Pertemuan 10 : Kriptografi Modern oleh Oktaviani Ariyaningsih (2103015100)
Kriptografi
modern merupakan suatu perbaikan yang mengacu pada kriptografi klasik. Pada
kriptografi modern, algoritma dibuat sedemikian kompleks sehingga akan sangat
sulit memecahkan teks tersandi (ciphertext) tanpa mengetahui kuncinya.
Algoritma kriptografi modern beroperasi pada mode bit, berbeda dengan mode
karakter yang digunakan pada kriptografi klasik. Pada mode bit, informasi
dibuat dalam rangkaian bit biner 0 dan 1. Rangkaian bit yang menyatakan
plainteks akan dienkripsi menjadi ciphertext dalam bentuk rangkaian bit, begitu
pun sebaliknya.
Kriptografi
Modern beroperasi dalam mode bit atau byte (algoritma
kriptografi klasik beroperasi dalam mode karakter) dalam hal ini :
- Kunci, plainteks, cipherteks, diproses dalam rangkaian bit/byte
- Operasi bit xor paling banyak digunakan
Tetap menggunakan teknik
pada algoritma klasik: substitusi dan transposisi, tetapi lebih kompleks
(Tujuan: sangat sulit dikriptanalisis). Perkembangan algoritma kriptografi
modern didorong oleh penggunaan komputer digital untuk keamanan pesan. Komputer
digital merepresentasikan data dalam biner.
Diagram blok Kriptografi
Modern
Algoritma
Kriptografi Modern
1.) Algoritma Simetris
Algoritma simetris adalah algoritma yang menggunakan kunci yang sama untuk enkripsi dan deskripsinya. Algoritma kriptografi simetris sering disebut algoritma kunci rahasia, algoritma kunci tunggal atau algoritma satu kunci dan megharuskan pengirim dan penerima menyetujui suatu kunci tersebut. Kelebihan dari kriptografi simetris waktu proses untuk enkripsi dan deskripsi relatif cepat.
2.)
Algoritma Asimetris
Algoritma
asimetris adalah pasangan kunci kriptografi yang salah satunya digunakan untuk
proses enkripsi dan satu lagi deskripsi. Semua orang yang mendapatkan kunci
publik dapat menggunakannya untuk mengenkripsi suatu pesan, sedangkan hanya
satu orang saja yang memiliki rahasia itu, dalam hal ini kunci rahasia, untuk
melakukan pembongkaran terhadap kode yang dikirim untuknya.
3.)
Algoritma Hibrida
Rangkaian Bit
Rangkaian bit yang dipecah menjadi blok-blok bit dapat ditulis
dalam sejumlah cara bergantung pada panjang blok.
Contoh: Plainteks 100111010110 dibagi menjadi blok bit yang
panjangnya 4 menjadi
1001 1101 0110
Setiap blok menyatakan bilangan bulat dari 0 sampai 15, yaitu
9 13 6
Bila plainteks dibagi
menjadi blok-blok yang berukuran 3 bit, maka rangkaian bit di atas menjadi:
100 111 010 110
Setiap blok menyatakan bilangan bulat dari 0 sampai 7, yaitu
4 7 2 6
Bila panjang rangkaian bit tidak habis dibagi dengan ukuran blok
yang ditetapkan, maka blok yang terakhir ditambah dengan bit-bit semu yang
disebut padding bits.
Misalnya rangkaian bit di atas dibagi menjadi blok 5-bit menjadi
10011 10101 00010
Blok yang terakhir telah ditambahkan 3 bit 0 di bagian awal (dicetak tebal) agar ukurannya menjadi 5 bit. Padding bits dapat mengakibatkan ukuran plainteks hasil dekripsi lebih besar daripada ukuran plainteks semula.
Representasi
Dalam Heksadesimal
Pada beberapa algoritma
kriptografi, pesan dinyatakan dalam kode Hex yaitu ;
0000
= 0 0001 = 1 0010 = 2 0011 = 3
0100
= 4 0101 = 5 0011 = 6 0111 = 7
1000
= 8 1011 = 9 1010 = A 1011 = B
1100
= C 1101 = D 1101 = E 1111 = F
Contoh : Plainteks adalah
100111010110 kemudian dibagi menjadi balok 4 bit yaitu :
1001 1101 0110
Maka dalam notasi Hex
adalah 9D6
Operasi
XOR
Operator
biner yang sering digunakan dalam cipher yang yang beroperasi
dalam mode bit adalah XOR atau exclusive-or.
Notasi
matematis untuk opeartor XOR adalah ⊕ (dalam
Bahas C, operator XOR dilambangkan dengan ^).
Operator
XOR diperasikan pada dua bit dengan aturan sebagai berikut:
- 0 ⊕ 0 = 0
- 0 ⊕ 1 = 1
- 1 ⊕ 0 = 1
- 1 ⊕ 1 = 0
Operator
XOR identik dengan penjumlahan modulo 2.
Misalkan a, b, dan c adalah
peubah Boolean. Hukum-hukum yang terkait dengan operator XOR adalah :
- a ⊕ a = 0
- a ⊕ b = b ⊕ a (Hukum komutatif)
- a ⊕ (b ⊕ c) = (a ⊕ b) ⊕ c (Hukum asosiatif)
Operasi
XOR Bitwise
Jika dua rangkaian
dioperasikan dengan XOR, maka operasinya dilakukan dengan meng-XOR-kan setiap
bit yang berkoresponden dari kedua rangkaian bit tersebut.
Contoh : 10011 Å 11001 = 01010 yang dalam hal ini, hasilnya diperoleh sebagai berikut :
1 0 0 1 1
1 1 0 0 1 ⊕
----------------------------------------------------
1 ⊕ 1 0 ⊕ 1 0 ⊕ 0 1⊕ 0 1 ⊕ 1
0 1 0 1 0
Cipher
Dengan XOR
Sama seperti Vigenere
Cipher, tetapi dalam mode bit. Setiap bit plainteks di XOR kan dengan setiap
bit kunci.
- Enkripsi: C = P ⊕ K
- Dekripsi: P = C ⊕ K
Contoh :
Plainteks 01100101 (karakter ‘e’)
Kunci 00110101 ⊕ (karakter ‘5’)
--------------------------------------------------------------------
Cipherteks 01010000 (karakter
‘P’)
Kunci 00110101 ⊕ (karakter ‘5’)
-------------------------------------------------------------------
Plainteks 01100101 (karakter ‘e’)
Jika panjang bit-bit
kunci lebih pendek daripada panjang bit-bit pesan, maka bit-bit kunci diulang
penggunaannya secara periodik (seperti halnya pada Vigenere Cipher).
Contoh:
- Plainteks : 10010010101110101010001110001
- Kunci : 11011011011011011011011011011
- Cipherteks: 01001001110101110001010101010
Sayangnya, algoritma XOR sederhana tidak aman karena cipherteksnya mudah dipecahkan. Panjang kuncinya dapat ditemukan dengan Metode Kasiski.
Kategori
Cipher Berbasis Bit
1.) Cipher Aliran (Stream
Cipher)
Algoritma kriptografi
beroperasi pada plainteks/cipherteks dalam bentuk bit tunggal, yag dalam hal
ini rangkaian rangkaian bit dienkripsikan / dideskripsikan bit per bit. Stream
Chiper atau Stream Encryption merupakan suatu teknik enkripsi data dengan cara
melakukan transformasi dari tiap bit secara terpisah berdasarkan posisi tiap
bit dalam aliran data yang biasanya dikendalikan menggunakan operasi XOR.
Enkripsi aliran data merupakan hasil dari operasi XOR setiap bit plainteks
dengan setiap bit kuncinya. Pada stream chiper bila terjadi kesalahan selama
transisi maka kesalahan pada teks enkripsi penerima akan terjadi tepat ditempat
kesalahan tersebut terjadi. Dalam praktek pertimbangan kesalahan yang mungkin
terjadi sangatlah penting untuk penentuan teknik enkripsi yang akan digunakan.
2.) Cipher Blok (Block
Cipher)
Algoritma kriptografi
beroperasi pada plainteks/cipherteks dalam bentuk blok bit, yang dalam hal ini
rangkaian bit dibagi menjadi blok-blok bit yang panjangnya sudah ditentukan
sebelumnya. Misalnya panjang blok adalah 64 bit, maka itu algoritma enkripsi memperlakukan
8 karakter setiap kali penyandian (1 karakter = 8 bit dalam pengkodean ASCII).
10
SOAL ESSAY BESERTA JAWABAN
1. Jelaskan apa yang
dimaksud dengan kriptografi modern dan bagaimana perbedaannya dengan
kriptografi klasik?
Jawaban:
Kriptografi modern adalah cabang kriptografi yang menggunakan algoritma dan
teknik terbaru untuk mengamankan informasi. Perbedaannya dengan kriptografi
klasik terletak pada penggunaan algoritma yang lebih kompleks dan aman serta
penggunaan komputer dan teknologi modern untuk memproses dan menyimpan data
secara aman.
2. Jelaskan pengertian
dari Kriptografi Modern!
Jawaban:
Kriptografi modern merupakan suatu perbaikan yang mengacu pada kriptografi
klasik. Algoritma kriptografi modern beroperasi pada mode bit, berbeda dengan
mode karakter yang digunakan pada kriptografi klasik. Pada mode bit, informasi
dibuat dalam rangkaian bit biner 0 dan 1.
3. Jelaskan apa yang
dimaksud dengan operasi XOR pada rangkaian bit dalam kriptografi modern!
Jawaban:
Operasi XOR (Exclusive OR) adalah operasi logika pada rangkaian bit yang
menghasilkan output 1 hanya jika salah satu inputnya 1, tetapi bukan keduanya.
Dalam kriptografi modern, operasi XOR sering digunakan dalam berbagai algoritma
enkripsi dan fungsi hash. Misalnya, dalam algoritma enkripsi simetris seperti
AES, operasi XOR digunakan dalam langkah-langkah penggabungan kunci dengan blok
plaintext atau ciphertext.
4. Jelaskan konsep
pergeseran bit (bit shifting) dalam kriptografi modern dan berikan contoh
penggunaannya!
Jawaban:
Pergeseran bit (bit shifting) adalah operasi pada rangkaian bit di mana semua
bit dalam rangkaian tersebut digeser ke kiri atau ke kanan. Dalam kriptografi
modern, pergeseran bit sering digunakan dalam algoritma enkripsi dan fungsi
hash untuk mengubah posisi dan nilai bit dalam data. Contohnya adalah dalam
algoritma SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit), di mana terdapat
langkah-langkah pergeseran bit untuk menghasilkan nilai hash yang unik dari
data input.
5. Jelaskan konsep
operasi logika AND pada rangkaian bit dalam kriptografi modern!
Jawaban:
Operasi logika AND adalah operasi pada rangkaian bit yang menghasilkan output 1
hanya jika kedua inputnya juga bernilai 1, jika salah satu atau kedua input
bernilai 0, maka outputnya akan bernilai 0. Dalam kriptografi modern, operasi
logika AND sering digunakan dalam algoritma enkripsi dan fungsi hash untuk
melakukan manipulasi bit. Misalnya, dalam algoritma RC4 (Rivest Cipher 4),
operasi logika AND digunakan dalam proses menghasilkan kunci stream yang
digunakan untuk mengenkripsi plaintext
6. Diberikan dua
rangkaian bit A = 01100101 dan B = 11011010. Lakukan perhitungan XOR antara A
dan B!
Jawaban:
Perhitungan XOR antara A dan B dilakukan dengan menggabungkan setiap bit dari A
dengan bit yang sesuai dari B, dan menghasilkan rangkaian bit baru yang
merupakan hasil XOR. Berikut adalah perhitungannya:
A = 01100101
B = 11011010
------------------- ⊕
⊕
= 10111111
Jadi, hasil XOR dari A
dan B adalah 10111111
7. Diberikan dua
rangkaian bit A = 10101010 dan B = 11110000. Lakukan perhitungan XOR antara A
dan B!
Jawaban:
Perhitungan XOR antara A dan B dilakukan dengan menggabungkan setiap bit dari A
dengan bit yang sesuai dari B, dan menghasilkan rangkaian bit baru yang
merupakan hasil XOR. Berikut adalah perhitungannya:
A = 10101010
B = 11110000
----------------- ⊕
⊕
= 01011010
Jadi, hasil XOR dari A
dan B adalah 01011010
8. Jelaskan apa yang
dimaksud dengan aliran cipher (stream cipher) dalam kriptografi modern, dan
berikan contoh penggunaannya!
Jawaban:
Aliran cipher (stream cipher) adalah jenis algoritma kriptografi yang melakukan
enkripsi data secara bit per bit atau byte per byte. Algoritma ini menghasilkan
aliran bit yang kemudian dikombinasikan dengan data plaintext menggunakan
operasi XOR untuk menghasilkan ciphertext. Aliran bit ini dihasilkan dari kunci
stream yang biasanya berfungsi sebagai kunci rahasia. Contoh penggunaan aliran
cipher adalah RC4 (Rivest Cipher 4), yang sering digunakan dalam protokol
keamanan seperti WEP (Wired Equivalent Privacy) dan WPA (Wi-Fi Protected
Access).
9. Apa kelebihan dari
aliran cipher (stream cipher) dalam kriptografi modern?
Jawaban
:
Kelebihan aliran cipher
dalam kriptografi modern adalah sebagai berikut:
- Kecepatan: Aliran cipher dapat bekerja dengan cepat karena melakukan enkripsi secara bit per bit atau byte per byte, sehingga cocok untuk mengenkripsi data yang besar dengan efisien.
- Paralelisme: Aliran cipher dapat diimplementasikan secara paralel, memungkinkan pemrosesan simultan pada beberapa bit atau byte, yang meningkatkan kecepatan enkripsi dan dekripsi.
- Ketahanan terhadap serangan differensial: Aliran cipher cenderung lebih tahan terhadap serangan differensial dibandingkan dengan blok cipher.
10. Jelaskan apa yang
dimaksud dengan blok cipher (block cipher) dalam kriptografi modern dan berikan
contoh penggunaannya!
Jawaban: Blok cipher (block cipher) adalah jenis algoritma kriptografi yang melakukan enkripsi dan dekripsi pada blok-blok data dengan ukuran tetap, biasanya dalam bentuk blok bit atau byte. Algoritma ini mengubah blok plaintext menjadi blok ciphertext menggunakan kunci rahasia yang sama untuk setiap blok. Ukuran blok biasanya 64 bit atau 128 bit. Contoh penggunaan blok cipher yang terkenal adalah AES (Advanced Encryption Standard). AES menggunakan blok plaintext dengan ukuran 128 bit dan menghasilkan blok ciphertext yang juga berukuran 128 bit.
Sumber Tugas : https://onlinelearning.uhamka.ac.id/
