Penanganan File Teks dengan Hybrid Cryptosystem Algoritma Knapsack Naccache-Stern dan Algoritma Playfair Cipher
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pertukaran informasi di internet rentan terhadap penyadapan, pencurian, dan
pengubahan data oleh orang yang tidak berhak. Salah satu solusinya adalah dengan
menerapkan pengamanan pesan teks atau kriptografi. Hal ini menjadi sangat penting
seiring dengan perkembangan internet yang semakin pesat dan memerlukan keamanan
yang tinggi (Subasree & Sakhthivel, 2010). Kriptografi juga dapat digunakan untuk
mengidentifikasi individu, authethikasi kebenaran pihak-pihak yang melakukan
informasi,
serta
mencegah
pihak-pihak
yang
berkomunikasi
melakukan
penyangkalan(non-repudiation) (Sukarno, 2013).
Kriptografi adalah ilmu yang bersandarkan pada teknik matematika untuk
berurusan dengan keamanan informasi seperti kerahasiaan, keutuhan data dan
otentikasi entitas (Sadikin, 2012). Algoritma kriptografi dapat diklasifikasikan
berdasarkan kuncinya, yaitu algoritma simetris dan algoritma asimetris.
Algoritma simetris memiliki kunci yang sama dalam proses enkripsi dan
dekripsi. Keunggulan dari algoritma simetris adalah proses eksekusi yang lebih cepat
karena transformasi hasil enkripsi secara langsung disalurkan untuk kinerja yang lebih
baik. Salah satu masalah utama pada algoritma simetris adalah menemukan metode
yang efisien untuk menyetujui dan bertukar kunci dengan aman (Gutub & Khan,
2012). Contoh algoritma simetris adalah algoritma Playfair Cipher.
Algoritma asimetris memiliki kunci yang berbeda pada saat enkripsi dan
dekripsi. Algoritma asimetris merupakan algoritma yang aman karena didasarkan pada
kesulitan matematis yang secara mendasar sulit untuk memecahkan masalahnya
namun secara substansial lebih lama dari algoritma simetris (Gutub & Khan, 2012).
Contoh algoritma asimetris adalah algoritma Knapsack Naccacche-Stern.
Universitas Sumatera Utara
2
Algoritma Playfair Cipher dikembangkan oleh Charles Wheatstone pada tahun
1854, namun dipopulerkan oleh Lord Playfair. Playfair Cipher adalah substitusi
digraph, tidak seperti
algoritma Caesar yang hanya menyubtitusi plaintext per
abjadnya (Alam, et al, 2013). Playfair Cipher memanfaatkan matriks 5x5 dalam
proses enkripsi dan dekripsi. Setelah memiliki kunci dari pesan yang tersusun,
kemudian plaintext disubstitusi sesuai dengan peraturan yang ada dalam Playfair
Cipher.
Algoritma Knapsack Naccacche-Stern merupakan algoritma kunci publik
(asimetris) yang bersifat deterministik yang berdasarkan pada persoalan knapsack.
Algoritma ini mempunyai kelebihan yaitu memiliki hasil enkripsi yang baik sehingga
ciphertext sangat sulit untuk dipecahkan. Namun di samping kelebihan tersebut,
algoritma Knapsack Naccacche-Stern juga memiliki kelemahan yaitu waktu proses
enkripsi yang cukup lama, pembesaran data yang dihasilkan oleh ciphertext, dan
pesan yang sulit dikirim.
Kelebihan dari algoritma simetris yaitu waktu enkripsi yang cepat sehingga
dapat meningkatkan performa sistem sedangkan kelemahannya yaitu sulitnya
melakukan pertukaran kunci sehingga proses enkripsi dan dekripsi menjadi tidak
aman (Gutub & Khan, 2012). Selain itu, jika pada tahap tertentu dibutuhkan
perubahan kunci, maka proses transfer kunci perlu diulang. Di sisi lain, algoritma
asimetris memiliki kelebihan sangat baik dalam hal enkripsi namun membutuhkan
waktu proses yang cukup lama. Dari kelebihan dan kelemahan tersebut algoritma
simetris dan algoritma asimetris tersebut dikombinasikan untuk mendapatkan
kelebihan dan menguatkan masing-masing algoritma. Metode kombinasi ini disebut
dengan hybrid cryptosystem yang mana proses enkripsi dan dekripsi pesan
menggunakan algoritma simetris sementara proses enkripsi dan dekripsi pertukaran
kunci menggunakan algoritma asimetris (Gutub & Khan, 2012). Algoritma simetris
yang digunakan adalah Playfair Cipher yang akan dikombinasikan dengan algoritma
asimetris Knapsack Naccacche-Stern.
Universitas Sumatera Utara
3
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana mengkombinasikan
algoritma Knapsack Naccache-Stern dan algoritma Playfair Cipher dengan
menggunakan metode Hybrid Cryptosystem.
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mengimplementasikan Hybrid Cryptosystem dalam sebuah aplikasi
yang menggunakan kombinasi algoritma Playfair Cipher dan algoritma
Knapsack Naccacche-Stern dalam pengamanan file teks.
2. Untuk menganalisa waktu enkripsi dan dekripsi pada pengamanan file teks
dalam millisecond.
3. Untuk menganalisa ukuran (besar data) pada ciphertext hasil enkripsi dalam
kilobyte.
1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dari penelitian ini adalah:
1. Menggunakan bahasa pemrograman C#.
2. Menggunakan algoritma simetris Playfair Cipher dan algoritma asimetris
Knapsack Naccacche-Stern.
3. Menghitung real running time (milisecond).
4. Menghitung ukuran (besar data) ciphertext yang dihasilkan (kilobyte).
5. Plaintext dan ciphertext yang dapat dibuat berdasarkan ASCII (American
Standard Code for Information Interchange).
6. Format file teks yang digunakan berekstensi .txt, .doc, .docx.
7. Hanya melakukan proses enkripsi dan dekripsi pada data yang bertipe string
pada file teks.
8. Menggunakan Algoritma Agrawal Kayal Saxena (AKS) dalam pengujian
bilangan prima.
Universitas Sumatera Utara
4
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Memberikan pengetahuan kepada penulis dalam merancang aplikasi
penyandian pesan dengan teknik Hybrid Cryptosystem menggunakan
algoritma Playfair Cipher dan algoritma Knapsack Naccacche-Stern.
2. Memperoleh sebuah sistem yang dapat mengamankan file teks.
3. Menjadi bahan referensi bagi penelitian lain yang ingin membahas topik yang
berkaitan dengan penelitian ini.
1.6. Metodologi Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah:
1. Studi Pustaka
Pada tahap ini penelitian dimulai dengan mecari referensi dari berbagai sumber
terpercaya dan melakukan peninjauan pustaka melalui buku-buku, artikel ilmiah,
dan penelitian-penelitian lainnya dalam bentuk jurnal yang berhubungan dengan
Hybrid Cryptosystem, Algoritma Playfair Cipher, dan Algoritma Knapsack
Naccacche-Stern.
2. Analisa dan Perancangan
Berdasarkan ruang lingkup penelitian, penulis melakukan analisa terhadap apa
saja yang akan dibutuhkan dalam penelitian untuk segera dirancang dalam sebuah
diagram alir (flowchart).
3. Implementasi
Pada tahap ini, apa yang telah dirancang pada diagram alir selanjutnya
diimplementasikan menjadi sebuah sistem menggunakan bahasa pemrograman
C#.
4. Pengujian
Pada tahap ini, prototype sistem
yang telah dirancang dilakukan uji coba
menggunakan file teks berekstensi .txt, .doc, .docx.
5. Dokumentasi
Pada tahap ini, penelitian yang telah dilakukan, didokumentasikan mulai dari
tahap analisa sampai kepada pengujian dalam bentuk skripsi.
Universitas Sumatera Utara
5
1.7. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan skripsi ini terdiri dari beberapa bagian utama yang dijelaskan
seperti berikut:
BAB 1
PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan latar belakang dari penelitian yang akan
dilakukan, rumusan masalah, tujuan penelitian, ruang lingkup
penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian dan
sistematika dalam penulisan skripsi ini.
BAB 2
LANDASAN TEORI
Bab ini berisi tentang penjelasan singkat mengenai kriptografi,
Hybrid Cryptosystem, Algoritma Playfair Cipher, Algoritma
Knapsack
Naccacche-Stern,
dan
beberapa
penelitian
sebelumnya yang relevan.
BAB 3
ANALISIS DAN PERANCANGAN
Bab ini berisi tentang analisis terhadap masalah yang ada dalam
penelitian, analisis kebutuhan dalam membangun sistem dan
membuat rancangan terhadap sistem yang akan dibangun.
BAB 4
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini menjelaskan tentang hasil penelitian yang telah
dilakukan. Berisi tentang penjelasan implementasi sistem
berdasarkan analisis masalah dan kebutuhan sistem, skenario
pengujian terhadap sistem yang telah dibangun dan pembahasan
hasil pengujian sistem.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari keseluruhan hasil
penelitian dan saran berdasarkan hasil pengujian untuk
keperluan pengembangan penelitian selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pertukaran informasi di internet rentan terhadap penyadapan, pencurian, dan
pengubahan data oleh orang yang tidak berhak. Salah satu solusinya adalah dengan
menerapkan pengamanan pesan teks atau kriptografi. Hal ini menjadi sangat penting
seiring dengan perkembangan internet yang semakin pesat dan memerlukan keamanan
yang tinggi (Subasree & Sakhthivel, 2010). Kriptografi juga dapat digunakan untuk
mengidentifikasi individu, authethikasi kebenaran pihak-pihak yang melakukan
informasi,
serta
mencegah
pihak-pihak
yang
berkomunikasi
melakukan
penyangkalan(non-repudiation) (Sukarno, 2013).
Kriptografi adalah ilmu yang bersandarkan pada teknik matematika untuk
berurusan dengan keamanan informasi seperti kerahasiaan, keutuhan data dan
otentikasi entitas (Sadikin, 2012). Algoritma kriptografi dapat diklasifikasikan
berdasarkan kuncinya, yaitu algoritma simetris dan algoritma asimetris.
Algoritma simetris memiliki kunci yang sama dalam proses enkripsi dan
dekripsi. Keunggulan dari algoritma simetris adalah proses eksekusi yang lebih cepat
karena transformasi hasil enkripsi secara langsung disalurkan untuk kinerja yang lebih
baik. Salah satu masalah utama pada algoritma simetris adalah menemukan metode
yang efisien untuk menyetujui dan bertukar kunci dengan aman (Gutub & Khan,
2012). Contoh algoritma simetris adalah algoritma Playfair Cipher.
Algoritma asimetris memiliki kunci yang berbeda pada saat enkripsi dan
dekripsi. Algoritma asimetris merupakan algoritma yang aman karena didasarkan pada
kesulitan matematis yang secara mendasar sulit untuk memecahkan masalahnya
namun secara substansial lebih lama dari algoritma simetris (Gutub & Khan, 2012).
Contoh algoritma asimetris adalah algoritma Knapsack Naccacche-Stern.
Universitas Sumatera Utara
2
Algoritma Playfair Cipher dikembangkan oleh Charles Wheatstone pada tahun
1854, namun dipopulerkan oleh Lord Playfair. Playfair Cipher adalah substitusi
digraph, tidak seperti
algoritma Caesar yang hanya menyubtitusi plaintext per
abjadnya (Alam, et al, 2013). Playfair Cipher memanfaatkan matriks 5x5 dalam
proses enkripsi dan dekripsi. Setelah memiliki kunci dari pesan yang tersusun,
kemudian plaintext disubstitusi sesuai dengan peraturan yang ada dalam Playfair
Cipher.
Algoritma Knapsack Naccacche-Stern merupakan algoritma kunci publik
(asimetris) yang bersifat deterministik yang berdasarkan pada persoalan knapsack.
Algoritma ini mempunyai kelebihan yaitu memiliki hasil enkripsi yang baik sehingga
ciphertext sangat sulit untuk dipecahkan. Namun di samping kelebihan tersebut,
algoritma Knapsack Naccacche-Stern juga memiliki kelemahan yaitu waktu proses
enkripsi yang cukup lama, pembesaran data yang dihasilkan oleh ciphertext, dan
pesan yang sulit dikirim.
Kelebihan dari algoritma simetris yaitu waktu enkripsi yang cepat sehingga
dapat meningkatkan performa sistem sedangkan kelemahannya yaitu sulitnya
melakukan pertukaran kunci sehingga proses enkripsi dan dekripsi menjadi tidak
aman (Gutub & Khan, 2012). Selain itu, jika pada tahap tertentu dibutuhkan
perubahan kunci, maka proses transfer kunci perlu diulang. Di sisi lain, algoritma
asimetris memiliki kelebihan sangat baik dalam hal enkripsi namun membutuhkan
waktu proses yang cukup lama. Dari kelebihan dan kelemahan tersebut algoritma
simetris dan algoritma asimetris tersebut dikombinasikan untuk mendapatkan
kelebihan dan menguatkan masing-masing algoritma. Metode kombinasi ini disebut
dengan hybrid cryptosystem yang mana proses enkripsi dan dekripsi pesan
menggunakan algoritma simetris sementara proses enkripsi dan dekripsi pertukaran
kunci menggunakan algoritma asimetris (Gutub & Khan, 2012). Algoritma simetris
yang digunakan adalah Playfair Cipher yang akan dikombinasikan dengan algoritma
asimetris Knapsack Naccacche-Stern.
Universitas Sumatera Utara
3
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana mengkombinasikan
algoritma Knapsack Naccache-Stern dan algoritma Playfair Cipher dengan
menggunakan metode Hybrid Cryptosystem.
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mengimplementasikan Hybrid Cryptosystem dalam sebuah aplikasi
yang menggunakan kombinasi algoritma Playfair Cipher dan algoritma
Knapsack Naccacche-Stern dalam pengamanan file teks.
2. Untuk menganalisa waktu enkripsi dan dekripsi pada pengamanan file teks
dalam millisecond.
3. Untuk menganalisa ukuran (besar data) pada ciphertext hasil enkripsi dalam
kilobyte.
1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dari penelitian ini adalah:
1. Menggunakan bahasa pemrograman C#.
2. Menggunakan algoritma simetris Playfair Cipher dan algoritma asimetris
Knapsack Naccacche-Stern.
3. Menghitung real running time (milisecond).
4. Menghitung ukuran (besar data) ciphertext yang dihasilkan (kilobyte).
5. Plaintext dan ciphertext yang dapat dibuat berdasarkan ASCII (American
Standard Code for Information Interchange).
6. Format file teks yang digunakan berekstensi .txt, .doc, .docx.
7. Hanya melakukan proses enkripsi dan dekripsi pada data yang bertipe string
pada file teks.
8. Menggunakan Algoritma Agrawal Kayal Saxena (AKS) dalam pengujian
bilangan prima.
Universitas Sumatera Utara
4
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Memberikan pengetahuan kepada penulis dalam merancang aplikasi
penyandian pesan dengan teknik Hybrid Cryptosystem menggunakan
algoritma Playfair Cipher dan algoritma Knapsack Naccacche-Stern.
2. Memperoleh sebuah sistem yang dapat mengamankan file teks.
3. Menjadi bahan referensi bagi penelitian lain yang ingin membahas topik yang
berkaitan dengan penelitian ini.
1.6. Metodologi Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah:
1. Studi Pustaka
Pada tahap ini penelitian dimulai dengan mecari referensi dari berbagai sumber
terpercaya dan melakukan peninjauan pustaka melalui buku-buku, artikel ilmiah,
dan penelitian-penelitian lainnya dalam bentuk jurnal yang berhubungan dengan
Hybrid Cryptosystem, Algoritma Playfair Cipher, dan Algoritma Knapsack
Naccacche-Stern.
2. Analisa dan Perancangan
Berdasarkan ruang lingkup penelitian, penulis melakukan analisa terhadap apa
saja yang akan dibutuhkan dalam penelitian untuk segera dirancang dalam sebuah
diagram alir (flowchart).
3. Implementasi
Pada tahap ini, apa yang telah dirancang pada diagram alir selanjutnya
diimplementasikan menjadi sebuah sistem menggunakan bahasa pemrograman
C#.
4. Pengujian
Pada tahap ini, prototype sistem
yang telah dirancang dilakukan uji coba
menggunakan file teks berekstensi .txt, .doc, .docx.
5. Dokumentasi
Pada tahap ini, penelitian yang telah dilakukan, didokumentasikan mulai dari
tahap analisa sampai kepada pengujian dalam bentuk skripsi.
Universitas Sumatera Utara
5
1.7. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan skripsi ini terdiri dari beberapa bagian utama yang dijelaskan
seperti berikut:
BAB 1
PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan latar belakang dari penelitian yang akan
dilakukan, rumusan masalah, tujuan penelitian, ruang lingkup
penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian dan
sistematika dalam penulisan skripsi ini.
BAB 2
LANDASAN TEORI
Bab ini berisi tentang penjelasan singkat mengenai kriptografi,
Hybrid Cryptosystem, Algoritma Playfair Cipher, Algoritma
Knapsack
Naccacche-Stern,
dan
beberapa
penelitian
sebelumnya yang relevan.
BAB 3
ANALISIS DAN PERANCANGAN
Bab ini berisi tentang analisis terhadap masalah yang ada dalam
penelitian, analisis kebutuhan dalam membangun sistem dan
membuat rancangan terhadap sistem yang akan dibangun.
BAB 4
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini menjelaskan tentang hasil penelitian yang telah
dilakukan. Berisi tentang penjelasan implementasi sistem
berdasarkan analisis masalah dan kebutuhan sistem, skenario
pengujian terhadap sistem yang telah dibangun dan pembahasan
hasil pengujian sistem.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari keseluruhan hasil
penelitian dan saran berdasarkan hasil pengujian untuk
keperluan pengembangan penelitian selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara