Advanced Encryption Standard

(AES) 256

Abstrak

Kegiatan menyimpan data dan mengirim data menggunakan layanan internet menuntut

penggguna membangun dan merancang arsitektur jaringan keamanan yang baik. Data merupakan

kegiatan yang penting dalam pemanfaatan teknologi dalam organisasi apapun. Keamanan data yang

disimpan merupakan faktor penting bagi organisasi dalam menghadapi persaingan yang semakin lama

semakin beresiko, dimana data proses kerja dan administrasi organisasi disimpan dan akan diolah

menjadi informasi yang penting dan bersifat rahasia bagi perkembangan organisasi. Kebutuhan untuk

bertahan dan terus berkembang sebuah organisasi yang memanfaatkan teknologi informasi harus

menggunakan metode kriptografi penyandian data yaitu enkripsi terhadap informasi yang di kirimkan

maupun data yang tersimpan. Perkembangan algoritma pun semakin ramai setelah HAS dianggap tidak

layak, maka dikembangkan lah Algoritma AES dalam dunia pengkodean. Aes bekerja pada platform

SLL. Algoritma AES mengamankan data yang tersimpan dalam perangkat penyimpanan data, sehingga

tidak mudah hilang maupun di manfaatkan oleh orang-orang yng tidak bertanggung jawab. algoritma

AES (Advanced Encryption Standard) atau Rijndael sebagai salah satu metode kriptografi. Algoritma ini

diketahui sangat unggul dalam pengenkripsian dan pendekripsian data. AES digunakan dalam berbagai

penyandian. Salah satunya adalah untuk penyandian sandi-lewat yang digunakan pada aplikasi

pengompresian data.

Pendahuluan

Enkripsi ialah proses mengamankan suatu informasi dengan membuat informasi tersebut tidak

dapat dibaca tanpa bantuan pengetahuan khusus. Dikarenakan enkripsi telah digunakan untuk

mengamankan komunikasi di berbagai negara, hanya organisasi-organisasi tertentu dan individu yang

memiliki kepentingan yang sangat mendesak akan kerahasiaan yang menggunakan enkripsi.

Di pertengahan tahun 1970-an, enkripsi kuat dimanfaatkan untuk pengamanan oleh sekretariat

agen pemerintah Amerika Serikat pada domain publik, dan saat ini enkripsi telah digunakan pada

sistem secara luas, seperti Internet e-commerce, jaringan Telepon bergerak dan ATM pada bank.

Enkripsi dapat digunakan untuk tujuan keamanan, tetapi teknik lain masih diperlukan untuk membuat

komunikasi yang aman, terutama untuk memastikan integritas dan autentikasi dari sebuah pesan.

Contohnya, Message Authentication Code (MAC) atau digital signature. Penggunaan yang lain yaitu

untuk melindungi dari analisis jaringan komputer.

Pembahasan

DES dianggap sudah tidak aman lagi karena dengan perangkat keras khusus kuncinya bisa

ditemukan dalam beberapa hari. Maka National Institute of Standards and Technology (NIST), sebagai

agensi Departemen Perdagangan AS mengusulkan kepada Pemerintah Federal AS untuk sebuah

standard kriptografi yang baru.

NIST mengadakan sayembara terbuka untuk membuat standard algoritma kriptografi yang baru

sebagai pengganti DES, dengan beberapa persyaratan tentang algoritma yang baru tersebut. Standard

yang tepilih nantinya akan diberi nama Advanced Encryption Standard (AES)

Ada 15 proposal algoritma yang telah diajukan, konfrensi umum pun dilakukan untuk menilai

kelayakan algoritma tersebut. Setelah proses yang cukup lama pada bulan Agustus 1998, NIST memilih

5 finalis yang didasarkan pada aspek keamanan algoritma, kemangkusan (efficiency), fleksibilitas, dan

kebutuhan memori (penting untuk embedded system). Finalis tersebut adalah:

1. Rijndael (dari Vincent Rijmen dan Joan Daemen – Belgia, 86 suara)

2. Serpent (dari Ross Anderson, Eli Biham, dan Lars Knudsen – Inggris, Israel, dan

Norwegia, 59 suara).

3. Twofish (dari tim yang diketuai oleh Bruce Schneier – USA, 31 suara)

4. RC6 (dari Laboratorium RSA – USA, 23 suara)

5. MARS (dari IBM, 13 suara)

Pada bulan Oktober 2000, NIST mengumumkan untuk memilih Rijndael (dibaca: Rhine-doll),

dan pada bulan November 2001, Rijndael ditetapkan sebagai AES, dan diharapkan Rijndael menjadi

standard kriptografi yang dominan paling sedikit selama 10 tahun.

Panjang kunci yang dikenal adalah AES-128, AES-192, dan AES-256

Garis besar Algoritma Rijndael yang beroperasi pada blok 128-bit dengan kunci 128-bit adalah sebagai

berikut (di luar proses pembangkitan round key):

1. AddRoundKey: melakukan XOR antara state awal (plainteks) dengan cipher key. Tahap ini

disebut juga initial round.

2. Putaran sebanyak Nr – 1 kali. Proses yang dilakukan pada setiap putaran adalah :

a. SubBytes: substitusi byte dengan menggunakan tabel substitusi (S-box).

b. ShiftRows: pergeseran baris-baris array state secara wrapping.

c. MixColumns: mengacak data di masing-masing kolom array state.

d. AddRoundKey: melakukan XOR antara state sekarang round key.

3. Final round: proses untuk putaran terakhir:

a. SubBytes

b. ShiftRows

c. AddRoundKey

Transformasi Subtitusi Byte

Dalam operasi ini, setiap byte yang akan dienkripsi disubtitusikan dengan nilai byte lain dengan

menggunakan S-box. S-box dibuat dari multiplicative inverse dari angka yang diberikan dalam

Rijndael’s finite field yang kemudian ditransformasikan dengan affine transformation :

Hasilnya kemudian di-xor dengan 9910 atau 0x6316 atau 11000112. Operasi matriks dengan

xor ini ekuivalen dengan persamaan: b’i = bi b(i+4)mod8 b(i+5)mod8 b(i+6)mod8 b(i+7)mod8 ci

dengan b’, b, dan c adalah array 8 bit dan nilai c adalah 01100011.

Proses tersebut menghasilkan masing-masing nilai dari elemen tabel S-box yang hasilnya

sebagai berikut :

Seperti yang telah diketahui sebelumnya, AES merupakan algoritma simetri, yang berarti tabel

subtitusi yang dibutuhkan untuk mengenkripsi berbeda dengan untuk mendekripsi. Untuk acuan

tersebut, digunakanlah tabel S-box inversi sebagai berikut

Sebagai contoh, input yang akan dienkripsikan adalah

95 95 08 194f 6b 5c 6ec8 89 80 26fc 75 4e 6cDengan menggunakan S-box, hasil dari operasi ini adalah :

2a 2a 30 d4

84 7f 4a 9f

e8 a7 cd f7

b0 9d 2f 50

Jika hasil tersebut ingin dikembalikan ke nilai semula sebelum operasi, nilai-nilainya dapat

disubtitusikan dengan menggunakan tabel S-box inversi. Operasi transformasi subtitusi byte pada

proses enkripsi dan dekripsi tidak dilakukan pada putaran pertama. Operasi ini hanya dilakukan pada

putaran kedua hingga terakhir.

Transformasi Pergeseran Baris

Pada operasi ini, byte-byte pada setiap baris digeser secara memutar dengan pergeseran yang

berbeda dari tiap-tiap baris. Setiap baris digeser dengan aturan tertentu untuk jenis panjang blok yang

berbeda. Baris pertama blok untuk semua jenis panjang blok (128, 196, dan 256 bit) tidak digeser. Baris

kedua untuk semua jenis panjang blok digeser 1 ke kiri. Pergeseran baris ketiga dan keempat untuk

panjang blok 128 dan 196 bit berbeda dengan 256 bit. Pada panjang blok 128 dan 196 bit, baris ketiga

digeser ke kiri sebanyak dua kali dan baris keempat digeser ke kiri sebanyak tiga kali. Pada panjang

blok 256 bit, baris ketiga digeser ke kiri sebanyak tiga kali dan baris keempat digeser ke kiri sebanyak

empat kali. Untuk lebih jelasnya, proses tersebut dapat dilihat sebagai berikut :

Sebagai contoh, hasil operasi ini terhadap input yang nilainya adalah output dari hasil operasi

subtitusi byte sebelumnya adalah sebagai berikut :

2a 2a 30 d4

7f 4a 9f 84

cd f7 e8 a7

50 b0 9d 2f

Transformasi Percampuran Kolom

Transformasi ini mengoperasikan blok pada masing masing kolomnya. Setiap kolom

diperlakukan sebagai four-term polynomial dengan cara Galois Field (GF) (28) dan dimodulokan

dengan x tetap a(x) [3], yaitu a(x) = {03}x3 + {01}x2 + {01}x + {02}

Hal ini dapat dituliskan sebagai perkalian matriks sebagai berikut.:

s'(x) = a(x) s(x)

dengan c adalah letak kolom, sehingga hasilnya :

s’0,c = ({02}•s0,c) ({03}•s1,c)

s’0,c = s0,c ({02}•s1,c) ({03}•

s’0,c = s0,c s1,c ({02}•s2,c) ({03}

s’0,c = ({03}•s0,c) s1,c s2,c

Jika hasil perkalian memiliki lebih dari 8 bit, bit yang lebih tidak begitu saja dibuang. Hasil

tersebut di dengan 1000110112 [5]. Sebagai contoh, perkalian 11001010 dengan 11 dengan GF(2

sebagai berikut :

11001010

11

-------------- *

11001010

11001010

---------------- xor

101011110

100011011

---------------- xor

1000101

Nilai 1000101 merupakan hasil dari perkalian tersebut. Misalnya, jika dalam transfomasi ini

input yang dipakai adalah hasil dari operasi pergeseran baris sebelumnya, hasil yang diperoleh adalah

sebagai berikut :

48 cd af ac

c8 0c ab 1a

24 5e d8 74

6c b8 06 fa

Transformasi ini dapat diilustrasikan sebagai berikut :

Operasi transformasi ini tidak digunakan dalam putaran terakhir, baik untuk enkripsi maupun dekripsi.

Transformasi Penambahan Kunci

Dalam operasi transformasi ini, digunakanlah upakunci untuk masing-masing putaran yang

berasal dari kunci utama dengan menggunakan jadwal kunci Rijndael (Rijndael’s key schedule

upakunci tersebut sama dengan ukura diproses. Upakunci tersebut kemudian di blok input sehingga

diperoleh hasilnya Sebagai contoh, jika inputnya adalah :

a3 c5 08 08

78 a4 ff d3

00 ff 36 36

28 5f 01 02

dan diperoleh upa kunci

36 8a c0 f4

ed cf 76 a6

08 a3 b6 78

31 31 27 6e

Maka, hasilnya adalah

a6 34 1a 00

24 dd f1 0e

62 a8 73 cf

48 b9 5d 61

Putaran

Jumlah putaran pengoperasian blok input untuk setiap macam panjang blok berbeda jumlah putaran

untuk proses enkripsi dan dekripsi tetap sama. Proses enkripsi dan dekripsi dapat digambarkan sebagai

berikut :

Algoritma Rijndael mempunyai 3 parameter :

1. plaintext : array yang berukuran 16-byte, yang berisi data masukan.

2. ciphertext : array yang berukuran 16-byte, yang berisi hasil enkripsi.

3. key : array yang berukuran 16-byte, yang berisi kunci ciphering (disebut juga cipher key)

AES 256

Aes 256 merupakan algoritma rijndael yang memiliki 14 putaran dengan tingkat kompeksitas

2119. Untuk aes 128, dengan panjang kunci 128-bit, maka terdapat sebanyak 2 128= 3,4 x 10 38

kemungkinan kunci. Jika komputer tercepat dapat mencoba 1 juta kunci setiap detik, maka akan

dibutuhkan waktu 5,4 x 10 24 tahun untuk mencoba seluruh kunci. Jika tercepat yang dapat mencoba 1

juta kunci setiap milidetik, maka dibutuhkan waktu 5,4 x 10 18 tahun untuk mencoba seluruh kunci.

Bagaimana Keamanan AES 256-bit

AES adalah FIPS (Federal Information Processing Standard) bersertifikat dan ada saat ini

tidak diketahui non-brute force serangan langsung terhadap AES (kecuali beberapa saluran sisi waktu

serangan pada pengolahan AES yang tidak layak lingkungan melalui jaringan dan ini tidak berlaku bagi

SSL pada umumnya). Pada kenyataannya, AES keamanan cukup kuat untuk mendapatkan sertifikasi

untuk digunakan oleh pemerintah AS untuk informasi rahasia.

Desain dan kekuatan dari semua panjang kunci algoritma AES (yaitu, 128, 192 dan 256) yang

cukup untuk melindungi informasi rahasia ke tingkat RAHASIA. TOP SECRET informasi akan

memerlukan penggunaan baik 192 atau 256 panjang kunci. Pelaksanaan AES dalam produk yang

ditujukan untuk melindungi sistem keamanan nasional dan atau informasi harus ditinjau dan

disertifikasi oleh NSA sebelum akuisisi dan menggunakan mereka. "(Lynn Hathaway, Juni 2003 -

referensi.) Jika Anda memiliki pilihan metode enkripsi, 256-bit AES adalah metode untuk memilih.

Alternatif untuk AES

Ada banyak alternatif cipher yang dapat digunakan dalam SSL dan TLS. The "berikutnya yang

paling aman" sandi yang umum digunakan adalah "128-bit RC4". Ini adalah sandi yang sangat cepat,

tetapi tunduk pada berbagai jenis serangan. Sebagai contoh, pada akal WEP enkripsi nirkabel sangat

miskin adalah cara yang menggunakan enkripsi RC4. Bahkan WPA keamanan nirkabel yang

menggunakan RC4 yang menunjukkan tanda-tanda ketidak tepatan.

Enkripsi RC4 dirasakan sangat lemah oleh sebagian besar peneliti keamanan dan tidak

direkomendasikan untuk digunakan. Namun demikian, masih "terbaik kedua" untuk AES dalam daftar

umum digunakan cipher dan banyak digunakan.

Bagaimana penyandian dipilih dalam sesi SSL atau TLS

Secara umum, ketika sebuah klien SSL, seperti program email atau web browser,

menghubungkan ke server dan ingin menggunakan SSL atau TLS, client server mengirimkan daftar

enkripsi cipher yang mendukung. Server kemudian berjalan melalui daftar , dalam rangka, dan memilih

pertandingan pertama itu juga mendukung. Biasanya, klien daftar perintah dengan metode yang paling

aman pertama, sehingga metode yang paling aman yang didukung oleh para klien dan server yang

dipilih. Kadang-kadang, memerintahkan klien daftar berdasar kriteria lain untuk membuat kompromi

antara keamanan dan kecepatan; hal ini dapat mengakibatkan sub-optimal sandi yang dipilih.

Paling modern dan email web server yang mendukung enkripsi SSL, seperti LuxSci.com 's

server, dukungan berbagai macam teknik enkripsi yang kuat sepanjang jalan sampai dengan 128-bit

RC4 dan 256-bit AES. Mereka menyediakan berbagai, bukan hanya satu benar-benar baik metode,

sehingga pengguna yang telah tua atau rusak perangkat lunak masih dapat mengambil keuntungan dari

enkripsi, meskipun itu lebih lemah dari seharusnya. Selain itu, sebagian besar perusahaan yang

menyediakan jasa keamanan tidak mengijinkan penggunaan teknik yang dianggap adalah "terlalu

lemah" dan yang dapat dengan sangat mudah rusak (seperti yang lama "nilai ekspor sandi" yang

digunakan untuk berada di lazim digunakan). Jadi, jika Anda tersambung ke layanan yang memiliki

reputasi baik memberikan lebih dari SSL atau TLS, jenis enkripsi yang akan digunakan adalah hampir

pasti ditentukan oleh program (misalnya program email atau web browser).

Serangan pada AES

Serangan itu merupakan kunci yang terkait-serangan (yang berarti bahwa dua kunci memiliki

hubungan tertentu, seperti bahwa mereka hanya berbeda oleh beberapa bit) pada putaran dengan

pengurangan versi AES-256. Hal ini di 11 dari total 14 ronde di AES-256.

Serangan baru ini adalah kelemahan dalam jadwal kunci AES, tetapi sebagai Bruce telah

mengatakan, kami telah mencurigai kelemahan dalam AES sejak tahun 2000.

Serangan tidak mempengaruhi AES-128 sama sekali.

Ini bukan pertama kalinya kami melihat serangan terhadap cipher standar. Sebagai contoh, pemerintah

AS telah sandi Cakalang 31 dari 32 putaran rusak pada tahun 1999 dan putaran terakhir itu masih

terputus. . Sementara para kriptografer terkenal yang menyerang untuk hal yang lebih baik, bukan lebih

buruk, ini tidak berarti bahwa AES-256 akan pernah mendapatkan sepenuhnya rusak.

Penutup

AES terbukti kebal menghadapi serangan konvensional (linear dan diferensial attack) yang

menggunakan statistik untuk memecahkan sandi. Kesederhanaan AES memberikan keuntungan berupa

kepercayaan bahwa AES tidak ditanami trapdoor. Namun, kesederhanaan struktur AES juga membuka

kesempatan untuk mendapatkan persamaan aljabar AES yang selanjutnya akan diteliti apakah

persamaan tersebut dapat dipecahkan. Bila persamaan AES dapat dipecahkan dengan sedikit pasangan

plaintext / ciphertext, maka riwayat AES akan berakhir. AES didesain dengan sangat hati-hati dan baik

sehingga setiap komponennya memiliki tugas yang jelas.

AES memiliki sifat cipher yang diharapkan yaitu : tahan menghadapi analisis sandi yang

diketahui, fleksibel digunakan dalam berbagai perangkat keras dan lunak, baik digunakan untuk fungsi

hash karena tidak memiliki weak(semi weak) key, cocok untuk perangkat yang membutuhkan key

agility yang cepat, dan cocok untuk stream cipher.

Algoritma AES (Advanced Encryption Standard) atau Rijndael merupakan algoritma simetri

yang sangat cocok dipakai untuk berbagai keperluan yang berkaitan dengan kriptografi saat ini.

Algoritma ini banyak dipakai untuk keperluan penyandian. Salah satunya adalah untuk penyandian

sandi-lewat untuk file kompresi. Algoritma ini tentu saja sangat sesuai dengan berbagai aplikasi

kompresi, yang pada pembahasan di atas menggunakan kompresi zip, sehingga dapat digunakan di

berbagai merk aplikasi kompresi.

Daftar Pustaka

http://webmail.informatika.org/~rinaldi/Matdis/2008-2009/Makalah2008/Makalah0809-090.pdf

http://puslit2.petra.ac.id/ejournal/index.php/jte/article/viewFile/17452/17369 (jurnal elektro)

http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips197/fips-197.pdf

http://www.ittelkom.ac.id/library/index.php

http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Encryption_Standard_process

http://www.aescrypt.com/aes_file_format.html

http://www.informatika.org/~rinaldi/Kriptografi/2006-2007/Makalah1/Makalah1-055.pdf

(kriptanalisis)