengujian avalanche effect. Avalanche effect
merupakan pengujian jumlah bit yang berubah ketika satu karakter dari plaintext diubah. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa nilai korelasi terendah mencapai 0.050926556 dan nilai
avalanche effect tertinggi mencapai 53.1%.

Kata Kunci: Simetris, Kriptografi, Pola Teknik Putaran Kincir Angin, S-Box AES

1)Mahasiswa
2)Staf

Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana
Pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana.Salatiga

viii

1.

Pendahuluan

Pertukaran informasi (data) dalam berkomunikasi melalui media teknologi
informasi dan komunikasi sudah menjadi kebutuhan pokok manusia pada saat ini. Hal
ini membuat tingkat keamanan data harus diperhatikan terhadap kerahasiaan informasi
yang saling dipertukarkan. Salah satu cara menyembunyikan data rahasia adalah
kriptografi. Kriptografi merupakan suatu seni dimana suatu data diamankan melalui
proses penyandian. Pada awalnya kriptografi digunakan untuk mengamankan sebuah

teks. Dalam perkembangannya ada dua jenis algoritma, yaitu algortima enkripsi kunci
simetris dan algoritma enkripsi kunci publik atau asimetris. Algoritma kunci simetris
menggunakan kunci yang sama baik untuk enkripsi maupun dekripsi. Algoritma
enkripsi publik menggunakan dua kunci berpasangan tetapi berbeda [1].
Pada penelitian ini kriptografi yang dirancang bersifat simetris dan berbasis
block cipher 256 bit dengan menggunakan pola putaran kincir angin serta
dikombinasikan dengan tabel substitusi Advancedd encryption standard (S-Box AES).
Block cipher sendiri adalah algoritma kriptografi simetris yang bertugas mengenkripsi
satu block plaintext dengan jumlah bit tertentu dan menghasilkan jumlah bit yang sama,
dan dalam proses enkripsi block cipher menggunakan fungsi permutasi dan/atau
substitusi, sehingga efek konfusi dan difusi pada block cipher terpenuhi [2]. Pola
putaran kincir angin sendiri digunakan sebagai awal pemasukan serta pengacakan bit
plaintext dan bit kunci dimana pola ini diambil sebagai acuan karena dapat
menghasilkan bit yang random pada block matriks.
2.

Tinjauan Pustaka

Penelitian sebelumnya tentang Kriptografi Simetris telah banyak dibahas.
Penelitian yang berjudul “Kriptografi Kunci Simetris Dengan Menggunakan Algoritma

Crypton”, menggunakan algoritma Crypton, yaitu block cipher 128 bit dimana tiap
blog data direpresentasikan ke dalam array berukuran 4 x 4 byte dan menghasilkan
proses enkripsi yang melibatkan 12 iterasi dengan putaran transformasi yang sama [3].
Penelitian selanjutnya berjudul “Perancangan Kriptografi Kunci Simetris
Menggunakan Fungsi Polinomial Hermite dan Akar Kuadrat Fungsi Linear”, dibahas
tentang perancangan kriptografi simetris dengan menggunakan fungsi polinomial dan
akar kuadrat fungsi linear sebagai pembangkit kuncinya, serta membahas linear dalam
putaran enkripsi dan Convert Between Base [4].
Penelitian selanjutnya berjudul “Algoritma Kriptografi AES Rijndael”,
menyatakan setiap blok data masukan dan kunci dioperasikan dalam bentuk array.
Anggota array yang menghasilkan ciphertext dinamakan state, dimana setiap state
akan mengalami empat tahapan proses yaitu AddRoundKey, SubBytes (S-Box),
ShiftRow, dan MixColumns [5].

1

Berdasarkan penelitian-penelitian tersebut maka akan dilakukan penelitian tentang
“Dampak S-Box AES Terhadap Perancangan Kriptografi Simetris Berbasis Pola Teknik
Putaran Kincir Angin”. Perbedaan perancangan algoritma kriptografi ini dengan
algoritma kriptografi yang sebelumnya dimana jumlah data yang diproses adalah 256

bit dengan jumlah putaran sebanyak 4 kali, dan pada setiap putaran tersebut
dikombinasikan dengan S-Box AES.
Selanjutnya akan dibahas teori pendukung yang digunakan sebagai acuan dalam
perancangan algoritma kriptografi dalam penelitian ini. Block cipher merupakan
algoritma kunci simetris dimana rangkaian bit plaintext dibagi menjadi blok-blok bit
dengan panjang yang sama, biasanya 64 bit, 128 bit, atau 256 bit. Proses enkripsi yang
menghasilkan block ciphertext berukuran sama dengan block plaintext. Proses dekripsi
dilakukan dengan cara yang sama tetapi kebalikan dari proses enkripsi. Secara umum,
proses enkripsi-dekripsi dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1 Skema Proses Enkripsi-Dekripsi Pada Block Cipher [6]

P   p1 , p 2 , , p n 

Misalkan block plaintext (P ) yang berukuran n bit
(1)

C  c1 , c 2 ,, c n 

Blok ciphertext (C) maka blok C adalah

(2)

K  k1 , k2 ,, kn 

Kunci (K) maka kunci adalah
(3)

E k P   C

Sehingga proses enkripsi adalah
(4)

2

Proses dekripsi adalah
Dk C   P (C) = P

(5)

Sebuah kriptografi dapat dikatakan sebagai suatu teknik kriptografi, harus

melalui uji kriptosistem terlebih dahulu yaitu diuji dengan metode Stinson.
Definisi 1 : terdiri dari 5-tuple (Five tuple) (P, C, K, E, D ) yang memenuhi
kondisi :
1. P adalah himpunan berhingga dari plaintext,
2. C adalah himpunan berhingga dari ciphertext,
3. K merupakan ruang kunci (keyspace), adalah himpunan berhingga dari kunci,
4. Untuk setiap � � �, terdapat aturan enkripsi � � dan berkorespodensidengan
aturan dekripsi � � . Setiap � ∶ � ⟶ dan � ∶ ⟶ � adalah fungsi sedemikian
hingga � ( � � ) = � untuk setiap plaintext � � �.
Diferensiasi data adalah perbandingan selisih antar dua titik. Dalam kalkulus,
metode ini sering disebut sebagai turunan atau kemiringan dari data. Jika diberikan
data ((x1,y1), (x2,y2), (x3,y3), …, (xn,yn)) dengan syarat bahwa xi