Document - SKB19126 - STMIK EL RAHMA chapt 02

Classical Techniques

Classical Techniques: Substitution
 Pengganti karakter, angka atau simbol untuk
setiap karakter dalam plaintext
 Materi:





12/28/17

The Caesar cipher
Monoalphabetic cipher
Playfair cipher
Polyalphabetic cipher

Classical Techniques

2

Caesar Cipher
 2000 years ago, by Julius Caesar
 Cipher substitusi sederhana, dikenal sebagai Caesar cipher
 Ganti setiap huruf dengan huruf 3 tempat lebih bawah alfabet
 Plain:
meet me after the toga party
 Cipher: PHHW PH DIWHU WKH WRJD SDUWB
 No key, just one mapping (translation)
0123456...
Plain: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
Cipher: DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
3456789...

ci=E(3,pi)=(pi+3) mod 26;
pi=D(3,ci)=(ci-3) mod 26
12/28/17

Classical Techniques

3

Generalized Caesar Cipher
 Dapat menggunakan pergeseran dari 1 sampai
25, yaitu, mengganti setiap huruf dengan jarak
tetap
ci=E(k,pi)=(pi+k) mod 26;
pi=D(k,ci)=(ci-k) mod 26
 Kunci : memetakan plaintext
 Misal : kunci = F memetakan A ke F, B ke G, …, dst

 Memiliki 26 (25 penggunaan) ciphers
 Key space = 26

12/28/17

Classical Techniques

4

Brute-Force Cryptanalysis of Caesar Cipher
 Charateristics for
success
1. The encryption and
decryption algorithms are
known
2. There are only 25 keys to
try
3. The language of the
plaintext is known and
easily recongnizable

12/28/17

Classical Techniques

5

Monoalphabetic Cipher
 Peningkatan kunci dibandingkan Caesar cipher

 Tidak diperlukan Urutan Alphabet
 Memetakan suatu huruf ke huruf lain secara
acak
Contoh :
Plaintext : ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Ciphertext: GLDCNUXAQOWPBSZKYREIFJMHVT
 Kunci ?
 26! > 4 x 1026

12/28/17

Classical Techniques

6

 Cipher Monoalphabetic lebih mudah diketahui
karena mereka mencerminkan frekuensi alfabet
 E = 12.75, T = 9.25, R = 8.50, N = 7.75, etc.

 Ada 26! kemungkinan pasangan huruf (4 x

1026)
 Kelihatan sangat secure
 Mudah dipecahkan dengan analisa bahasa
secara statistik

12/28/17

Classical Techniques

7

Relative Frequency of Letters in English Text

12/28/17

Classical Techniques

8

Substitution Techniques

Frequency Statistics of Language
 Selain informasi frekuensi huruf tunggal, info
frekuensi dua huruf (digram) atau tiga huruf
(trigram) kombinasi dapat digunakan untuk
pembacaan sandi
 Dua huruf paling sering muncul :
 TH, HE, IN, ER, AN, RE, ED, ON, ES, ST, EN, AT, TO, NT,
HA, ND, OU, EA, NG, AS, OR, TI, IS, ET, IT, AR, TE, SE, HI,
OF

 Tiga huruf paling sering muncul
 THE, ING, AND, HER, ERE, ENT, THA, NTH, WAS, ETH,
FOR, DTH
12/28/17

Classical Techniques

9

Playfair Cipher
 Teknik dari substitution cipher yang dianggap
paling bagus.
Digram cipher (contoh diagram E(pipi+1) = cici+1
melalui kata kunci berbasis tabel transformasi 5x5)
Keyword = monarchy

M
C
E
L
U

O
H
F
P
V

N

Y
G
Q
W

A
B
I/J
S
X

R
D
K
T
Z

Plaintext: H S E A A R M U
Ciphertext: B P I M R M C M

 Monoalphabetic cipher sederhana
(26 huruf  26x26=676 diagram)
 Dapat digeneralisasi untuk polygram cipher
12/28/17

Classical Techniques

10

Playfair Cipher – Rules 1/2
 Pesan yang akan disamarkan diatur terlebih
dahulu sebagai berikut:





12/28/17

Ganti huruf dengan J (bila ada) dengan huruf I

Tulis pesan dalam pasangan huruf
Jangan sampai ada pasangan huruf yang sama. Jika ada,
sisipkan Z di tengahnya
Jika jumlah huruf ganjil,tambahkan huruf Z di akhir

Classical Techniques

11

Playfair Cipher – Rules 2/2
 Algoritma enkripsi sebagai berikut:
 Jika ada dua huruf terdapat pada baris kunci yang
sama maka tiap huruf diganti dengan huruf di
kanannya (pada kunci yang sudah diperluas)
 Jika dua huruf terdapat pada kolom kunci yang
sama maka tiap huruf diganti dengan huruf di
bawahnya (pada kunci yang sudah diperluas)
 Jika dua huruf tidak pada baris yang sama atau kolom
yang sama, maka huruf pertama diganti dengan
huruf pada perpotongan baris huruf pertama dengan

kolom huruf kedua. Huruf kedua diganti dengan huruf
pada titik sudut keempat dari persegi panjang yang
dibentuk dari 3 huruf yang digunakan sampai sejauh
ini
12/28/17

Classical Techniques

12

Polyalphabetic Cipher
 Biasanya digunakan satu set aturan substitusi
monoalphabetic
 Kunci digunakan untuk menentukan aturan

12/28/17

Classical Techniques

13

Vigenère cipher
 Polyalphabetic cipher yang paling terkenal
 Setiap kunci menentukan salah satu dari 26
(pergeseran) cipher Caesar

ci = E(pi) = pi + ki mod(key length) mod 26
 Contoh :
Key
: deceptivedeceptivedeceptive
Plaintext : wearediscoveredsaveyourself
Cipheretxt: ZICVTWQNGRZGVTWAVZHCQYGLMGJ
 Kata kunci diulang untuk membuat kunci selama
plaintext
12/28/17

Classical Techniques

14

Vigenère cipher - 2

12/28/17

Classical Techniques

15

Example:
 Encryption

 Decryption

12/28/17

Classical Techniques

16

Vigenère cipher - 3
 Vigenère autokey system: untuk menghilangkan
sifat periodi, ksetelah kunci habis, gunakan
plaintext untuk running key.
Key:
deceptivewearediscoveredsav
Plaintext:
wearediscoveredsaveyourself
Cipheretxt: ZICVTWQNGKZEIIGASXSTSLVVWLA

12/28/17

Classical Techniques

17

Transposition (Permutation) Techniques
 Menyembunyikan pesan dengan menata ulang urutan pesan
tanpa mengubah huruf yang digunakan
 Rail Fence Cipher

 Menulis pesan pada baris alternatif, dan membacakan baris per
baris
 contoh:
M e m a t r h t g p r y
MEMATRHTGPRYETEFETEOAAT
e t e f e t e o a a t

 Block (Columnar) Transposition Ciphers

 Pesan yang ditulis dalam persegi panjang, baris demi baris, dibaca
perkolom; Key:
Urutan kolom
adalah sesuai kunci
4 pembacaan
3 1 2 5 6 7
 contoh : Plaintext:
a t t a c k p
o s t p o n e
d u n t i l t
w o a m x y z
Ciphertext: TTNAAPTMTSUOAODWCOIXKNLYPETZ

12/28/17

Classical Techniques

18

Steganography
 “The art of covered writing”
 “Security by obscurity”
 Menyembunyikan pesan dalam pesan lain
 Menyembunyikan keberadaan pesan
 Menyembunyikan apa yang dikomunikasikan (Mengirim pesan
dienkripsi seperti mata-mata)
 Character marking. Overwrite with a pencil
 Invisible ink, - Pin punctures, - First letter of each word
 Letter position on page, - Drawings, - Codes
 Typewriter correction ribbon
 Microdots

 Digital steganography

12/28/17

Classical Techniques

19

Steganography

Steganography - Example
News Eight Weather: Tonight increasing snow. Unexpected precipitation
Smothers Eastern towns. Be extremely cautious and use snowtires especially
heading east. The highways are knowingly slippery. Highway evacuation is
suspected. Police report emergency situations in downtown ending near
Tuesday
First letter of each word yields: Newt is upset because he thinks he is
President
This example was created by Neil F. Johnson, and was published in
Steganography,Technical Report TR_95_11_nfj, 1995.
URL: http://www.jjtc.com/pub/tr_95_11_nfj/

From WWII German spy (Kahn):
Apparently neutral’s protest is thoroughly discounted and ignored. Isman
hard hit. Blockade issue affects pretext for embargo on by products, ejecting
suets and vegetable Oils.
Second letter of each word yields: Pershing sails from NY June 1.
12/28/17

Classical Techniques

20