SKRIPSI ILMU KOMPUTER PERANCANGAN APLIKASI KRIPTOGRAPHY ADVANCED ENCRYPTION STANDARD

loading...

 BAB I
PENDAHULUAN

Latar belakang

kodekan semua aliran data (stream) bit dari suatu pesan asli (plaintext) menjadi cryptogram yang tidak di mengerti. Karena system cipher merupakan suatu sistem yang telah siap untuk di outomasi, maka teknik ini digunakan dalam sistem keamanan jaringan komputer.

National Institute of Standard and Technology (NIST) untuk pertama kalinya mengumumkan suatu algoritma standar penyandian data yang telah dijadikan standard sejak tahun 1977 adalah Data Encryption Standard (DES). Kekuatan DES ini terletak pada panjang kuncinya yaitu 56-bit. Untuk menanggapi keinginan agar mengganti algoritma DES sebagai standar. Perkembangan kecepatan perangkat keras dan meluasnya penggunaan jaringan komputer terdistribusi mengakibatkan penggunaan DES, dalam beberapa hal, terbukti sudah tidak aman dan tidak mencukupi lagi terutama dalam hal yang pengiriman data melalui jaringan internet. Perangkat keras khusus yang bertujuan untuk menentukan kunci 56-bit DES hanya dalam waktu beberapa jam sudah dapat dibangun. Beberapa pertimbangan tersebut telah manandakan bahwa diperlukan sebuah standard algoritma baru dan kunci yang lebih panjang. Triple-DES muncul sebagai alternative solusi untuk masalah-masalah yang membutuhkan keamanan data tingkat tinggi seperti perbankan, tetapi ia terlalu lambat pada beberapa penggunaan enkripsi.

 Pada tahun 1997, the U.S. National Institue of Standards and Technology (NIST) mengumumkan bahwa sudah saatnya untuk pembuatan standard algoritma penyandian baru yang kelak diberi nama Advanced Encryption Standard (AES). Algoritma AES ini dibuat dengan tujuan untuk menggantikan algoritma DES & Triple-DES yang telah lama digunakan dalam menyandikan data elektronik. Setelah melalui beberapa tahap seleksi, algoritma Rijndael ditetapkan sebagai algoritma kriptografi AES pada tahun 2000.

Algoritma AES merupakan algoritma kriptografi simetrik yang beroperasi dalam mode penyandi blok (block cipher) yang memproses blok data 128-bit dengan panjang kunci 128-bit (AES- 128), 192-bit (AES-192), atau 256-bit (AES-256). Beberapa mode operasi yang dapat diterapkan pada algoritma kriptografi penyandi blok AES di antaranya adalah Electronic Code Book (ECB), Cipher Block Chaining (CBC), Cipher Feedback (CFB), dan Output Feedback (OFB). Implementasi AES dengan mode operasi ECB, CBC, CFB, dan OFB tentu saja memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu dalam aspek tingkat keamanan data.

B. Rumusan Rancangan

 Rumusan rancangan untuk program aplikasi kriptosistem ini menggunakan algoritma enkripsi AES ( Advanced Encryption Standard ) dengan menggunakan bahasa pemrograman visual basic 6.0.

C. Batasan Rancangan

Batasan rancangan pada program aplikasi kriptosistem dengan algoritma AES ( Advanced Encryption Standard )  yaitu:

1          Rancangan program aplikasi ini dibuat untuk mengamankan pesan, tetapi rancangan program ini tidak dibandingkan dengan program sejenis sebelumnya yang telah dibuat sehingga tidak diketahui program ini lebih baik atau tidak dari program sejenis sebelumnya.

2          Ukuran teks yang dapat dienkripsi senilai 2000 karakter, teks berupa angka, huruf dan tombol lain yang tersedia pada keyboard, hal ini dikarenakan keterbatasan bahasa pemograman yang digunakan yaitu visual basic 6.0.

3          Rancangan algoritma kriptosistem ini hanya dapat mengenkripsi dan mendekripsi data yang berupa teks atau tulisan, bukan suara maupun gambar.

D.    Spesifikasi Rancangan

Spesifikasi rancangan program aplikasi AES terdiri dari sebagai berikut :

1          Unit Enkripsi dan Dekripsi

Pada unit ini digunakan algoritma AES menggunakan sistem Block Cipher yang memiliki panjang blok 128-bit. Panjang kunci bervariasi (128/ 192/ 256-bit) dan kunci ini menggunakan tipe symetric key. Key yang digunakan dalam proses enkripsi ini sama dengan key yang digunakan pada unit dekripsi. Text yang ingin dienkripsi juga dapat berupa text apa saja yang termasuk dalam bilangan ASCII baik yang 7 bit maupun 8 bit.

 Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa pemrograman visual basic 6.0.

2          Unit Penyimpanan dan  Unit Pembuka File

Unit ini digunakan untuk proses penyimpan data yang telah diubah dalam proses enkripsi sehingga menjadi bentuk chipertext dan membuka kembali data yang telah disimpan untuk diubah dalam proses dekripsi menjadi data asli.

3          Unit Pembanding

Unit ini  digunakan penerima untuk memastikan keutuhan dan keaslian pesan yang diterima dari pengirim. Begitu pula dengan pengirim memastikan bahwa si-penerima pesan adalah orang yang  benar dan berhak atas pesan yang dikirim.

E.  Kegunaan Rancangan

Perancangan kriptosistem dengan menggunakan algoritma AES ini digunakan oleh bagian yang mengelola data penting diperusahaan, seperti data produk baru, data keuangan, data klien dan sebagainya. Untuk itu kriptosistem digunakan untuk mengamankan data-data tersebut.

F.  Tujuan Rancangan

Perancangan kriptosistem dengan menggunakan algoritma AES ini memiliki tujuan untuk meningkatkan keamanan data. Algoritma AES memiliki ketahanan terhadap semua jenis serangan yang diketahui. Disamping itu kesederhanaan rancangan, kekompakan kode dan kecepatan pada berbagai platform dimiliki oleh algoritma AES ini.

mekanisme untuk prosedur semacam itu. Digital signature (tanda tangan digital) mengikat dokumen dengan kepemilikan kunci tertentu, sedangkan digital timestamp mengikat dokumen dengan pembuatnya pada saat tertentu. dengan kepemilikan kunci tertentu, sedangkan digital timestamp mengikat dokumen dengan pembuatnya pada saat tertentu.

B. Sejarah Kriptografi

Kriptografi memiliki sejarah yang panjang dan mengagumkan. Penulisan rahasia ini dapat dilacak kembali ke 3000 tahun SM saat digunakan oleh bangsa Mesir. Mereka menggunakan hieroglyphcs untuk menyembunyikan tulisan dari mereka yang tidak diharapkan. Hieroglyphcs diturunkan dari bahasa Yunani hieroglyphica yang berarti ukiran rahasia. Hieroglyphs berevolusi menjadi hieratic, yaitu stylized script yang lebih mudah untuk digunakan. Sekitar 400 SM, kriptografi militer digunakan oleh bangsa Spartan dalam bentuk sepotong papirus atau perkamen dibungkus dengan batang kayu. Sistem ini disebut Scytale.

Sekitar 50 SM, Julius Caesar, kaisar Roma, menggunakan cipher substitusi untuk mengirim pesan ke Marcus Tullius Cicero. Pada cipher ini, huruf-huruf alfabet disubstitusi dengan huruf-huruf yang lain pada alfabet yang sama. Karena hanya satu alfabet yang digunakan, cipher ini merupakan substitusi monoalfabetik. Cipher semacam ini mencakup penggeseran alfabet dengan 3 huruf dan mensubstitusikan huruf tersebut. Substitusi ini kadang dikenal dengan C3 (untuk Caesar menggeser 3 tempat). Secara umum sistem cipher Caesar dapat ditulis sebagai berikut :

Zi = Cn(Pi)

Dimana Zi adalah karakter-karekter ciphertext, Cn adalah transformasi substitusi alfabetik, n adalah jumlah huruf yang digeser, dan Pi adalah karakter-karakter plaintext. Disk mempunyai peranan penting dalam kriptografi sekitar 500 th yang lalu. Di Italia sekitar tahun 1460, Leon Battista Alberti mengembangkan disk cipher untuk enkripsi. Sistemnya terdiri dari dua disk konsentris. Setiap disk memiliki alfabet di sekelilingnya, dan dengan memutar satu disk berhubungan dengan yang lainnya, huruf pada satu alfabet dapat ditransformasi ke huruf pada alfabet yang lain.

Bangsa Arab menemukan cryptanalysis karena kemahirannya dalam bidang matematika, statistik, dan lingiustik. Karena setiap orang muslim harus menambah pengetahuannya, mereka mempelajari peradaban terdahulu dan mendekodekan tulisan-tulisannya ke huruf-huruf Arab. Pada tahun 815, Caliph al-Mamun mendirikan House of Wisdom di Baghdad yang merupakan titik pusat dari usaha-usaha translasi. Pada abad ke-9, filsuf Arab al-Kindi menulis risalat (ditemukan kembali th 1987) yang diberi judul “A Manuscript on Deciphering Cryptographic Messages”. Pada 1790, Thomas Jefferson mengembangkan alat enkripsi dengan menggunakan tumpukan yang terdiri dari 26 disk yang dapat diputar secara individual. Pesan dirakit dengan memutar setiap disk ke huruf yang tepat dibawah batang berjajar yang menjalankan panjang tumpukan disk. Kemudian, batang berjajar diputar dengan sudut tertentu, A, dan huruf-huruf dibawah batang adalah pesan yang terenkripsi. Penerima akan menjajarkan karakter-karakter cipher dibawah batang berjajar, memutar batang kembali dengan sudut A dan membaca pesan plaintext.

Sistem disk digunakan secara luas selama perang sipil US. Federal Signal Officer mendapatkan hak paten pada sistem disk mirip dengan yang ditemukan oleh Leon Battista Alberti di Italia, dan dia menggunakannya untuk mengkode dan mendekodekan sinyal-sinyal bendera diantara unit-unit.  Sistem Unix menggunakan cipher substitusi yang disebut ROT 13 yang menggeser alfabet sebanyak 13 tempat. Penggeseran 13 tempat yang lain membawa alfabet kembali ke posisi semula, dengan demikian mendekodekan pesan. Mesin kriptografi mekanik yang disebut Hagelin Machine dibuat pada tahun 1920 oleh Boris Hagelin di Scockholm, Swedia. Di US, mesin Hagelin dikenal sebagai M-209. Pada tahun 20-an, Herbert O. Yardley bertugas pada organisasi rahasia US MI-8 yang dikenal sebagai “Black Chamber”. MI-8 menjebol kode-kode sejumlah negara. Selama konferensi Angkatan Laut Washington tahun 1921-1922, US membatasi negosiasi dengan Jepang karena MI-8 telah memberikan rencana negosiasi Jepang yang telap disadap kepada sekretaris negara US. Departemen negara menutup MI-8 pada tahun 1929 sehingga Yardley merasa kecewa. Sebagai wujud kekecewaanya, Yardley menerbitkan buku The American Black Chamber, yang menggambarkan kepada dunia rahasia dari MI-8. Sebagai konsekuensinya, pihak Jepang menginstal kode-kode baru. Karena kepeloporannya dalam bidang ini, Yardley dikenal sebagai “Bapak Kriptografi Amerika”.

Japanese Purple Machine

Mengikuti peninggalan Yardley, William F.Friedman melanjutkan usaha cryptanalysis untuk tentara US. Tim Friedman berhasil menjebol cipher diplomatik Jepang yang baru. Rekan Yardley di Angkatan Laut US adalah Laurence Stafford. Stafford mengepalai tim yang memecahkan kode angkatan laut Purple Machine Jepang selama PD II. Kelompok pemecah kode ini bekerja di ruang bawah tanah yang gelap pada pusat distrik Naval di Pearl Harbour. Komandan Joseph J.Rochefort memimpin kelompok ini pada musim semi 1942 saat cryptanalysisnya menyadap dan mendekodekan pesan terkode Jepang. Pesan ini mengatakan akan ada serangan Jepang pada sebuah lokasi yang dikenal dengan AF. Rochefort yakin bahwa AF adalah pulau Midway.

Midway adalah basis US kunci yang memproyeksikan kekuatan US di pasifik tengah. Rochefort tidak dapat meyakinkan atasannya bahwa AF adalah pulau Midway. Sebagai tipu daya, Rochefort meminta personel Midway untuk mengirim pesan bahwa Midway memiliki masalah air. Pesannya dikirim dengan kode yang jelas dan lemah yang diyakini akan disadap dan dipecahkan oleh Jepang. Kemudian pada 22 Mei, agen rahasia Angkatan Laut Jepang mengirim pesan yang dibaca oleh US bahwa AF mempunyai masalah air. Sebagai hasil dari usaha jenius dalam memecahkan kode ini, laksamana Chester W.Nimitz mengotorisasi strategi untuk mengirimkan armada US untuk mengejutkan armada Jepang di Midway. Usaha yang hebat ini berdampak pada gema kemenangan US yang merupakan titik balik di perang Pasifik.

The German Enigma Machine

Militer Jerman menggunakan mesin cipher substitusi polialfabetik disebut Enigma sebagai sistem pengkodean utama selama PD II. Enigma menggunakan rotor mekanis untuk pengkodean dan pendekodean. Seorang Belanda, Hugo Koch mengembangkan mesin ini pada 1919, dan diproduksi untuk pasar komersial pada 1923 oleh Arthur Scherbius. Scherbius mendapatkan hal paten pada mesin Enigma untuk perusahaan Berlin Chiffriermasschinen Aktiengesellschaft. Pakar cryptanalysis Polandia, Marian Rejewski, bekerja bersama Perancis dari 1928 sampai 1938, berhasil memecahkan pengkabelan sistem 3 rotor yang digunakan Jerman saat itu dan menciptakan berkas kartu yang dapat mengantisipasi 6 kali 17,576 kemungkinan posisi rotor. Jerman mengubah indikator sistem dan jumlah rotor menjadi 6 pada 1938, sehingga meningkatkan kesulitan untuk memecahkan cipher Enigma. Dalam kerjanya pada 1938, Polandia dan Perancis mengkonstruksi mesin prototipe yang disebut “The Bombe” untuk memecahkan cipher Enigma. Namanya diturunkan dari bunyi detikan yang dihasilkan oleh mesin. Usaha memecahkan cipher Enigma diambil alih oleh Inggris di Bletchley Park Inggris dan dipimpin oleh banyak ilmuwan terkemuka termasuk Alan Turing.

Prototipe Bombe Turing muncul pada 1940, dan Bombe berkecepatan tinggi dikembangkan oleh Inggris dan Amerika pada 1943. Perkembangan komputer dan sistem komunikasi pada tahun 60an berdampak pada permintaan dari sektor-sektor privat sebagai sarana untuk melindungi informasi dalam bentuk digital dan untuk menyediakan layanan keamanan. Dimulai dari usaha Feistel pada IBM di awal tahun 70an dan mencapai puncaknya pada 1977 dengan pengangkatan DES (Data Encryption Standard) sebagai standar pemrosesan informasi federal US untuk mengenkripsi informasi yang unclassified. DES merupakan mekanisme kriptografi yang paling dikenal sepanjang sejarah. Pengembangan paling mengejutkan dalam sejarah kriptografi terjadi pada 1976 saat Diffie dan Hellman mempublikasikan New Directions in Cryptography. Tulisan ini memperkenalkan konsep revolusioner kriptografi kunci publik dan juga memberikan metode baru dan jenius untuk pertukaran kunci, keamanan yang berdasar pada kekuatan masalah logaritma diskret.

 Meskipun penulis tidak memiliki realisasi praktis pada ide enkripsi kunci publik saat itu, idenya sangat jelas dan menumbuhkan ketertarikan yang luas pada komunitas kriptografi. Pada 1978 Rivest, Shamir dan Adleman menemukan rancangan enkripsi kunci publik dan tanda tangan, yang sekarang disebut RSA. Rancangan RSA berdasar pada masalah matematika yang sulit untuk kriptografi menggiatkan kembali usaha untuk menemukan metode yang lebih efisien untuk pemfaktoran. Tahun 80an menunjukkan peningkatan luas di area ini, sistem RSA masih aman. Pada 1991 standar internasional pertama untuk tanda tangan digital (ISO/IEC 9796) diadopsi. Standar ini berdasar pada rancangan kunci publik RSA. Pada 1994 pemerintah US mengadopsi Digital Signature Standard, sebuah mekanisme yang berdasar pada rancangan kunci publik ElGamal.

C. Taksonomi Primitif-primitif Kriptografi

Ada beberapa dasar tool kriptografi (primitif) yang digunakan untuk mendukung keamanan informasi. Contoh dari primitif termasuk skema enkripsi, fungsi hash, dan skema tanda tangan digital. Primitif-primitif ini harus dapat dievaluasi berdasarkan beberapa kriteria seperti:

1. Level keamanan. Hal ini biasanya sulit untuk dihitung. Sering diwakili dengan jumlah operasi yang dibutuhkan (menggunakan metode terbaik yang diketahui) untuk melawan tujuan yang diharapkan. Level keamanan biasanya didefinisikan work factor.
2. Fungsionalitas. Primitif-primitif dibutuhkan untuk memenuhi tujuan keamanan informasi yang bermacam-macam. Primitif mana yang paling efektif untuk tujuan yang diberikan akan ditentukan dengan properti dasar dari primitif.
3. Metode operasi. Primitif, saat diterapkan dengan bermacam cara dan dengan bermacam input, biasanya akan menunjukkan karakteristik yang berbeda, sehingga satu primitif dapat menyediakan fungsionalitas yang sangat berbeda pada mode operasi atau penggunaannya.
4. Unjuk kerja. Merupakan efisiensi sebuah primitif pada mode tertentu. (sebagai contoh algoritma enkripsi dapat dihitung dengan jumlah bit per detik yang dapat dienkripsinya).

5.      Kemudahan implementasi. Merupakan kesulitan dalam merealisasikan primitif pada prakteknya. Dapat meliputi kompleksitas pengimplementasian primitif dalam lingkungan software maupun hardware.

Kepentingan relatif dari bermacam kriteria ini sangat tergantung pada aplikasi dan sumber daya yang tersedia.

D. Enkripsi Kunci Rahasia

            Secret-key cryptography kadang disebut sebagai symmetric cryptography merupakan bentuk kryptografi yang lebih tradisional, dimana sebuah kunci tunggal dapat digunakan untuk mengenkrip dan mendekrip pesan. Secret-key cryptography tidak hanya berkaitan dengan enkripsi tetapi juga berkaitan dengan otentikasi, disebut juga message authentication codes. (Gambar.1 :  Taksonomi primitif kriptografi)

Masalah utama yang dihadapi secret-key cryptography adalah membuat pengirim dan penerima menyetujui kunci rahasia tanpa ada orang lain yang mengetahuinya. Ini membutuhkan metode dimana dua pihak dapat berkomunikasi tanpa takut akan disadap. Kelebihan secret-key cryptography dari public-key cryptography adalah lebih cepat. Teknik yang paling umum dalam secret-key cryptography adalah block ciphers, stream ciphers, dan message authentication codes.

            Berdasarkan jenis kunci yang digunakannya, algoritma kriptografi dikelompokan  menjadi dua bagian, yaitu

1. Symmetric Algorithm

Symmetric algorithm atau disebut juga secret key algorithm adalah algoritma yang kunci enkripsinya dapat dihitung dari kunci dekripsi dan begitu pula sebaliknya, kunci dekripsi dapat dihitung dari kunci enkripsi. Pada sebagian besar symmetric algorithm kunci enkripsi dan kunci dekripsi adalah sama. Symmetric algorithm memerlukan kesepakatan antara pengirim dan penerima pesan pada suatu kunci sebelum dapat berkomunikasi secara aman. Keamanan symmetric algorithm tergantung pada rahasia kunci. Pemecahan kunci berarti memungkinkan setiap orang dapat mengenkripsi dan mendekripsi pesan dengan mudah. Symmetric algorithm dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu stream cipher dan block cipher. Stream cipher beroperasi bit per bit (atau byte per byte) pada satu waktu. Sedangkan block cipher beroperasi per kelompokkelompok bit yang disebut blok (block) pada satu waktu.

2. Asymmetric Algorithm

Asymmetric algorithm atau disebut juga public key algorithm didesain agar memudahkan dalam distribusi kunci yang digunakan untuk enkripsi dan dekripsi. Kunci dekripsi pada public key algorithm secara praktis tidak dapat dihitung dari kunci enkripsi. Algoritma ini disebut “public key” karena kunci dapat dibuat menjadi publik. Setiap orang dapat menggunakan kunci enkripsi untuk mengenkripsi pesan, tetapi hanya orang yang memiliki kunci dekripsi yang dapat mendekripsi pesan tersebut. Pada sistem ini kunci enkripsi sering disebut kunci publik (public key), dan kunci dekripsi disebut kunci rahasia (private key).

Teknik kriptografi modern yang ada saat ini dapat dikelompokkan sebagaimana ditunjukkan (Gambar 2 Pengelompokkan enkripsi beserta contoh). Pada bagian ini akan didiskusikan operasi-operasi penyandian dasar untuk memberikan dasar bagi pemahaman tentang evolusi metode-metode enkripsi dan usaha-usaha cryptanalysis yang berkaitan.

D.1 Substitusi

Caesar cipher adalah cipher substitusi sederhana yang mencakup pergeseran alfabet 3 posisi ke kanan. Caesar cipher merupakan subset dari cipher polialfabetik Vigenere. Pada Caesar cipher karakter-karakter pesan dan pengulangan kunci dijumlahkan bersama, modulo 26. Dalam penjumlahan modulo 26, huruf-huruf A-Z dari alfabet masing-masing memberikan nilai 0 sampai 25. Tipe cipher ini dapat diserang menggunakan analisis frekuensi. Dalam frekuensi analisis, digunakan karakteristik frekuensi yang tampak dalam penggunaan huruf-huruf alfabet pada bahasa tertentu. Tipe cryptanalysis ini dimungkinkan karena Caesar cipher adalah monoalfabetik cipher atau cipher substitusi sederhana, dimana karakter ciphertext disubstitusi untuk setiap karakter plaintext. Serangan ini dapat diatasi dengan menggunakan substitusi polialfabetik. Substitusi polialfabetik dicapai melalui penggunaan beberapa cipher substitusi. Namun substitusi ini dapat diserang dengan penemuan periode, saat substitusi berulang kembali.

D.2 Transposisi (Permutasi)

Pada cipher ini, huruf-huruf plaintext dipermutasi. Sebagai contoh, huruf-huruf plaintext A T T A C K A T D A W N dapat dipermutasi menjadi D C K A A W N A T A T T. Cipher transposisi kolumnar adalah cipher dimana plaintext ditulis secara horisontal pada kertas dan dibaca secara vertikal. Cipher transposisi dapat diserang melalui analisis frekuensi, namun cipher menyembunyikan properti statistik dari pasangan huruf-huruf, seperti IS dan TOO.

D.3 Vernam Cipher (One Time Pad)

Cipher ini diimplementasikan melalui sebuah kunci yang terdiri dari sekumpulan random karakter-karakter yang tidak berulang. Setiap huruf kunci dijumlahkan modulo 26 dengan huruf pada plaintext. Pada One Time Pad, tiap huruf kunci digunakan satu kali untuk satu pesan dan tidak digunakan kembali. Panjang stream karakter kunci sama dengan panjang pesan.

D.4 Book Key Cipher / Running Key Cipher

Cipher ini menggunakan teks dari sebuah sumber (misalnya buku) untuk mengenkripsi plaintext. Kunci, diketahui oleh pengirim dan penerima yang dimaksud, dapat berupa halaman dan jumlah baris dari teks pada buku. Teks ini adalah karakter yang sesuai untuk karakter dengan plaintext, dan penjumlahan modulo 26 dijalankan untuk memperngaruhi enkripsi. Running key cipher mengeliminasi periodisitas, namun masih dapat diserang dengan memanfaatkan redundansi pada kunci.

 

NB : SOBAT INGIN BAB SELANJUTNYA, SILAHKAN REQUEST DIKOLOM KOMENTAR.......
 

loading...