Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block Cipher Berbasis Teknik Panen Sawit
Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block Cipher Berbasis
Teknik Panen Sawit
Artikel Ilmiah
Peneliti :
Inarno (672008121)
Hindriyanto D. Purnomo, S.T., MIT., Ph.D.
Alz Danny Wowor, S.Si., M.Cs.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Mei 2015
Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block Cipher Berbasis
Teknik Panen Sawit
Artikel Ilmiah
Diajukan kepada
Fakultas Teknologi Informasi
untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Peneliti :
Inarno (672008121)
Hindriyanto D. Purnomo, S.T., MIT., Ph.D.
Alz Danny Wowor, S.Si., M.Cs.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Mei 2015
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block Cipher Berbasis
Teknik Panen Sawit
Inarno
1),
2)
Hindriyanto D. Purnomo , Alz Danny Wowor
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50771, Indonesia
Email: 1) ownar539@gmail.com, 2)
hindriyanto.purnomo@staff.uksw.edu,3)
alzdanny.wowor@staff.uksw.edu
3)
Abstract
Cryptographic has a important role in data and information securities. However,
cryptographic has been decrypted by many cryptanalysis, which make this technique is
not save anymore. The new technique of encrypting method is needed to design a
cryptographic cipher block using palm sowing technique as the basic randomize
technique for plaintext. Then the encryption and decryption designed in four circles to get
the chipertext and plaintext after being XOR with keygen. The result of cryptographic
cipher block with palm sow technique could be used to secure secret text message.
Keywords : Block Cipher, Cryptography, Symmetric Key, Palm Harvesting Technique,
ASCII
Abstrak
Kriptografi sangat berperan dalam keamanan suatu data atau informasi. Di sisi lain,
kriptografi banyak yang telah dipecahkan oleh kriptanalis sehingga informasi penting
tersebut menjadi tidak aman. Perlu adanya pembaharuan metode kriptografi baru, untuk
merancang sebuah kriptografi block cipher menggunakan teknik panen sawit sebagai pola
pengacakan pada plainteks. Kemudian proses enkripsi dan dekripsi dirancang sebanyak
empat putaran untuk mendapatkan cipherteks dan plainteks setelah di-XOR dengan kunci
yang sudah diregenerasi. Hasil perancangan kriptografi block cipher dengan teknik panen
sawit dapat digunakan untuk mengamankan pesan teks rahasia.
Kata Kunci : Block Cipher, Kriptografi, Kunci Simetris, Teknik Panen Sawit, ASCII
1)
Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas
Kristen Satya Wacana
2)
Staff Pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana
3)
Staff Pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana
viii
1.
Pendahuluan
Keamanan dalam proses pertukaran data merupakan hal yang sangat penting
untuk menjaga kerahasiaan pesan yang dikirim oleh user. Untuk memenuhi
kebutuhan teknologi informasi yang semakin berkembang, maka tingkat
kerahasiaan semakin diperlukan dalam mengamankan suatu informasi. Untuk
menyiasati permasalahan keamanan informasi yang ada dibutuhkan sistem
pengamanan data.
Metode untuk pengamanan data padainformasi dapat menggunakan
kriptografi [1]. Kriptografi merupakan ilmu yang mempelajari tentang keamanan
pada informasi. Dalam perkembangan kriptografi selalu diperbaharui baik
memodifikasi kriptografi yang sudah ada maupun merancang kriptografi yang
baruagar keamanan dan kerahasiaan data dapat terjaga sehingga mempersulit
kriptanalis untuk memecahkan algoritmanya.
Penelitian ini merancang algoritma kriptografi block cipher. Sebagaimana
block cipher memiliki beberapa keunggulan, yaitu mudahnya implementasi
algoritma block cipher ke dalam software. Untuk Error Propagation yang terjadi
tidak merambat ke cipherteks lainnya karena enkripsi masing–masing bloknya
independen. Namun, block cipher sangat mudah dianalisis karena blok–blok yang
dienkripsi saling independen dan kuncinya sama, maka hal ini memudahkan
kriptanalis untuk mengetahui kunci yang digunakan [2]. Keunikan dari rancangan
alur teknik panen sawit (TPS) ini dapat digunakan sebagai algoritma. Dalam
proses kriptografi block cipher yang dirancang menggukan alur teknik panen
sawit sebagai pengacakan pada plainteks yang sudah diubah kedalam bit dan
dikombinasikan dengan proses XOR dengan kunci yang sudah diregenerasi dan
diterapkan pada blok yang berukuran (64-bit).
Sehubungan dengan latar belakang diatas, penelitian ini merancang algoritma
block cipher dengan alur teknik panen sawit. Penelitian ini menghasilkan
kriptografi baru sebagai metodologi kriptografi simetris yang berbabis pada block
cipher. Selain itu, rancangan kriptografi ini dapat dibandingkan dengan
kirptografi block cipher lainnya seperti AES-128, sehingga dapat mengetahui
proses kinerja dari analisis rancangan kriptografi dan rancangan ini juga dapat
menambahkan keanekaragaman dalam kriptografi serta dapat menjadi acuan
untuk penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan kriptografi block cipher.
2.
Tinjauan Pustaka
Dalam perkembangan kriptografi Block Cipher banyak mengalami
pembaharuan sebagai pengamanan informasi. Landasan perancangan algoritma
kriptografi block cipher yang dilakukan sekarang ini membutuhkan penelitian
yang sebelumnya sehingga dapat dijadikan dasar ataupun pembanding dari
penelitian ini.
Dengan merujuk pada penelitian yang sebelumnya, penelitian pertama
digunakan sebagai acuan dengan berjudul “Pemanfaatan Kembali Kriptografi
Klasik dengan Melakukan Modifikasi Metode-Metode Kriptografi yang Ada” [3].
Menyatakan bahwa dengan memanfaatkan karakter ASCII kriptografi klasik
1
masih dapat digunakan pada jaman sekarang. Hal ini dikarenakan, karakter ASCII
memiliki extended character yang berjumlah 128, sehingga total karakter yang
dapat digunakan adalah 256. Jumlah kerumitan algoritma akan meningkat dari
pada hanya menggunakan karakter alfabet yang berjumlah 26.
Penelitian kedua yang berjudul Kriptografi Kunci Simetris Dengan
Menggunakan Algoritma Crypton menganalisis kinerja algoritma crypton dengan
melakukan simulasi pada Personal Computer (PC) yang bertujuan untuk
meningkatkan keamanan data [4]. Hasil yang didapat dari penelitian tersebut
adalah penambahan ukuran file tidak selalu sama dengan file yang lainnya.
Penelitian ketiga berjudul “Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block
Cipher dengan Teknik Langkah Kuda dalam Permainan Catur” membentuk pola
yang sama dengan alfabet L, rancangan ini mengikuti pola tersebut untuk
mengambil bit dari proses hasil konversi plainteks [5]. Penelitian ini bertujuan
untuk dapat merancang algoritma LK pada permainan catur, kemudian algoritma
tersebut digunakan dalam rancangan kriptografi blok cipher. Selain itu, rancangan
kriptografi ini dapat dibandingkan dengan kriptografi blok cipher yang sudah ada,
sehingga dapat mengukur kinerja proses dari rancangan kriptografi.
Penelitian keempat dijadikan sebagai pembandingan dalam rancangan teknik
panen sawit, karena AES menjadi standar pengamanan informasi di Amerika.
Algoritma AES yang digunakan sebagai pembanding yaitu AES-128, “Advanced
Encryption Standard” [6]. Menjelaskan bahwa Advanced Encryption Standard
(AES) adalah standard terkini untuk enkripsi kunci rahasia menggantikan DES.
Algoritma AES menggunakan kombinasi operasi XOR, subtitusi oktet dengan Sbox, kolom dan baris rotasi-rotasi, dan MixColumn. Algoritma sukses diterapkan
dan mampu berjalan disejumlah waktu yang layak pada komputer biasa.
Berdasarkan penelitian yang ada terkait kriptografi, maka dilakukan
penelitian membahas tentang “Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block
Cipher Berbasis Teknik Panen Sawit”. Penelitian yang dilakukan ini membahas
algoritma kriptografi block cipher dengan blok 64-bit, dimana enkripsi-dekripsi
pada plainteks dan cipherteks menggunakan alur teknik panen sawit (TPS)
sebagai pengacakan. Proses rancangan menggunakan 4 putaran pada plainteks dan
di modulasi Exclusive-OR dengan kunci yang sudah diregenerasi sebanyak 4
putaran yang telah ditentukan.
Beberapa teori yang digunakan untuk merancang dan sebagai dasar
kriptografi block cipher berbasis teknik panen sawit. Pada bagian ini akan dibahas
tentang pengertian dari kriptografi. Kriptografi dapat diartikan secara umum
adalah ilmu dan seni untuk menjaga kerahasiaan informasi. Selain pengertian
tersebut terdapat pula pengertian ilmu yang mempelajari teknik-teknik
matematika yang berhubungan dengan aspek keamanan informasi seperti
kerahasiaan data, keabsahan data, integritas data, serta autentikasi data [7].
Sedangkan pada bagian ini membahas block cipher yang merupakan sebagai
rangkaian bit plainteks dibagi menjadi blok-blok dengan panjang yang sama,
biasanya yang dipakai 64-bit (tapi adakalanya lebih) [8]. Proses enkripsi yang
digunakan terhadap blok bit plainteks dan menghasilkan blok bit cipherteks
dengan ukuran yang sama antara plainteks dan cipherteks. Dekripsi digunakan
kebalikan dari cara yang sama seperti enkripsi. Kebanyakan block cipher
2
menggunakan sistem kriptografi kunci simetris yaitu antara kunci enkripsi dan
dekripsi sama panjangnya. Secara umum enkripsi dan dekripsi dapat dilihat pada
Gambar 1.
Gambar 1. Enkripsi-Dekripsi Block Cipher [8].
Misalkan blok plainteks (P) yang berukuran n bit
P= (p1,p2,...pn)
Blok cipherteks (C) maka blok C adalah
C= (c1,c2,…cn)
Kunci (K) maka kunci adalah
K= (k1,k2,...kn)
Sehingga proses Enkripsi adalah
EK(P) = C
Proses dekripsi adalah
DK(C) = P
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Definisi 1: (Stinson, 1995) Sebuah sistem kriptografi terdiri dari 5-tuple (Five
tuple) (P, C, K, E, D) yang memenuhi kondisi:
1. P adalah himpunan berhingga dari plainteks,
2. C adalah himpunan berhingga dari cipherteks,
3. K merupakan ruang kunci (Keyspace), adalah himpunan berhingga
dari kunci,
4. Untuk setiap K, terdapat aturan enkripsi ℯ E dan berkorespodensi
dengan aturan dekripsi . Setiap ℯ ∶ ⟶ dan
∶ ⟶
untuk setiap
adalah fungsi sedemikian hingga
ℯ ( ) =
plainteks [9].
Definisi 2: Untuk mengetahui besaran nilai algoritma kriptografi yang
dirancang mampu untuk mengacak plainteks yang dimasukkan maka digunakan
nilai keacakan yang diperoleh dari persamaan (6):
(6)
=
Dimana nilai acak Yi untuk tiap karakter diperoleh dari perbandingan antara
selisih plainteks pi dengan cipherteks ci terhadap plainteks pi.
3
Diferensiasi data adalah perbandingan selisih antar dua titik. Dalam kalkulus,
metode ini sering disebut sebagai turunan atau kemiringan dari data. Jika
diberikan kumpulan data ((x1,y1), (x2,y2), (x3,y3), …, (xn,yn)) dengan syarat bahwa
xi,É
Rancangan untuk putaran akhir atau putaran 4 yang sudah diproses dan diXOR dengan kunci 4 menghasilkan cipherteks, kemudian dijadikan perbandingan
antara plainteks awal dengan hasil cipherteks dapat dilihat pada grafik Gambar 17.
250
200
150
Plainteks
100
Cipherteks
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Gambar 17. Hasil Enkripsi TPS
Dekripsi dilakukan dengan melakukan proses kebalikan dari proses enkripsi.
Dimana kunci diregenerasi terlebih dahulu dengan melakukan proses putaran 1
sampai putaran 4. Sebelum melakukan proses XOR, pola pengambilan bit menjadi
pola pemasukan dan pola pemasukan menjadi pola pengambilan. Hasil dari
kebalikan proses itu akan menghasilkan C3 dan K3. Selanjutnya akan dilakukan
proses XOR sampai plainteks diperoleh kembali. Pengujian ini menunjukkan
bahwa rancangan kriptografi dapat melakukan proses enkripsi dan dekripsi, maka
rancangan telah memenuhi dua dari 5-tuple Stinson untuk sebuah kriptosistem.
Pembuktian Sebagai Kriptosistem, dijelaskan Kriptografi dapat dikatakan
sebagai sebuah teknik kriptografi jika memenuhi 5-tuple yaitu P, C, K, E, dan D
[9]. Akan ditunjukkan bahwa perancangan ini memenuhi kelima (5-tuple). P
adalah himpunan berhingga dari plainteks. Dalam penelitian perancangan ini
menggunakan 256 karakter yang diambil dari table ASCII, himpunan plainteks
pada alur Teknik Panen Sawit merupakan himpunan berhingga. C adalah
himpunan berhingga dari cipherteks. Cipherteks dihasilkan dalam 256 karakter
ASCII. K, keyspace adalah himpunan berhingga dari kunci. Jumlah ruang kunci
yang dipakai dalam perancangan ini adalah 256 karakter yang diambil dari tabel
ASCII. Sehingga ruang kunci merupakan himpunan berhingga . E, enkripsi dan
∶ ⟶ adalah fungsi sedemikian hingga
D, dekripsi, setiap ℯ ∶ ⟶ dan
ℯ ( ) = untuk setiap plainteks . Pembahasan sebelumnya telah
membahas proses enkripsi dan dekripsi sehingga telah memenuhi tuple E dan D.
Karena telah memenuhi kelima kondisi maka Alur Teknik Panen Sawit
merupakan sebuah sistem kriptografi.
Pengujian Nilai Keacakan dan Diferensiasi Data, dijelaskan sebagai
pengujian nilai keacakan dilakukan untuk melihat seberapa baik rancangan
kriptografi mengacak nilai plainteks. Untuk dapat mengetahui baik atau tidaknya
maka diperlukan kriptografi lain sebagai pembanding, oleh karena itu dipilih
AES-128 [11]. Algoritma AES dijadikan pembanding karena AES sebagai standar
pengamanan informasi internasional.
16
Nilai keacakan dihitung berdasarkan Persamaan (6) dan nilai deferensiasi
pada Persamaan (9) yang telah diberikan pada bagian sebelumnya. Karena
kriptografi AES merupakan kriptografi simetris yang mempunyai pola tingkat
keacakan yang baik. Maka dilakukan percobaan tingkat keacakan dengan
plainteks (INDOM13 SELÈR@KU) dan kunci (BERSODAH). Plainteks dipilih
dengan variasi abjad, angka, dan simbol, hal ini agar inputan akan bervariasi
terutama untuk nilai ASCII yang diperoleh. Hasil pengujian ditunjukkan dengan
grafik pada Gambar 18.
300
250
200
Plainteks
150
TPS
100
AES
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
Gambar 18. Grafik Perbandingan Rancangan TPS dengan AES-128
Hasil perbandingan kriptografi TPS yang telah dirancang dengan kriptografi
AES-128, dimana tingkat keacakan pada cipherteks dan AES-128 memiliki
kecenderungan membawa nilai desimal cipherteks diatas dari plainteks. Untuk
perhitungan nilai rata-rata AES -43,9262 dengan nilai diferensiasi data -0,55151,
sedangkan nilai rata-rata rancangan teknik panen sawit TPS -80,1875 dengan nilai
diferensiasi data -0,74068.
Pengujian selanjutnya adalah melakukan proses enkripsi untuk plainteks yang
sama. Pemilihan plainteks yang sama bertujuan untuk melihat seberapa baik
rancangan kriptografi TPS mengacak plainteks. Sama dengan pengujian
sebelumnya, tetap dibandingkan dengan AES-128.
Plainteks yang dipilih adalah plainteks yang mempunyai nilai bit simetris
dengan karakter (ZZZZZZZZZZZZZZZZ) dan kunci (ZZZZZZZZ). Penggunaan
karater Z yang mempunyai nilai bit simetris (01011010). Sifat simetris ini apabila
ditempatkan dalam kotak 64-bit akan selalu simetris dibaca dari banyak sudut
seperti kiri ke kanan atau sebaliknya dari atas ke bawah. Hasil dari pengujian
diberikan pada grafik Gambar 19.
17
300
250
200
Plainteks
150
TPS
100
AES
50
0
1 2
3 4
5
6 7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
Gambar 19. Grafik Hasil Perbandingan TPS dengan AES-128
Menggunakan Karakter Simetris
Berdasarkan grafik pada Gambar 19, terlihat jelas AES-128 sangat konsisten
untuk mengacak plainteks dengan karakter simetris. Hasil ini dapat dilihat bahwa
dari pengujian TPS menggunakan karakter yang diberikan, menghasilkan grafik
yang berpola ulang untuk kelipatan 8 karakter. Hal tersebut menjelaskan bahwa
TPS mampu menahan 8 karakter yang sama dengan asumsi tidak dipetakan pada
karakter yang sama. Nilai keacakan pada pengujian ini untuk TPS sebesar 160,875 dan AES-128 sebesar -97,25. Nilai diferensiasi data yang dihasilkan TPS
sebesar -0,63611111 dan AES-128 sebesar -0,390277778.
5.
Simpulan
Berdasarkan pembahasan penulis, perancangan kriptografi block cipher
berbasis teknik panen sawit dapat melakukan proses enkripsi dan dekripsi. Hal
inisudah memenuhi syarat 5-tuple dari stinson sebagai sebuah kriptosistem,
sehingga dapat dijadikan sebuah sistem kriptografi.
Dari hasil rata-rata keacakan yang didapat pada proses enkripsi rancangan
pola teknik panen sawit -0,7406 dan nilai rata-rata keacakan AES -0,5515. Selain
itu dapat digunakan sebagai algoritma alternatif untuk mengamankan pesan. Oleh
karena itu dapat dikatakan perancangan kriptografi ini dapat dijadikan sebuah
metodologi dalam menciptakan kriptografi simetris.
6.
Daftar Pustaka
[1]
Schneier, Bruce, 1996, Applied Cryptography, Second Edition, New York:
John Wiley and Sons.
Sandy, Alfian, 2012. Kriptografi dan Keamanan Informasi.
http://www/ilmukriptografi.org/2012/04/25/kriptografi-simetrik-dasarblock-cipher/ (diakses pada tanggal 23 Mei 2015).
Primanio, 2007. Pemanfaatan Kembali Kriptografi Klasik dengan
melakukan Modifikasi Metode-Metode Kriptografi yang ada,
[2]
[3]
18
http://informatika.stei.itb.ac.id/~rinaldi.munir/Matdis/20062007/Makalah/Makalah0607-53.pdf (diakses tanggal 24 April 2015).
[4] Dafid, 2006. Kriptografi Kunci Simetris Dengan Menggunakan Algoritma
Crypton, Jurnal Ilmiah STIMIK GI MDP, Volume 2 Nomor 3, Oktober
2006.
[5] Setiawan, A.N.,Wowor A.D. 2015. Perancangan Algoritma pada Kriptografi
Block Cipher dengan Teknik Langkah Kuda dalam Permainan Catur.
Prosiding Seminar Teknik Informatika dan Sistem Informasi. Bandung.
[6] Selent, Douglas. 2010. Advanced Encryption Standard. InSight: Rivier
Academic Journal. Volume 6, Number 2, Fall 2010
[7] Munir, Rinaldi, 2006. Kriptografi, Bandung: Informatika.
[8] Ariyus, Dony. 2006. Kriptografi Keamanan Data dan Komunikasi.
Yogyakarta: Graha Ilmu
[9] Stinson, D. R., 1995. Cryptography: Theory and Practice. CRC Press, Boca
Raton, London, Tokyo.
[10] Setiawan, D.S., 2014. http://www.bijibersemi.com/2014/05/cara-terbaikmemanen-kelapa-sawit.html (diakses tanggal 8Juni 2015).
[11] Project, Nayuki, 2014, AES cipher internals in Excel, [Online],
http://www.nayuki.io/res/aes-cipher-internals-in-excel/aes128-internalsscreenshot.png (diakses tanggal 15 April 2015).
19
Teknik Panen Sawit
Artikel Ilmiah
Peneliti :
Inarno (672008121)
Hindriyanto D. Purnomo, S.T., MIT., Ph.D.
Alz Danny Wowor, S.Si., M.Cs.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Mei 2015
Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block Cipher Berbasis
Teknik Panen Sawit
Artikel Ilmiah
Diajukan kepada
Fakultas Teknologi Informasi
untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Peneliti :
Inarno (672008121)
Hindriyanto D. Purnomo, S.T., MIT., Ph.D.
Alz Danny Wowor, S.Si., M.Cs.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Mei 2015
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block Cipher Berbasis
Teknik Panen Sawit
Inarno
1),
2)
Hindriyanto D. Purnomo , Alz Danny Wowor
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50771, Indonesia
Email: 1) ownar539@gmail.com, 2)
hindriyanto.purnomo@staff.uksw.edu,3)
alzdanny.wowor@staff.uksw.edu
3)
Abstract
Cryptographic has a important role in data and information securities. However,
cryptographic has been decrypted by many cryptanalysis, which make this technique is
not save anymore. The new technique of encrypting method is needed to design a
cryptographic cipher block using palm sowing technique as the basic randomize
technique for plaintext. Then the encryption and decryption designed in four circles to get
the chipertext and plaintext after being XOR with keygen. The result of cryptographic
cipher block with palm sow technique could be used to secure secret text message.
Keywords : Block Cipher, Cryptography, Symmetric Key, Palm Harvesting Technique,
ASCII
Abstrak
Kriptografi sangat berperan dalam keamanan suatu data atau informasi. Di sisi lain,
kriptografi banyak yang telah dipecahkan oleh kriptanalis sehingga informasi penting
tersebut menjadi tidak aman. Perlu adanya pembaharuan metode kriptografi baru, untuk
merancang sebuah kriptografi block cipher menggunakan teknik panen sawit sebagai pola
pengacakan pada plainteks. Kemudian proses enkripsi dan dekripsi dirancang sebanyak
empat putaran untuk mendapatkan cipherteks dan plainteks setelah di-XOR dengan kunci
yang sudah diregenerasi. Hasil perancangan kriptografi block cipher dengan teknik panen
sawit dapat digunakan untuk mengamankan pesan teks rahasia.
Kata Kunci : Block Cipher, Kriptografi, Kunci Simetris, Teknik Panen Sawit, ASCII
1)
Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas
Kristen Satya Wacana
2)
Staff Pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana
3)
Staff Pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana
viii
1.
Pendahuluan
Keamanan dalam proses pertukaran data merupakan hal yang sangat penting
untuk menjaga kerahasiaan pesan yang dikirim oleh user. Untuk memenuhi
kebutuhan teknologi informasi yang semakin berkembang, maka tingkat
kerahasiaan semakin diperlukan dalam mengamankan suatu informasi. Untuk
menyiasati permasalahan keamanan informasi yang ada dibutuhkan sistem
pengamanan data.
Metode untuk pengamanan data padainformasi dapat menggunakan
kriptografi [1]. Kriptografi merupakan ilmu yang mempelajari tentang keamanan
pada informasi. Dalam perkembangan kriptografi selalu diperbaharui baik
memodifikasi kriptografi yang sudah ada maupun merancang kriptografi yang
baruagar keamanan dan kerahasiaan data dapat terjaga sehingga mempersulit
kriptanalis untuk memecahkan algoritmanya.
Penelitian ini merancang algoritma kriptografi block cipher. Sebagaimana
block cipher memiliki beberapa keunggulan, yaitu mudahnya implementasi
algoritma block cipher ke dalam software. Untuk Error Propagation yang terjadi
tidak merambat ke cipherteks lainnya karena enkripsi masing–masing bloknya
independen. Namun, block cipher sangat mudah dianalisis karena blok–blok yang
dienkripsi saling independen dan kuncinya sama, maka hal ini memudahkan
kriptanalis untuk mengetahui kunci yang digunakan [2]. Keunikan dari rancangan
alur teknik panen sawit (TPS) ini dapat digunakan sebagai algoritma. Dalam
proses kriptografi block cipher yang dirancang menggukan alur teknik panen
sawit sebagai pengacakan pada plainteks yang sudah diubah kedalam bit dan
dikombinasikan dengan proses XOR dengan kunci yang sudah diregenerasi dan
diterapkan pada blok yang berukuran (64-bit).
Sehubungan dengan latar belakang diatas, penelitian ini merancang algoritma
block cipher dengan alur teknik panen sawit. Penelitian ini menghasilkan
kriptografi baru sebagai metodologi kriptografi simetris yang berbabis pada block
cipher. Selain itu, rancangan kriptografi ini dapat dibandingkan dengan
kirptografi block cipher lainnya seperti AES-128, sehingga dapat mengetahui
proses kinerja dari analisis rancangan kriptografi dan rancangan ini juga dapat
menambahkan keanekaragaman dalam kriptografi serta dapat menjadi acuan
untuk penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan kriptografi block cipher.
2.
Tinjauan Pustaka
Dalam perkembangan kriptografi Block Cipher banyak mengalami
pembaharuan sebagai pengamanan informasi. Landasan perancangan algoritma
kriptografi block cipher yang dilakukan sekarang ini membutuhkan penelitian
yang sebelumnya sehingga dapat dijadikan dasar ataupun pembanding dari
penelitian ini.
Dengan merujuk pada penelitian yang sebelumnya, penelitian pertama
digunakan sebagai acuan dengan berjudul “Pemanfaatan Kembali Kriptografi
Klasik dengan Melakukan Modifikasi Metode-Metode Kriptografi yang Ada” [3].
Menyatakan bahwa dengan memanfaatkan karakter ASCII kriptografi klasik
1
masih dapat digunakan pada jaman sekarang. Hal ini dikarenakan, karakter ASCII
memiliki extended character yang berjumlah 128, sehingga total karakter yang
dapat digunakan adalah 256. Jumlah kerumitan algoritma akan meningkat dari
pada hanya menggunakan karakter alfabet yang berjumlah 26.
Penelitian kedua yang berjudul Kriptografi Kunci Simetris Dengan
Menggunakan Algoritma Crypton menganalisis kinerja algoritma crypton dengan
melakukan simulasi pada Personal Computer (PC) yang bertujuan untuk
meningkatkan keamanan data [4]. Hasil yang didapat dari penelitian tersebut
adalah penambahan ukuran file tidak selalu sama dengan file yang lainnya.
Penelitian ketiga berjudul “Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block
Cipher dengan Teknik Langkah Kuda dalam Permainan Catur” membentuk pola
yang sama dengan alfabet L, rancangan ini mengikuti pola tersebut untuk
mengambil bit dari proses hasil konversi plainteks [5]. Penelitian ini bertujuan
untuk dapat merancang algoritma LK pada permainan catur, kemudian algoritma
tersebut digunakan dalam rancangan kriptografi blok cipher. Selain itu, rancangan
kriptografi ini dapat dibandingkan dengan kriptografi blok cipher yang sudah ada,
sehingga dapat mengukur kinerja proses dari rancangan kriptografi.
Penelitian keempat dijadikan sebagai pembandingan dalam rancangan teknik
panen sawit, karena AES menjadi standar pengamanan informasi di Amerika.
Algoritma AES yang digunakan sebagai pembanding yaitu AES-128, “Advanced
Encryption Standard” [6]. Menjelaskan bahwa Advanced Encryption Standard
(AES) adalah standard terkini untuk enkripsi kunci rahasia menggantikan DES.
Algoritma AES menggunakan kombinasi operasi XOR, subtitusi oktet dengan Sbox, kolom dan baris rotasi-rotasi, dan MixColumn. Algoritma sukses diterapkan
dan mampu berjalan disejumlah waktu yang layak pada komputer biasa.
Berdasarkan penelitian yang ada terkait kriptografi, maka dilakukan
penelitian membahas tentang “Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block
Cipher Berbasis Teknik Panen Sawit”. Penelitian yang dilakukan ini membahas
algoritma kriptografi block cipher dengan blok 64-bit, dimana enkripsi-dekripsi
pada plainteks dan cipherteks menggunakan alur teknik panen sawit (TPS)
sebagai pengacakan. Proses rancangan menggunakan 4 putaran pada plainteks dan
di modulasi Exclusive-OR dengan kunci yang sudah diregenerasi sebanyak 4
putaran yang telah ditentukan.
Beberapa teori yang digunakan untuk merancang dan sebagai dasar
kriptografi block cipher berbasis teknik panen sawit. Pada bagian ini akan dibahas
tentang pengertian dari kriptografi. Kriptografi dapat diartikan secara umum
adalah ilmu dan seni untuk menjaga kerahasiaan informasi. Selain pengertian
tersebut terdapat pula pengertian ilmu yang mempelajari teknik-teknik
matematika yang berhubungan dengan aspek keamanan informasi seperti
kerahasiaan data, keabsahan data, integritas data, serta autentikasi data [7].
Sedangkan pada bagian ini membahas block cipher yang merupakan sebagai
rangkaian bit plainteks dibagi menjadi blok-blok dengan panjang yang sama,
biasanya yang dipakai 64-bit (tapi adakalanya lebih) [8]. Proses enkripsi yang
digunakan terhadap blok bit plainteks dan menghasilkan blok bit cipherteks
dengan ukuran yang sama antara plainteks dan cipherteks. Dekripsi digunakan
kebalikan dari cara yang sama seperti enkripsi. Kebanyakan block cipher
2
menggunakan sistem kriptografi kunci simetris yaitu antara kunci enkripsi dan
dekripsi sama panjangnya. Secara umum enkripsi dan dekripsi dapat dilihat pada
Gambar 1.
Gambar 1. Enkripsi-Dekripsi Block Cipher [8].
Misalkan blok plainteks (P) yang berukuran n bit
P= (p1,p2,...pn)
Blok cipherteks (C) maka blok C adalah
C= (c1,c2,…cn)
Kunci (K) maka kunci adalah
K= (k1,k2,...kn)
Sehingga proses Enkripsi adalah
EK(P) = C
Proses dekripsi adalah
DK(C) = P
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Definisi 1: (Stinson, 1995) Sebuah sistem kriptografi terdiri dari 5-tuple (Five
tuple) (P, C, K, E, D) yang memenuhi kondisi:
1. P adalah himpunan berhingga dari plainteks,
2. C adalah himpunan berhingga dari cipherteks,
3. K merupakan ruang kunci (Keyspace), adalah himpunan berhingga
dari kunci,
4. Untuk setiap K, terdapat aturan enkripsi ℯ E dan berkorespodensi
dengan aturan dekripsi . Setiap ℯ ∶ ⟶ dan
∶ ⟶
untuk setiap
adalah fungsi sedemikian hingga
ℯ ( ) =
plainteks [9].
Definisi 2: Untuk mengetahui besaran nilai algoritma kriptografi yang
dirancang mampu untuk mengacak plainteks yang dimasukkan maka digunakan
nilai keacakan yang diperoleh dari persamaan (6):
(6)
=
Dimana nilai acak Yi untuk tiap karakter diperoleh dari perbandingan antara
selisih plainteks pi dengan cipherteks ci terhadap plainteks pi.
3
Diferensiasi data adalah perbandingan selisih antar dua titik. Dalam kalkulus,
metode ini sering disebut sebagai turunan atau kemiringan dari data. Jika
diberikan kumpulan data ((x1,y1), (x2,y2), (x3,y3), …, (xn,yn)) dengan syarat bahwa
xi,É
Rancangan untuk putaran akhir atau putaran 4 yang sudah diproses dan diXOR dengan kunci 4 menghasilkan cipherteks, kemudian dijadikan perbandingan
antara plainteks awal dengan hasil cipherteks dapat dilihat pada grafik Gambar 17.
250
200
150
Plainteks
100
Cipherteks
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Gambar 17. Hasil Enkripsi TPS
Dekripsi dilakukan dengan melakukan proses kebalikan dari proses enkripsi.
Dimana kunci diregenerasi terlebih dahulu dengan melakukan proses putaran 1
sampai putaran 4. Sebelum melakukan proses XOR, pola pengambilan bit menjadi
pola pemasukan dan pola pemasukan menjadi pola pengambilan. Hasil dari
kebalikan proses itu akan menghasilkan C3 dan K3. Selanjutnya akan dilakukan
proses XOR sampai plainteks diperoleh kembali. Pengujian ini menunjukkan
bahwa rancangan kriptografi dapat melakukan proses enkripsi dan dekripsi, maka
rancangan telah memenuhi dua dari 5-tuple Stinson untuk sebuah kriptosistem.
Pembuktian Sebagai Kriptosistem, dijelaskan Kriptografi dapat dikatakan
sebagai sebuah teknik kriptografi jika memenuhi 5-tuple yaitu P, C, K, E, dan D
[9]. Akan ditunjukkan bahwa perancangan ini memenuhi kelima (5-tuple). P
adalah himpunan berhingga dari plainteks. Dalam penelitian perancangan ini
menggunakan 256 karakter yang diambil dari table ASCII, himpunan plainteks
pada alur Teknik Panen Sawit merupakan himpunan berhingga. C adalah
himpunan berhingga dari cipherteks. Cipherteks dihasilkan dalam 256 karakter
ASCII. K, keyspace adalah himpunan berhingga dari kunci. Jumlah ruang kunci
yang dipakai dalam perancangan ini adalah 256 karakter yang diambil dari tabel
ASCII. Sehingga ruang kunci merupakan himpunan berhingga . E, enkripsi dan
∶ ⟶ adalah fungsi sedemikian hingga
D, dekripsi, setiap ℯ ∶ ⟶ dan
ℯ ( ) = untuk setiap plainteks . Pembahasan sebelumnya telah
membahas proses enkripsi dan dekripsi sehingga telah memenuhi tuple E dan D.
Karena telah memenuhi kelima kondisi maka Alur Teknik Panen Sawit
merupakan sebuah sistem kriptografi.
Pengujian Nilai Keacakan dan Diferensiasi Data, dijelaskan sebagai
pengujian nilai keacakan dilakukan untuk melihat seberapa baik rancangan
kriptografi mengacak nilai plainteks. Untuk dapat mengetahui baik atau tidaknya
maka diperlukan kriptografi lain sebagai pembanding, oleh karena itu dipilih
AES-128 [11]. Algoritma AES dijadikan pembanding karena AES sebagai standar
pengamanan informasi internasional.
16
Nilai keacakan dihitung berdasarkan Persamaan (6) dan nilai deferensiasi
pada Persamaan (9) yang telah diberikan pada bagian sebelumnya. Karena
kriptografi AES merupakan kriptografi simetris yang mempunyai pola tingkat
keacakan yang baik. Maka dilakukan percobaan tingkat keacakan dengan
plainteks (INDOM13 SELÈR@KU) dan kunci (BERSODAH). Plainteks dipilih
dengan variasi abjad, angka, dan simbol, hal ini agar inputan akan bervariasi
terutama untuk nilai ASCII yang diperoleh. Hasil pengujian ditunjukkan dengan
grafik pada Gambar 18.
300
250
200
Plainteks
150
TPS
100
AES
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
Gambar 18. Grafik Perbandingan Rancangan TPS dengan AES-128
Hasil perbandingan kriptografi TPS yang telah dirancang dengan kriptografi
AES-128, dimana tingkat keacakan pada cipherteks dan AES-128 memiliki
kecenderungan membawa nilai desimal cipherteks diatas dari plainteks. Untuk
perhitungan nilai rata-rata AES -43,9262 dengan nilai diferensiasi data -0,55151,
sedangkan nilai rata-rata rancangan teknik panen sawit TPS -80,1875 dengan nilai
diferensiasi data -0,74068.
Pengujian selanjutnya adalah melakukan proses enkripsi untuk plainteks yang
sama. Pemilihan plainteks yang sama bertujuan untuk melihat seberapa baik
rancangan kriptografi TPS mengacak plainteks. Sama dengan pengujian
sebelumnya, tetap dibandingkan dengan AES-128.
Plainteks yang dipilih adalah plainteks yang mempunyai nilai bit simetris
dengan karakter (ZZZZZZZZZZZZZZZZ) dan kunci (ZZZZZZZZ). Penggunaan
karater Z yang mempunyai nilai bit simetris (01011010). Sifat simetris ini apabila
ditempatkan dalam kotak 64-bit akan selalu simetris dibaca dari banyak sudut
seperti kiri ke kanan atau sebaliknya dari atas ke bawah. Hasil dari pengujian
diberikan pada grafik Gambar 19.
17
300
250
200
Plainteks
150
TPS
100
AES
50
0
1 2
3 4
5
6 7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
Gambar 19. Grafik Hasil Perbandingan TPS dengan AES-128
Menggunakan Karakter Simetris
Berdasarkan grafik pada Gambar 19, terlihat jelas AES-128 sangat konsisten
untuk mengacak plainteks dengan karakter simetris. Hasil ini dapat dilihat bahwa
dari pengujian TPS menggunakan karakter yang diberikan, menghasilkan grafik
yang berpola ulang untuk kelipatan 8 karakter. Hal tersebut menjelaskan bahwa
TPS mampu menahan 8 karakter yang sama dengan asumsi tidak dipetakan pada
karakter yang sama. Nilai keacakan pada pengujian ini untuk TPS sebesar 160,875 dan AES-128 sebesar -97,25. Nilai diferensiasi data yang dihasilkan TPS
sebesar -0,63611111 dan AES-128 sebesar -0,390277778.
5.
Simpulan
Berdasarkan pembahasan penulis, perancangan kriptografi block cipher
berbasis teknik panen sawit dapat melakukan proses enkripsi dan dekripsi. Hal
inisudah memenuhi syarat 5-tuple dari stinson sebagai sebuah kriptosistem,
sehingga dapat dijadikan sebuah sistem kriptografi.
Dari hasil rata-rata keacakan yang didapat pada proses enkripsi rancangan
pola teknik panen sawit -0,7406 dan nilai rata-rata keacakan AES -0,5515. Selain
itu dapat digunakan sebagai algoritma alternatif untuk mengamankan pesan. Oleh
karena itu dapat dikatakan perancangan kriptografi ini dapat dijadikan sebuah
metodologi dalam menciptakan kriptografi simetris.
6.
Daftar Pustaka
[1]
Schneier, Bruce, 1996, Applied Cryptography, Second Edition, New York:
John Wiley and Sons.
Sandy, Alfian, 2012. Kriptografi dan Keamanan Informasi.
http://www/ilmukriptografi.org/2012/04/25/kriptografi-simetrik-dasarblock-cipher/ (diakses pada tanggal 23 Mei 2015).
Primanio, 2007. Pemanfaatan Kembali Kriptografi Klasik dengan
melakukan Modifikasi Metode-Metode Kriptografi yang ada,
[2]
[3]
18
http://informatika.stei.itb.ac.id/~rinaldi.munir/Matdis/20062007/Makalah/Makalah0607-53.pdf (diakses tanggal 24 April 2015).
[4] Dafid, 2006. Kriptografi Kunci Simetris Dengan Menggunakan Algoritma
Crypton, Jurnal Ilmiah STIMIK GI MDP, Volume 2 Nomor 3, Oktober
2006.
[5] Setiawan, A.N.,Wowor A.D. 2015. Perancangan Algoritma pada Kriptografi
Block Cipher dengan Teknik Langkah Kuda dalam Permainan Catur.
Prosiding Seminar Teknik Informatika dan Sistem Informasi. Bandung.
[6] Selent, Douglas. 2010. Advanced Encryption Standard. InSight: Rivier
Academic Journal. Volume 6, Number 2, Fall 2010
[7] Munir, Rinaldi, 2006. Kriptografi, Bandung: Informatika.
[8] Ariyus, Dony. 2006. Kriptografi Keamanan Data dan Komunikasi.
Yogyakarta: Graha Ilmu
[9] Stinson, D. R., 1995. Cryptography: Theory and Practice. CRC Press, Boca
Raton, London, Tokyo.
[10] Setiawan, D.S., 2014. http://www.bijibersemi.com/2014/05/cara-terbaikmemanen-kelapa-sawit.html (diakses tanggal 8Juni 2015).
[11] Project, Nayuki, 2014, AES cipher internals in Excel, [Online],
http://www.nayuki.io/res/aes-cipher-internals-in-excel/aes128-internalsscreenshot.png (diakses tanggal 15 April 2015).
19