Pertemuan 9 : One-Time Pad Oleh Oktaviani (2103015100)

Nama : Oktaviani Ariyaningsih
NIM : 2103015100
Kelas : 4C

ONE TIME PAD (OTP)

One Time Pad – Cipher yang Tidak Dapat Dipecahkan (Unbreakable Cipher)

Unbreakable cipher merupakan klaim yang dibuat oleh kriptografer terhadap algoritma kriptografi yang dirancangnya. Namun, kebanyakan algoritma yang sudah pernah dibuat orang adalah breakable cipher. Caesar Cipher, Vigenere Cipher, Playfair Cipher, Enigma Cipher, Hill Cipher, dll sudah kadaluarsa karena breakable cipher.

Sebuah Unbreakable Cipher memang benar adanya, bahkan terdapat syarat untuk sebuah Unbreakable Cipher. Syarat untuk sebuah cipher disebut Unbreakable Cipher, yaitu :

1. Kunci harus benar – benar acak (truly random), artinya tidak dapat diprediksi nilainya dan tidak dapat diulang
2. Panjang kunci = panjang plainteks.

Akibat dari 1 dan 2 tersebut adalah plainteks yang sama tidak selalu menghasilkan cipherteks yang sama.

One-Time Pad (OTP)

Satu-satunya algoritma kriptografi sempurna aman (perfect secrecy) sehingga tidak dapat dipecahkan adalah one-time pad (OTP). OTP ditemukan pada tahun 1917 oleh Major Joseph Mauborgne. OTP mengatasi kelemahan pada Vigenere Cipher. Vigenere Cipher mengulang penggunaan kunci secara periodik sehingga mudah ditemukan dengan metode Kasiski. Pada OTP, panjang kunci = panjang plainteks, contoh :

Plainteks: otpadalahcipheryangtidakbisadipecahkan Kunci: trjkdndkdwerylgrgdkopcegyhbdwjbtrfhgvk

One-time pad (pad = kertas bloknot) berisi deretan huruf-huruf kunci yang dibangkitkan secara acak. Pengirim dan penerima pesan memiliki salinan (copy) pad yang sama. Satu pad hanya digunakan sekali (one-time) saja untuk mengenkripsi pesan itulah mengapa dinamakan one-time pad. Sekali pad telah digunakan, ia dihancurkan supaya tidak dipakai kembali untuk mengenkripsi pesan yang lain sehingga menyulitkan kriptanalisis.

Aturan enkripsi dan dekripsi yang digunakan persis sama seperti pada Vigenere Cipher, bedanya tidak ada perulangan kunci secara periodik.

• Enkripsi: ci = (pi + ki ) mod 26
• Dekripsi: pi = (ci – ki ) mod 26

Contoh 1

Plainteks: onetimepad

Kunci: tbfrgfarfm

Misalkan A = 0, B = 1, …, Z = 25.

cipherteks: HOJKOREGHP

yang dalam hal ini diperoleh sebagai berikut:

• (o + T) mod 26 = H
• (n + B) mod 26 = O
• (e + F) mod 26 = J, dst

Contoh 2

Plainteks: nantimalamsayatunggukamudidepanwarungkopi

Kunci: gtrskncvbrwpoatqljfmxtrpjsrzolfhtbmaedpvy

Cipherteks: TTELSZCGBDOPMAMKYPLGHTDJMAUDDLSDTSGNKNDKG

Kunci untuk OTP harus seluruhnya acak dan sepanjang pesan.

Bagaimana jika kunci diambil dari teks yang panjang (misalnya tulisan di dalam novel, buku, berita, dan sebagainya)?

1. Ini bukan lagi OTP (sebab tulisan di buku/novel/berita bukan acak)
2. Tidak menghasilkan perfect secrecy
3. Dapat dipecahkan

Kunci di dalam OTP hanya dipakai sekali dan tidak pernah digunakan kembali. Bagaimana jika kunci dipakai untuk kedua kalinya?

1. Ia bukan lagi one-time pad, tetapi two-time pad
2. Tidak aman

One-Time Pad (OTP) Tidak Dapat Dipecahkan

OTP tidak dapat dipecahkan karena beberapa alasan, pertama Kunci acak + plainteks yang tidak acak = cipherteks yang seluruhnya acak. Kedua, hanya terdapat satu kunci yang memetakan plainteks ke cipherteks, begitu juga sebaliknya. Mendekripsi cipherteks dengan beberapa kunci berbeda dapat menghasilkan plainteks yang bermakna, sehingga kriptanalis kesulitan menentukan plainteks mana yang benar.

Contoh 3

Misalkan kriptanalis mencoba kunci : LMCCAWAAZD

Untuk mendekripsi cipherteks : HOJKOREGHP. Plainteks yang dihasilkan: SALMONEGGS.

Bila ia mencoba kunci: ZDVUZOEYEO Plainteks yang dihasilkan: GREENFIELD.

Hal ini akan membuta Kriptanalis menjadi bingung. Contoh ini menunjukkan bahwa untuk sembarang plainteks dan cipherteks hanya ada satu kunci yang memetakannya satu sama lain.

Contoh Penggunaan OTP

Perang dingin antara AS dan Uni Soviet (tahun 1940):

• agen spionase Uni Soviet membawa kunci one-time pad ke AS
• pesan-pesan rahasia dienkripsi dengan OTP dan dikirim dari AS
• di Uni Soviet, kunci OTP yang sama digunakan untuk mendekripsi cipherteks

Kelemahan OTP

• Meskipun OTP menawarkan keamanan yang sempurna, tetapi ia tidak umum digunakan dalam aplikasi praktis (aplikasi komersil maupun aplikasi lainnya). Alasan:

1. Tidak mangkus, karena panjang kunci = panjang pesan. Makin panjang pesan, makin besar ukuran kuncinya. Butuh komputasi yang berat untuk membangkitkan milyaran karakter-karakater yang benar-benar acak. 
2. Karena kunci dibangkitkan secara acak, maka ‘tidak mungkin’ pengirim dan penerima membangkitkan kunci yang sama secara bersamaan.

• OTP hanya dapat digunakan jika tersedia saluran komunikasi kedua yang cukup aman untuk mengirim kunci. 
• Saluran kedua ini tidak boleh sama dengan saluran untuk mengirim pesan.
• Saluran kedua ini umumnya lambat dan mahal (misalnya lewat jalur darat, memakai kurir terpercaya dan tidak bisa dikenali).

10 SOAL ESSAY BESERTA DENGAN JAWABAN

1. Jelaskan apa itu One-Time Pad (OTP) atau Unbreakable Cipher.

Jawaban: One-Time Pad (OTP) atau Unbreakable Cipher adalah metode kriptografi yang menggunakan kunci acak dengan panjang yang sama dengan teks terang (plaintext) yang akan dienkripsi. Kunci ini hanya digunakan satu kali dan tidak pernah diulang untuk enkripsi lainnya.

2. Bagaimana cara kerja One-Time Pad dalam mengenkripsi pesan?

Jawaban: One-Time Pad mengenkripsi pesan dengan cara melakukan operasi XOR (exclusive OR) antara setiap bit dari teks terang dengan setiap bit dari kunci. Setelah itu, hasil XOR tersebut akan menjadi teks sandi (ciphertext).

3. Apa kelebihan utama dari One-Time Pad dibandingkan dengan metode kriptografi lainnya?

Jawaban: Kelebihan utama dari One-Time Pad adalah keamanannya yang sangat tinggi. Jika kunci yang digunakan benar-benar acak dan hanya digunakan sekali, tidak ada metode kriptografi lainnya yang dapat membongkarnya atau menemukan pola di dalamnya.

4. Apa yang terjadi jika kunci yang digunakan pada One-Time Pad digunakan kembali?

Jawaban: Jika kunci pada One-Time Pad digunakan kembali, keamanan metode ini akan rusak. Pada saat itu, pesan dapat dengan mudah ditemukan melalui analisis statistik atau serangan lainnya.

5. Bagaimana cara memastikan kunci One-Time Pad benar-benar acak?

Jawaban: Kunci One-Time Pad harus dihasilkan menggunakan proses yang benar-benar acak, seperti penggunaan generator angka acak fisik atau algoritma kriptografi yang terbukti aman. Penggunaan kunci yang tidak acak dapat membuat metode ini rentan terhadap serangan.

6. Apa yang dimaksud dengan "unbreakable" dalam Unbreakable Cipher?

Jawaban: "Unbreakable" dalam Unbreakable Cipher mengacu pada ketidakmungkinan untuk membongkar atau memecahkan pesan yang dienkripsi dengan metode ini tanpa memiliki kunci yang benar.

7. Apa yang terjadi jika terjadi kesalahan saat mengirimkan pesan yang dienkripsi menggunakan One-Time Pad?

Jawaban: Jika terjadi kesalahan saat mengirimkan pesan yang dienkripsi dengan One-Time Pad, maka pesan yang diterima akan menjadi tidak terbaca atau tidak dapat dipulihkan. Setiap kesalahan pada satu bit pesan akan menyebabkan kesalahan pada bit yang sesuai pada pesan yang diterima.

8. Bagaimana kunci One-Time Pad bisa digunakan untuk mendekripsi pesan yang dienkripsi?

Jawaban: Kunci One-Time Pad digunakan untuk mendekripsi pesan dengan melakukan operasi XOR antara teks sandi (ciphertext) dan kunci yang sama. Hasil XOR ini akan mengembalikan pesan ke bentuk teks terang semula.

9. Apakah One-Time Pad dapat digunakan secara praktis dalam komunikasi sehari-hari? Jelaskan alasannya!

Jawaban: Meskipun One-Time Pad memiliki keamanan yang tinggi, penggunaannya tidak praktis dalam komunikasi sehari-hari. Distribusi kunci yang aman dan penggunaan kunci yang sangat panjang menjadi tantangan dalam skala yang besar, terutama dalam lingkungan digital yang membutuhkan pertukaran pesan secara cepat.

10. Apa peran utama One-Time Pad dalam sejarah kriptografi?

Jawaban: One-Time Pad memiliki peran penting dalam sejarah kriptografi karena merupakan salah satu metode pertama yang dianggap "unbreakable" atau tidak dapat dipecahkan. Konsep One-Time Pad membantu mengilhami pengembangan metode kriptografi yang lebih kompleks dan aman.

Sumber Tugas : https://onlinelearning.uhamka.ac.id/