T1__Full text Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Pengaruh Perubahan Ciphertext terhadap Perancangan Kriptografi Block Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe dengan Menggunakan Kombinasi SBox T1 Full text
Pengaruh Perubahan Ciphertext Terhadap Perancangan
Kriptografi Block Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe
Dengan Menggunakan Kombinasi S-Box
Artikel Ilmiah
Peneliti :
Abrio Johan Leodrian (672011060)
Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Desember 2016
Pengaruh Perubahan Ciphertext Terhadap Perancangan
Kriptografi Block Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe
Dengan Menggunakan Kombinasi S-Box
Artikel Ilmiah
Diajukan kepada
Fakultas Teknologi Informasi
Untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer
Peneliti :
Abrio Johan Leodrian (672011060)
Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Desember 2016
Pengaruh Perubahan Ciphertext Terhadap
Perancangan Kriptografi Block Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe
Dengan Menggunakan Kombinasi S-box
1)
Abrio Johan Leodrian,
2)
Magdalena A. Ineke Pakereng
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia
2
E-mail: 1) 672011060@student.uksw.edu, ) ineke.pakereng@staff.uksw.edu
Abstract
Cryptography is the science which used to secure data. To opimize the level of the
security, the crypthography needs to be developed. In this research, the
researcher design an Block Cipher 64-bit Cryptography with Loop Pattern base
that produce random Ciphertext. Block Cipher 64-bit Crypthography with Loop
Pattern base have 20 cycle of enscription process, which the result of the cycle
will be transform using S-Box subtitution table. After the transformation process,
the result will be more random Ciphertext in Avalanche Effect trial which is
already reached 56.25% point. This crypthography can be an alternative options
to secure data.
Keywords: Block Cipher, Cryptography,Bonding Patterns Jimbe, S-Box AES
Abstrak
Kriptografi merupakan ilmu yang digunakan untuk mengamankan data. Untuk
meningkatkan tingkat keamanannya maka kriptografi perlu dikembangkan. Dalam
penelitian ini dirancang Kriptografi Block Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe
yang menghasilkan Ciphertext yang acak. Kriptografi Block Cipher 64 Bit
Berbasis Pola Ikatan Jimbe memiliki 20 (dua puluh) putaran proses enkripsi
dimana hasil dari proses ke-20 ditransformasi menggunakan tabel substitusi S-Box
sehingga menghasilkan Ciphertext yang lebih acak pada pengujian Avalanche
Effect yang sudah mencapai 56.25% sehingga dapat digunakan sebagai alternatif
dalam pengamanan data.
Kata Kunci: Block Cipher, Kriptografi, Pola Ikatan Jimbe, S-Box AES
1)
Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya
Wacana
2)
Staf Pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana. Salatiga
1.
Pendahuluan
Keamanan data merupakan hal yang terpenting dalam berkomunikasi
khususnya dalam komunikasi data seperti berkomunikasi melalui social media,
email,pesan dan lain–lain. Komunikasi data melibatkan pertukaran pesan antara
dua entitas, yaitu pengirim dan penerima. Dalam proses pertukaran data, data
dapat saja diubah, disisipkan atau dihilangkan oleh pihak yang tidak bertanggung
jawab, sehingga dibutuhkan keamanan data yang baik dalam menjaga kerahasiaan
informasi tersbut. Dalam teknik kriptografi untuk mengamankan data terdapat
teknik enkripsi dan hasil enkripsi dikenal dengan Ciphertext. Ciphertext
merupakan perubahan dari bentuk data asli ke dalam bentuk data acak yang tidak
diketahui oleh orang lain selain pengirim dan penerima.
Dalam kriptografi terdapat dua konsep utama yaitu enkripsi yang
merupakan proses mengubah data yang dikirim (Plaintext) menjadi data acak
(Ciphertext) dan deksripsi yang merupakan kebalikan dari enkripsi dimana
ciphertext diubah kembali menjadi plaintext. Secara umum terdapat 3 (tiga) jenis
algortima di dalam kriptografi modern, yaitu simetris, asimetris, dan fungsi hash
(One Way Fuction) [1]. Salah satu ukuran untuk menentukan kekuatan algoritma
kriptografi adalah Avalanche Effect-nya. Algoritma yang baik memiliki
Avalanche Effect tinggi. Avalanche Effect merupakan perubahan jumlah bit,
apabila plaintext diubah sehingga menghasilkan perubahan ciphertext yang
signifikan.
Penelitian ini merancang sebuah algoritma kriptografi dengan pendekatan
block cipher yang berbasis 64 bit dengan pola ikatan jimbe, pola ikatan jimbe
digunakan karena pemasukan bit yang acak dan berliku-liku. Dimana juga
terdapat proses optimasi untuk mendapatkan sebuah urutan proses yang terbaik.
Pada algoritma block cipher yang dirancang menggunakan skema transposisi
dengan pola ikatan jimbe sebagai alur pemasukan bit, dikombinasi dengan pola
horizontal sebagai alur pengambilan bit pada sebuah kotak matriks. S-Box
Advance Encryption Standard (AES digunakan sebagai skema substitusi sebagai
peningkatan terhadap perubahan Ciphertext dan Peningkatan Avalanche Effect.
Kriptografi simetris digunakan dalam penelitian ini dengan menggunakan satu
kunci untuk proses enkripsi dan dekripsi, digunakan karena tidak membutuhkan
proses komputasi yang rumit pada proses enkripsi dan dekripsi.
2.
Tinjauan Pustaka
Penelitian sebelumnya yang menjadi acuan dalam penelitian yang
dilakukan, dijelaskan sebagai berikut, yang pertama adalah “Designing an
algorithm with high Avalanche Effect”. Penelitian ini membahas tetang
perancangan kriptografi block cipher berbasis 64 bit menggunakan gabungan
kriptografi klasik dengan kirptogafi moderen untuk peningkatan Avalanche Effect
[2].
Penelitian kedua berjudul “Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block
Cipher dengan Teknik Langkah Kuda”. Penelitian ini membahas tetang
perancangan kriptografi block cipher berbasis 64 bit menggunakan pendekatan
teknik langkah kuda sebagai metode pemasukan bit plaintext pada blok matriks
[3].
Berdasarkan penelitian-penelitian yang pernah dilakukan terkait
perancangan kriptografi block cipher berbasis pola dan pengembangan block
cipher dengan S-Box, maka dirancang sebuah kriptografi block cipher 64 Bit
berbasis pola Ikatan Jimbe. Perbedaan penelitian ini dengan yang sebelumnya
yaitu “Pengaruh Perubahan Ciphertext Terhadap Perancangan Kriptografi Block
Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe Dengan Menggunakan Kombinasi SBox” dengan urutan proses sebanyak 20 kali. Pada penelitian ini proses enkripsi
dan dekripsi dilakukan sebanyak 20 putaran.
Pada bagian ini juga dibahas teori pendukung yang digunakan dalam
perancangan algoritma kriptografi block cipher 64 Bit berbasis pola Ikatan Jimbe.
Kriptografi adalah ilmu mengenai teknik enkripsi dimana data diacak
menggunakan suatu kunci enkripsi menjadi sesuatu yang sulit dibaca oleh
seseorang yang tidak memiliki kunci dekripsi.
Salah satu metode dalam kriptografi modern yaitu block cipher. Block
cipher merupakan algoritma simetris yang mempunyai input dan output yang
berupa block dan setiap bloknya biasanya terdiri dari 64 bit atau lebih. Pada block
cipher, hasil enkripsi berupa block ciphertext biasanya mempunyai ukuran yang
sama dengan block plaintext. Dekripsi pada block cipher dilakukan dengan cara
yang sama seperti pada proses enkripsi. Secara umum dapat dilihat pada Gambar
1.
Gambar 1 Skema Proses Enkripsi-Dekripsi Pada Block Cipher [4]
Misalkan block plaintext (P) yang berukuran n bit
P = (P1,P2,…,Pn)
Blok ciphertext (C) maka blok C adalah
C = (C1,C2,…,Cn)
Kunci (K) maka kunci adalah
K = (K1,K2,…,K3)
Sehingga proses enkripsi adalah
Ek(P) = C
Proses dekripsi adalah
(1)
(2)
(3)
(4)
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.
Sebuah sistem dikatakan sebagai sistem kriptografi jika memenuhi lima tupel
(Five tuple):
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 k ϵ K, terdapat aturan enkripsi ek ϵ E dan berkorespodensi
dengan aturan dekripsi dk ϵ D. Setiap � ∶ � ⟶ � dan � ∶ � ⟶ � adalah
fungsi sedemikian hingga � ( � � ) = � untuk setiap plaintext � � �.
Penguji nilai algoritma yang dirancang memiliki hasil ciphertext yang acak dari
plaintext maka digunakan Persamaan 6, dimana variable X merupakan plaintext
dan Y merupakan ciphertext.
Dimana:
n
=
Σx
=
Σy
=
Σx2
=
Σy2
=
Σxy =
�=
nΣxy – Σx
√{nΣx² –
Σy
Σx ²} {nΣy ² – Σy ²}
(6)
Banyaknya pasangan data X dan Y
Total jumlah dari variabel X
Total jumlah dari variabel Y
Kuadrat dari total jumlah variabel X
Kuadrat dari total jumlah variabel Y
Hasil perkalian dari total jumlah variabel X dan variabel Y
Keacakan nilai diketahui dari hasil enkripsi antara ciphertext dengan
plaintext digunakan diferensiasi data, dimana perbandingan selisih antara 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
Kriptografi Block Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe
Dengan Menggunakan Kombinasi S-Box
Artikel Ilmiah
Peneliti :
Abrio Johan Leodrian (672011060)
Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Desember 2016
Pengaruh Perubahan Ciphertext Terhadap Perancangan
Kriptografi Block Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe
Dengan Menggunakan Kombinasi S-Box
Artikel Ilmiah
Diajukan kepada
Fakultas Teknologi Informasi
Untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer
Peneliti :
Abrio Johan Leodrian (672011060)
Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Desember 2016
Pengaruh Perubahan Ciphertext Terhadap
Perancangan Kriptografi Block Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe
Dengan Menggunakan Kombinasi S-box
1)
Abrio Johan Leodrian,
2)
Magdalena A. Ineke Pakereng
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia
2
E-mail: 1) 672011060@student.uksw.edu, ) ineke.pakereng@staff.uksw.edu
Abstract
Cryptography is the science which used to secure data. To opimize the level of the
security, the crypthography needs to be developed. In this research, the
researcher design an Block Cipher 64-bit Cryptography with Loop Pattern base
that produce random Ciphertext. Block Cipher 64-bit Crypthography with Loop
Pattern base have 20 cycle of enscription process, which the result of the cycle
will be transform using S-Box subtitution table. After the transformation process,
the result will be more random Ciphertext in Avalanche Effect trial which is
already reached 56.25% point. This crypthography can be an alternative options
to secure data.
Keywords: Block Cipher, Cryptography,Bonding Patterns Jimbe, S-Box AES
Abstrak
Kriptografi merupakan ilmu yang digunakan untuk mengamankan data. Untuk
meningkatkan tingkat keamanannya maka kriptografi perlu dikembangkan. Dalam
penelitian ini dirancang Kriptografi Block Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe
yang menghasilkan Ciphertext yang acak. Kriptografi Block Cipher 64 Bit
Berbasis Pola Ikatan Jimbe memiliki 20 (dua puluh) putaran proses enkripsi
dimana hasil dari proses ke-20 ditransformasi menggunakan tabel substitusi S-Box
sehingga menghasilkan Ciphertext yang lebih acak pada pengujian Avalanche
Effect yang sudah mencapai 56.25% sehingga dapat digunakan sebagai alternatif
dalam pengamanan data.
Kata Kunci: Block Cipher, Kriptografi, Pola Ikatan Jimbe, S-Box AES
1)
Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya
Wacana
2)
Staf Pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana. Salatiga
1.
Pendahuluan
Keamanan data merupakan hal yang terpenting dalam berkomunikasi
khususnya dalam komunikasi data seperti berkomunikasi melalui social media,
email,pesan dan lain–lain. Komunikasi data melibatkan pertukaran pesan antara
dua entitas, yaitu pengirim dan penerima. Dalam proses pertukaran data, data
dapat saja diubah, disisipkan atau dihilangkan oleh pihak yang tidak bertanggung
jawab, sehingga dibutuhkan keamanan data yang baik dalam menjaga kerahasiaan
informasi tersbut. Dalam teknik kriptografi untuk mengamankan data terdapat
teknik enkripsi dan hasil enkripsi dikenal dengan Ciphertext. Ciphertext
merupakan perubahan dari bentuk data asli ke dalam bentuk data acak yang tidak
diketahui oleh orang lain selain pengirim dan penerima.
Dalam kriptografi terdapat dua konsep utama yaitu enkripsi yang
merupakan proses mengubah data yang dikirim (Plaintext) menjadi data acak
(Ciphertext) dan deksripsi yang merupakan kebalikan dari enkripsi dimana
ciphertext diubah kembali menjadi plaintext. Secara umum terdapat 3 (tiga) jenis
algortima di dalam kriptografi modern, yaitu simetris, asimetris, dan fungsi hash
(One Way Fuction) [1]. Salah satu ukuran untuk menentukan kekuatan algoritma
kriptografi adalah Avalanche Effect-nya. Algoritma yang baik memiliki
Avalanche Effect tinggi. Avalanche Effect merupakan perubahan jumlah bit,
apabila plaintext diubah sehingga menghasilkan perubahan ciphertext yang
signifikan.
Penelitian ini merancang sebuah algoritma kriptografi dengan pendekatan
block cipher yang berbasis 64 bit dengan pola ikatan jimbe, pola ikatan jimbe
digunakan karena pemasukan bit yang acak dan berliku-liku. Dimana juga
terdapat proses optimasi untuk mendapatkan sebuah urutan proses yang terbaik.
Pada algoritma block cipher yang dirancang menggunakan skema transposisi
dengan pola ikatan jimbe sebagai alur pemasukan bit, dikombinasi dengan pola
horizontal sebagai alur pengambilan bit pada sebuah kotak matriks. S-Box
Advance Encryption Standard (AES digunakan sebagai skema substitusi sebagai
peningkatan terhadap perubahan Ciphertext dan Peningkatan Avalanche Effect.
Kriptografi simetris digunakan dalam penelitian ini dengan menggunakan satu
kunci untuk proses enkripsi dan dekripsi, digunakan karena tidak membutuhkan
proses komputasi yang rumit pada proses enkripsi dan dekripsi.
2.
Tinjauan Pustaka
Penelitian sebelumnya yang menjadi acuan dalam penelitian yang
dilakukan, dijelaskan sebagai berikut, yang pertama adalah “Designing an
algorithm with high Avalanche Effect”. Penelitian ini membahas tetang
perancangan kriptografi block cipher berbasis 64 bit menggunakan gabungan
kriptografi klasik dengan kirptogafi moderen untuk peningkatan Avalanche Effect
[2].
Penelitian kedua berjudul “Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block
Cipher dengan Teknik Langkah Kuda”. Penelitian ini membahas tetang
perancangan kriptografi block cipher berbasis 64 bit menggunakan pendekatan
teknik langkah kuda sebagai metode pemasukan bit plaintext pada blok matriks
[3].
Berdasarkan penelitian-penelitian yang pernah dilakukan terkait
perancangan kriptografi block cipher berbasis pola dan pengembangan block
cipher dengan S-Box, maka dirancang sebuah kriptografi block cipher 64 Bit
berbasis pola Ikatan Jimbe. Perbedaan penelitian ini dengan yang sebelumnya
yaitu “Pengaruh Perubahan Ciphertext Terhadap Perancangan Kriptografi Block
Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe Dengan Menggunakan Kombinasi SBox” dengan urutan proses sebanyak 20 kali. Pada penelitian ini proses enkripsi
dan dekripsi dilakukan sebanyak 20 putaran.
Pada bagian ini juga dibahas teori pendukung yang digunakan dalam
perancangan algoritma kriptografi block cipher 64 Bit berbasis pola Ikatan Jimbe.
Kriptografi adalah ilmu mengenai teknik enkripsi dimana data diacak
menggunakan suatu kunci enkripsi menjadi sesuatu yang sulit dibaca oleh
seseorang yang tidak memiliki kunci dekripsi.
Salah satu metode dalam kriptografi modern yaitu block cipher. Block
cipher merupakan algoritma simetris yang mempunyai input dan output yang
berupa block dan setiap bloknya biasanya terdiri dari 64 bit atau lebih. Pada block
cipher, hasil enkripsi berupa block ciphertext biasanya mempunyai ukuran yang
sama dengan block plaintext. Dekripsi pada block cipher dilakukan dengan cara
yang sama seperti pada proses enkripsi. Secara umum dapat dilihat pada Gambar
1.
Gambar 1 Skema Proses Enkripsi-Dekripsi Pada Block Cipher [4]
Misalkan block plaintext (P) yang berukuran n bit
P = (P1,P2,…,Pn)
Blok ciphertext (C) maka blok C adalah
C = (C1,C2,…,Cn)
Kunci (K) maka kunci adalah
K = (K1,K2,…,K3)
Sehingga proses enkripsi adalah
Ek(P) = C
Proses dekripsi adalah
(1)
(2)
(3)
(4)
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.
Sebuah sistem dikatakan sebagai sistem kriptografi jika memenuhi lima tupel
(Five tuple):
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 k ϵ K, terdapat aturan enkripsi ek ϵ E dan berkorespodensi
dengan aturan dekripsi dk ϵ D. Setiap � ∶ � ⟶ � dan � ∶ � ⟶ � adalah
fungsi sedemikian hingga � ( � � ) = � untuk setiap plaintext � � �.
Penguji nilai algoritma yang dirancang memiliki hasil ciphertext yang acak dari
plaintext maka digunakan Persamaan 6, dimana variable X merupakan plaintext
dan Y merupakan ciphertext.
Dimana:
n
=
Σx
=
Σy
=
Σx2
=
Σy2
=
Σxy =
�=
nΣxy – Σx
√{nΣx² –
Σy
Σx ²} {nΣy ² – Σy ²}
(6)
Banyaknya pasangan data X dan Y
Total jumlah dari variabel X
Total jumlah dari variabel Y
Kuadrat dari total jumlah variabel X
Kuadrat dari total jumlah variabel Y
Hasil perkalian dari total jumlah variabel X dan variabel Y
Keacakan nilai diketahui dari hasil enkripsi antara ciphertext dengan
plaintext digunakan diferensiasi data, dimana perbandingan selisih antara 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