Perancangan Algoritma Kriptografi Block Cipher 256 Bit ......1 Perancangan Algoritma Kriptografi Block Cipher 256 Bit Berbasis Pola Huruf B, M, E, W Artikel Ilmiah Peneliti: Dervyn

1

Perancangan Algoritma Kriptografi Block Cipher 256 Bit

Berbasis Pola Huruf B, M, E, W

Artikel Ilmiah

Peneliti:

Dervyn A. M. Latupeirissa (672012137)

Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.

Program Studi Teknik Informatika

Fakultas Teknologi Informasi

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

November 2016

2



Artikel Ilmiah

Diajukan kepada


untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Peneliti:

Dervyn A. M. Latupeirissa (672012137)

Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.

Program Studi Teknik Informatika



Salatiga

November 2016

8



Dervyn A. M. Latupeirissa1, Magdalena A. InekePakereng

2



Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia

E-mail: [email protected], [email protected]

2

Abstract Cryptography is the science of maintaining the confidentiality of the data.

Cryptography has important role in securing the data, so that cryptography should be

developed. In this study designed Cryptographic Algorithm Block Cipher 256 Bit Patterns

Based Letters B, M, E, W, which has 20 (twenty) rounds in the encryption process in

which the Plaintext transformed using the substitution tables of S-Box AES and the taking

patterns of Plaintext for each process is using pattern based on letters B, M, E, W.

Cryptographic Algorithm Block Cipher 256 Bit Patterns Based on Letters B, M, E, W can

produce a ciphertext that is random with the Avalanche Effect testing which has reached

50,78125%, so this algorithm can be used as an alternative in security data.

Keywords: Block Cipher, Cryptography, Letters B M E W Pattern, S-Box AES

Abstrak Kriptografi adalah ilmu untuk menjaga kerahasiaan data. Kriptografi sangat

berperan penting dalam mengamankan data, sehingga kriptografi perlu terus

dikembangkan. Dalam penelitian ini dirancang Algoritma Kriptografi Block Cipher 256

Bit Berbasis Pola Huruf B, M, E, W yang memiliki 20 (dua puluh) putaran pada proses

enkripsi dimana Plaintext awal ditransformasi dengan menggunakan tabel substitusi S-

Box AES dan pola pengambilan Plaintext untuk setiap proses menggunakan pola huruf B,

M, E, W. Algoritma Kriptografi Block Cipher 256 Bit Berbasis Pola Huruf B, M, E, W

dapat menghasilkan Ciphertext yang acak dengan pengujian Avalanche Effect yang sudah

mencapai 50,78125% sehingga algoritma ini dapat digunakan sebagai alternatif dalam

pengamanan data.

Kata Kunci: Block Cipher, Kriptografi, Pola Huruf B M E W, S-Box AES

1)Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya

Wacana 2)Staf Pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga

mailto:[email protected]

9

1. Pendahuluan

Seiring berkembangnya teknologi informasi saat ini, keamanan data dalam

proses pengiriman perlu ditingkatkan. Salah satu cara yang sangat membantu

adalah dengan menggunakan teknik enkripsi dan dekripsi data. Teknik

pengamanan data menggunakan enkripsi dan dekripsi dikenal dengan nama

kriptografi, sebagai sebuah ilmu atau seni untuk mengamankan pesan atau data

dengan cara menyamarkan pesan tersebut sehingga hanya dapat dibaca oleh

pengirim dan penerima pesan. Penerapan kriptografi pada komputer dapat

menyamarkan pesan yang berupa file teks, gambar, suara, gambar bergerak dan

lain-lain [1].

Kriptografi adalah ilmu dan seni untuk menjaga kerahasiaan data [2].

Kriptografi sangat berperan penting dalam keamanan informasi saat ini, mulai dari

percakapan melalui telepon genggam, transaksi di bank, sampai aktivasi peluru

kendali pun menggunakan kriptografi [3]. Semakin baik algoritma dan kunci yang

dibuat, semakin baik juga kerahasiaan informasi itu terjaga.

Dalam kriptografi pesan asli yang dimengerti isinya atau maknanya

dinamakan plaintext. Sedangkan pesan yang tidak dimengerti yang merupakan

hasil transformasi dari plaintext disebut ciphertext [4]. Tranformasi artinya suatu

proses yang dilakukan untuk mengubah plaintext tersebut menjadi ciphertext.

Proses ini biasanya disebut dengan proses enkripsi. Sedangkan proses yang

dilakukan untuk mengubah ciphertext menjadi plaintext biasanya disebut dengan

dekripsi [5].

Salah satu algoritma dalam kriptografi adalah algoritma Block Cipher.

Block cipher merupakan algoritma kriptografi simetris yang mengenkripsi satu

block plaintext dengan jumlah bit tertentu dan menghasilkan block ciphertext

dengan jumlah bit yang sama. Pada umumnya, setiap block plaintext yang

diproses berukuran 64 bit. Namun, seiring dengan kemajuan teknologi, ukuran

block plaintext berkembang menjadi 128 bit, 256 bit bahkan menjadi 512 bit [6].

Block cipher mengenkripsi plaintext dan mendekripsi ciphertext secara block per

block (block adalah kumpulan bit), yaitu satu block dienkripsi atau didekripsi per

satuan waktu [1].

Algoritma yang digunakan dalam penelitian ini adalah algoritma block

cipher 256 bit dengan menggunakan pola huruf B, M, E, W dan dikombinasikan

dengan tabel substitusi S-Box dari algoritma kriptografi AES (Advanced

Encryption Standard). Pada penelitian ini block plaintext yang berukuran 256 bit

atau sama dengan 32 byte disubstitusi dengan tabel substitusi S-Box, kemudian

dienkripsi sebanyak 20 putaran dengan menggunakan pola huruf B, M, E, W

sebagai pola pengambilan plaintext. Setiap putaran enkripsi memiliki 4 proses

plaintext dan kunci (key) yang kemudian di-XOR dan menghasilkan block

ciphertext yang akan digunakan untuk putaran selanjutnya. Setelah menghasilkan

ciphertext terakhir pada putaran ke 20, maka dilakukan proses dekripsi untuk

mengembalikan ciphertext akhir menjadi plaintext awal.

10

2. Tinjauan Pustaka

Penelitian sebelumnya digunakan sebagai acuan dalam penelitian yang

dilakukan. Penelitian pertama berjudul “Perancangan Kriptografi Block Cipher

dengan Langkah Kuda” yang membahas tentang kriptografi block cipher dengan

langkah kuda lari dan langkah kuda jalan. Algoritma langkah kuda lari dan

langkah jalan dapat membuktikan bahwa pola ini dapat menghasilkan kriptografi

simetris dan dapat memenuhi lima-tuple (Five-tuple). Penelitian ini dapat

membandingkan proses keacakan dan proses nilai diferensiasi antara KS dengan

AES-128. Hasil perbandingan dengan AES-128, rancangan berbasis langkah kuda

lebih cepat 0.94869906 ms [7].

Penelitian kedua berjudul “Penggunaan Motif Kain Tenun Timor Dan

Linear Congruential Generator (LCG) Dalam Merancang Dan

Mengimplementasikan Algoritma Kriptografi Cipher Block” yang membahas

tentang algoritma Kain Tenun Timor (KTT) dan linear congruential generator

(LCG) sebagai pembangkit kunci. Perancangan algoritma kriptografi berbasis

motif kain tenun timor dan linear congruential generator adalah suatu rancangan

algoritma kriptografi cipher block yang beroperasi dalam bentuk bit, dan termasuk

dalam teknik kriptografi kunci simetris. Hasil dari perancangan algoritma

kriptografi ini dapat digunakan untuk mengenkripsi dan mendekripsi teks yang

kemudian diimplementasikan ke dalam bentuk aplikasi [8].

Penelitian ketiga berjudul “Perancangan Algoritma Kriptografi Block

Cipher 256 Bit Berbasis pada Pola Tuangan Air”. Penelitian ini menjelaskan

tentang pola penuangan air yang dikombinasikan dengan tabel substitusi S-Box

AES pada akhir proses enkripsi yang menghasilkan Ciphertext akhir (C) yang

acak [9].

Berdasarkan penelitian-penelitian yang sudah ada terkait perancangan

algoritma kriptografi simetris block cipher maka dilakukan penelitian yang

berjudul “Perancangan Algoritma Kriptografi Block Cipher 256 Bit Berbasis Pada

Pola Huruf B, M, E, W”. Perbedaan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya

adalah jumlah data yang diproses adalah sebanyak 256 bit dan kombinasi

menggunakan tabel substitusi S-Box AES dimana plaintext awal pada setiap

putaran akan disubstitusi terlebih dahulu dengan tabel substitusi S-Box AES

kemudian dienkripsi dengan pola huruf B, M, E, W sebagai pola pengambilan,

dan juga dibuat kombinasi sebanyak 24 kombinasi yang terdiri dari kombinasi A,

B, C, D yang memiliki masing-masing 6 kombinasi berbeda dan bertujuan untuk

mencari korelasi terendah sebagai pola yang paling optimal.

11

Gambar 1 Skema Dasar Proses Enkripsi-Dekripsi Pada BlockCipher [3].

Misalkan block plaintext (P) yang berukuran n bit

npppP ,,, 21 (1) Block ciphertext (C) maka block C adalah

ncccC ,,, 21 (2) Kunci (K) maka kunci adalah

nkkkK ,,, 21 (3) Sehingga proses enkripsi adalah

CPEk (4) Proses dekripsi adalah

PCDk (C) = P (5)

Sebuah kriptografi dapat dikatakan sebagai suatu teknik kriptografi, harus

melalui uji kriptosistem terlebih dahulu yaitu diuji dengan metode Stinson.

Sebuah sistem akan dikatakan sebagai sistem kriptografi jika memenuhi lima-

tuple (Five tuple) [10]:

1. P adalah himpunan berhingga dari plaintext, 2. C adalah himpunan berhingga dari ciphertext, 3. K merupakan ruang kunci (keyspace), adalah himpunan berhingga dari kunci, 4. Untuk setiap , terdapat aturan enkripsi dan berkorespodensi

dengan aturan dekripsi Setiap dan adalah

fungsi sedemikian hingga ( ( )) untuk setiap plaintext

Untuk menguji nilai algoritma yang dirancang memiliki hasil ciphertext

yang acak dari plaintext maka digunakan Persamaan 6, dimana variable X

merupakan plaintext dan Y merupakan ciphertext.

– ( ) ( )

√ – ( ) – ( ) (6)

12

Dimana:

n = Banyaknya pasangan data X dan Y

Σx = Total jumlah dari variabel X

Σy = Total jumlah dari variabel Y

Σx2

= Kuadrat dari total jumlah variabel X

Σy2

= Kuadrat dari total jumlah variabel Y

Σxy = Hasil perkalian dari total jumlah variabel X dan variabel Y

Panduan umum dalam menentukan kriteria korelasi ditunjukkan pada

Tabel 1. Tabel 1 Kriteria Korelasi [9]

R (-/+) Kriteria Korelasi

0 Tidak ada korelasi

0 – 0,5 Korelasi lemah

0,5 – 0,8 Korelasi sedang

0,8 – 1 Korelasi kuat/erat

1 Korelasi sempurna

3. Metode dan Perancangan Algoritma

Tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini, terdiri dari 5 (lima) tahapan,

yaitu: (1) Pengumpulan Bahan, (2) Analisis Masalah, (3) Perancangan

Kriptografi, (4) Uji Kriptografi, dan (5) Penulisan Laporan.

Gambar 2 Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian pada Gambar 2 dapat dijelaskan sebagai berikut:

Tahap pertama: Identifikasi masalah merupakan tahapan awal dalam melakukan

penelitian untuk melihat masalah-masalah keamanan informasi yang berkaitan

Pengumpulan Bahan

Analisis Masalah

Perancangan Algoritma

Pengujian Algoritma

Penulisan Laporan

13

dengan kriptografi dan akan digunakan sebagai perumusan masalah serta tujuan

dari penelitian ini. Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada

Perancangan Kriptografi Block Cipher 256 Bit Berbasis Pola Huruf B, M, E, W,

yaitu: 1) Plaintext dan kunci dibatasi maksimal 32 karakter; 2) Block-block

menggunakan block 16x16 (256-bit); 3) dalam perancangan kriptografi pola

pengambilan bit pada plaintext berbasis pada pola huruf B, M, E, W. Tahap

kedua: Kajian pustaka dilakukan dengan mengumpulkan referensi dari buku,

jurnal, atau sumber lain yang berguna dalam perancangan kriptografi; Tahap

ketiga: Merancang algoritma kriptografi Block Cipher 256 bit berbasis pola huruf

B, M, E, W, yang dikombinasikan dengan XOR dan menggunakan tabel substitusi

S-Box untuk substitusi bit pada plaintext awal; Tahap keempat: Setelah rancangan

kriptografi dibuat dibutuhkan pengujian algoritma. Pengujian dilakukan dengan

cara manual dimana plaintext diubah ke dalam bit untuk melakukan proses

enkripsi; Tahap kelima: penulisan laporan dari hasil penelitian yang dilakukan

mengenai proses perancangan algoritma kriptografi Block Cipher 256 bit berbasis

pola huruf B, M, E, W. Adapun batasan masalah dalam penelitian ini yaitu: 1)

Proses enkripsi hanya dilakukan pada teks; 2) Pola Huruf B, M, E, W digunakan

pada pola pengambilan bit plaintext; 3) Jumlah plaintext dan kunci dibatasi yaitu

menampung 32 karakter serta proses putaran terdiri dari 20 putaran; 4) Panjang

block adalah 256-bit.

Dalam perancangan algoritma kriptografi Block Cipher 256 bit berbasis

pola huruf B, M, E, W, dilakukan dalam 1 (satu) proses enkripsi dimana plaintext

disubstitusikan menggunakan tabel substitusi S-Box AES terlebih dahulu dan

kemudian dilakukan proses enkripsi. Setiap proses enkripsi terdiri dari 4 (empat)

proses plaintext (P) dan 4 (empat) proses kunci (K) dan dilakukan sebanyak 20

putaran.

14

Gambar 3 Rancangan Alur Enkripsi

Gambar 3 merupakan rancangan alur proses enkripsi. Langkah-langkah

alur proses enkripsi dapat dijelaskan sebagai berikut: a) Menyiapkan plaintext; b)

Mengubah plaintext menjadi biner sesuai dalam tabel ASCII; c) Melakukan

substitusi dari bilangan biner plaintext ke bilangan hexa dengan menggunakan

tabel substitusi S-Box AES yang kemudian akan menghasilkan bilangan biner

untuk Plaintext 1 (P1); d) Dalam rancangan enkripsi plaintext dan kunci melewati

4 (empat) proses pada setiap putaran: 1) Putaran pertama Plaintext 1 (P1)

melakukan transformasi dengan pola huruf ‘B’ sebagai pola pengambilan

plaintext dan di-XOR dengan Kunci 1 (K1) menghasilkan Plaintext 2 (P2); 2)

Plaintext 2 (P2) melakukan transformasi dengan pola huruf ‘W’ sebagai pola

pengambilan plaintext dan di-XOR dengan Kunci 2 (K2) menghasilkan Plaintext

Plaintext (P)

Subtitusi S-Box

P1

P2

P3

P4

K1

K2

K3

K4

Kunci (K)

Ciphertext

Putaran 1

Plaintext (P)

Subtitusi S-Box

P1

P2

P3

P4

K1

K2

K3

K4

Kunci (K)

P5

Putaran 20

15

3 (P3); 3) Plaintext 3 (P3) melakukan transformasi dengan pola huruf ‘E’ sebagai

pola pengambilan plaintext dan di-XOR dengan Kunci 3 (K3) menghasilkan

Plaintext 4 (P4); 4) Plaintext 4 (P4) melakukan transformasi dengan pola huruf

‘M’ sebagai pola pengambilan plaintext dan di-XOR dengan Kunci 4 (K4)

menghasilkan Plaintext 5 (P5); 5) Plaintext 5 (P5) masuk pada putaran kedua

sebagai Plaintext awal (P) dengan alur proses yang sama dengan putaran pertama,

dan tahapan tersebut akan berlanjut sampai putaran ke 20 yang menghasilkan

Ciphertext akhir.

4. Hasil dan Pembahasan

Bagian ini akan membahas secara rinci mengenai perancangan algoritma

kriptografi Block Cipher 256 bit berbasis pola huruf B, M, E, W. Bagian ini juga

akan membahas tentang proses enkripsi dan dekripsi.

Pada perancangan algoritma kriptografi block cipher 256 bit yang berbasis

pada pola huruf B, M, E, W ini, dilakukan 24 kombinasi yang terdiri dari

kombinasi A, B, C, dan D yang di dalamnya terdapat 4 proses plaintext dan 4

proses kunci. Masing-masing kombinasi terdiri dari 6 kombinasi berbeda,

misalnya kombinasi A: A-B-C-D, A-B-D-C, A-C-D-B, A-C-B-D, A-D-B-C, A-D-

C-B, kombinasi B: B-C-D-A, B-C-A-D, B-D-A-C, B-D-C-A, B-A-C-D, B-A-D-

C, dan seterusnya hingga kombinasi D.

Berdasarkan 24 kombinasi tersebut, dicari kombinasi dengan pola yang

paling optimal yaitu kombinasi yang memiliki nilai korelasi yang paling rendah,

yang ditunjukkan dalam Tabel 2.

Tabel 2 Nilai Korelasi Setiap Kombinasi

Kombinasi Nilai Korelasi

A-B-C-D -0,2738841

A-B-D-C -0,0648996

A-C-D-B -0,1043288

A-C-B-D -0,4085639

A-D-C-B -0,1741447

A-D-B-C 0,00552308

B-C-D-A 0,13132261

B-C-A-D -0,0620167

B-D-A-C 0,03699943

B-D-C-A -0,0605758

B-A-C-D 0,17862312

B-A-D-C 0,12512971

C-D-A-B 0,00728983

C-D-B-A -0,4436243

C-A-B-D -0,0126208

C-A-D-B -0,0259342

C-B-D-A 0,06478748

C-B-A-D -0,4578454

D-A-B-C 0,05298948

D-A-C-B 0,11374595

D-B-C-A 0,08817973

D-B-A-C 0,03187632

D-C-A-B 0,17342495

16

D-C-B-A 0,43040603

Nilai korelasi tidak terpaut pada nilai positif dan negatifnya. Nilai korelasi

terbaik adalah yang paling dekat dengan angka 0. Jadi pada Tabel 2 dapat dilihat

bahwa kombinasi dengan nilai korelasi terkecil adalah kombinasi A-D-C-B

dengan nilai korelasi 0,00552308, sehingga pola yang paling optimal yang didapat

dari kombinasi tersebut adalah pola huruf B, W, E, M yang digunakan sebagai

pola pengambilan plaintext pada proses enkripsi, yang dapat dilihat pada Gambar

4.

Gambar 4 Pola Pengambilan Plaintext

Pada Gambar 4 dapat dijelaskan bahwa pola pengambilan plaintext 1 atau

pola A berbentuk sama seperti huruf ‘B’. Setiap kolom yang membentuk huruf B

terdiri dari 16 bit (4x4) yang dihubungkan dengan garis anak panah yang

berwarna kuning dengan titik kuning sebagai titik awal. Proses

pengambilan bit pada kolom yang berbentuk huruf B ini dimulai dari titik hitam

sebagai titik awal pengambilan bit dan diikuti dengan garis anak panah yang

berwanra hitam . Setelah pengambilan 16 bit pada kolom huruf B

pertama selesai, maka dilanjutkan ke kolom berikutnya sesuai dengan garis anak

panah yang ada. Proses ini berlanjut hingga proses pengambilan bit pada plaintext

1 selesai dengan total sebanyak 256 bit. Kemudian dilanjutkan dengan pola huruf

dan arah yang berbeda sesuai pada Gambar 4 untuk proses pengambilan bit pada

plaintext 2, plaintext 3, dan plaintext 4.

Pada bagian sebelumnya sudah dibahas bahwa perancangan algoritma

kriptografi block cipher berbasis pola huruf B, M, E, W ini dilakukan sebanyak 20

putaran untuk proses enkripsi yang masing-masing putaran terdiri dari 4 proses

dan akan menghasilkan ciphertext pada putaran terakhir. Rancangan proses

enkripsi dapat dilihat pada Gambar 5. Pertama, Plaintext (P) dikonversi menjadi

17

ASCII yang kemudian diubah menjadi bilangan biner. Bilangan biner kemudian

dikonversi menjadi bilangan hexa untuk disubstitusikan dengan tabel substitusi S-

Box AES. Setelah disubstitusi, bilangan hexa kembali dikonversi menjadi

bilangan biner yang tentunya berbeda dengan yang sebelumnya. Pada proses 1

plaintext, pemasukan bit dilakukan secara horizontal dari arah kiri ke kanan

hingga memenuhi kolom matriks 16x16. Kemudian pengambilan bit dilakukan

sesuai dengan pola huruf B yang menghasilkan Plaintext 1 (P1). Proses

pemasukan dan pengambilan bit pada kunci berbeda dengan plaintext, karena

proses kunci tanpa melalui substitusi S-Box. Proses 1 kunci memiliki pola yang

berbeda dengan pola plaintext dan akan menghasilkan Kunci 1 (K1). Plaintext 1

(P1) di-XOR dengan Kunci 1 (K1) dan menghasilkan Ciphertext 1 (C1).

Kemudian Ciphertext 1 (C1) digunakan untuk proses selanjutnya dengan pola

yang berbeda tanpa melakukan substitusi S-Box dan akan menghasilkan Plaintext

2 (P2) yang kemudian di-XOR dengan Kunci 2 (K2) dan menghasilkan Ciphertext

2 (C2). Proses ini berlangsung hingga putaran pertama selesai dan menghasilkan

Ciphertext 4 (C4) yang digunakan sebagai Plaintext awal (P) pada putaran ke 2

dan mengikuti proses dan skema yang sama pada putaran yang pertama hingga

putaran yang ke 20 dan akan menghasilkan Ciphertext 4 (C4) yang digunakan

sebagai ciphertext akhir.

18

Gambar 5 Rancangan Proses Enkripsi

Gambar 5 menjelaskan tentang rancangan proses enkripsi pada putaran 1

hingga putaran ke 20 yang akan menghasilkan ciphertext akhir.

Plaintext

ASCII

Biner

S-Box

Proses 1

Pemasukan Bit

Pengambilan Bit

P1

Putaran 1

Kunci

Proses 1

Pemasukan Bit

Pengambilan Bit

K1

C1

Proses 4

Pemasukan Bit

Pengambilan Bit

P4

Proses 4

Pemasukan Bit

Pengambilan Bit

K4

C4

Putaran 20

Ciphertext

19

Gambar 6 Tabel Substitusi S-Box

Sebelum masuk dalam proses pemasukan dan pengambilan bit plaintext,

pertama-tama Plaintext awal (P) melalui sebuah proses transformasi yaitu bit awal

pada plaintext disubstitusikan terlebih dahulu dengan menggunakan tabel

substitusi S-Box yang dapat dilihat pada Gambar 6. Tahap pertama sebelum

substitusi terlebih dahulu mengkonversi nilai bit menjadi bilangan hexa. Cara

pensubstitusian adalah sebagai berikut: misalkan byte yang akan disubstitusi

adalah S[r,c] = xy, dimana xy merupakan nilai digit hexa dari S[r,c], maka hasil

substitusinya dinyatakan dengan S’[r,c] yang adalah nilai yang didapat dari

perpotongan baris x dan kolom y dalam S-Box. Misalkan S[r,c] = 65, maka S’[r,c]

= 45. Setelah melakukan proses substitusi, bilangan hexa kembali dikonversi

menjadi biner yang kemudian dimasukkan ke dalam pola pemasukan plaintext

yang dibahas pada Gambar 7.

Gambar 7 Pola Pemasukan Bit Plaintext 1 (P1)

Gambar 7 menjelaskan proses pemasukan bit plaintext pada proses 1 yang

dilakukan secara horizontal dari arah kiri ke kanan secara berurutan ke bawah.

20

Proses pengambilan bit berbeda dengan proses pemasukan bit, yaitu

menggunakan pola huruf B yang dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8 Pola Pengambilan Bit Plaintext 1 (P1)

Proses pengambilan bit pada matriks dimulai dari kolom 4x4 yang

berbentuk huruf B yang berada di bagian kanan bawah. Setelah itu, pengambilan

bit pada kolom 4x4 berikutnya sesuai dengan arah panah yang ditunjukkan pada

Gambar 8. Hasil pengambilan bit dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9 Hasil Pengambilan Bit Plaintext 1 (P1)

Hasil pengambilan bit Plaintext 1 (P1) diurutkan secara horizontal mulai

dari kiri ke kanan secara berurutan ke bawah. Untuk pemasukan dan pengambilan

bit pada kunci dilakukan dengan pola yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 10.

21

Gambar 10 Pola Pemasukan Dan Pola Pengambilan Bit Kunci 1 (K1)

Alur proses pemasukan bit pada Kunci 1 (K1) sama dengan alur proses

pengambilan bit pada Plaintext 1 (P1), yaitu pada matriks kolom 4x4 dengan titik

kuning sebagai titik awal dan diikuti dengan arah panah berwarna kuning. Pada

kolom 4x4 dalam matriks, bit dimasukkan pertama pada kolom yang memiliki

titik berwarna hitam kemudian diikuti dengan kolom yang dilintasi olah garis arah

panah berwarna hitam. Setelah itu diikuti dengan kolom yang memiliki angka 1,

2, 3 dan 4. Setelah kolom matriks 4x4 pertama telah terisi, maka akan berpindah

pada kolom matriks 4x4 berikutnya sesuai dengan garis arah panah berwarna

kuning. Proses yang sama juga dilakukan untuk pengambilan bit Kunci 1 (K1).

Proses pemasukan bit kunci dapat dilihat pada Gambar 11.

Gambar 11 Pola Pemasukan Bit Kunci 1 (K1)

Pola pemasukan bit kunci pada Gambar 11 dilakukan sesuai dengan pola

pemasukan bit kunci pada proses Kunci 1 (K1), sedangkan pola pengambilan bit

dapat dilihat pada Gambar 12.

22

Gambar 12 Pola Pengambilan Bit Kunci 1 (K1)

Setelah proses pengambilan bit selesai, maka akan didapat hasil

pengambilan bit Kunci 1 (K1) yang dapat dilihat pada Gambar 13.

Gambar 13 Hasil Pengambilan Bit Kunci 1 (K1)

Hasil pengambilan bit Kunci 1 (K1) diurutkan secara horizontal dari arah

kiri ke kanan berurutan ke bawah. Hasil pengambilan bit Kunci 1 (K1) dapat

dilihat pada Gambar 13. Hasil K1 di-XOR dengan P1 dan akan menghasilkan

Ciphertext 1 (C1)

C1 = P1⨁K1 (7)

Pada bagian ini akan dibahas mengenai proses dekripsi. Proses dekripsi

merupakan kebalikan dari proses enkripsi atau suatu proses untuk mengembalikan

ciphertext menjadi plaintext awal. Pada proses dekripsi, pola pengambilan bit

ciphertext berubah menjadi pola pemasukan ciphertext namun memiliki arah yang

berbeda. Dapat dilihat pada Gambar 14.

23

Gambar 14 Pola Pemasukan Ciphertext

Pada kolom 16 bit (4x4) dapat dilihat bahwa garis anak panah yang

berwarna hitam pada pola pemasukan bit ciphertext pada proses dekripsi memiliki

arah yang berlawanan dengan pola pengambilan bit ciphertext pada proses

enkripsi, namun memiliki bentuk atau pola yang sama untuk setiap proses.

Sebelumnya telah dibahas bahwa pola dekripsi merupakan kebalikan dari pola

enkripsi sehingga pola pengambilan ciphertext pada pola enkripsi dijadikan

sebagai pola pemasukan ciphertext pada pola dekripsi, hanya saja arahnya yang

berbeda.

Pada proses dekripsi digunakan kunci dan proses kunci dengan urutan

yang sama dengan yang digunakan pada proses enkripsi, dapat dilihat pada

Gambar 10, Gambar 11, Gambar 12 dan Gambar 13 pada bagian sebelumnya.

24

Gambar 15 Rancangan Proses Dekripsi

Putaran 20

Ciphertext 4

ASCII

BINER

Kunci 4

BINER

Transposisi Terbalik

Pola Pemasukan Plaintext 4

Proses 4

C3

Ciphertext 1 Kunci 1

BINER

Transposisi Terbalik

Pola Pemasukan Plaintext 1

Proses 1

Pola Pengambilan Plaintext 1

HEXA

S-Box

BINER

ASCII

CHAR

Plaintext

Putaran 1

25

Gambar 15 menjelaskan rancangan proses dekripsi dari putaran 20 hingga

putaran 1 yang mengembalikan ciphertext akhir menjadi plaintext awal, dan yang

dikerjakan lebih dulu adalah proses 4 secara berurutan hingga proses 1.

Gambar 16 Transposisi Terbalik Dari Hasil XOR C1 dan K1

Gambar 16 dimisalkan sebagai hasil transposisi bit terbalik dari hasil XOR

C1 dan K1.

Gambar 17 Pola Pemasukan Ciphertext 1 (P1)

Pola pemasukan ciphertext pada proses dekripsi memiliki bentuk yang

sama dengan pola pengambilan ciphertext pada proses enkripsi yaitu berbentuk

huruf B pada setiap bagian kolom 16 bit atau 4x4 yang setiap kolom dihubungkan

secara berurutan menggunakan garis putus-putus berwarna hitam.

26

Gambar 18 Hasil Pemasukan Ciphertext 1 (C1)

Setelah proses pemasukan bit selesai, maka didapat hasil pemasukan bit

plaintext yang ditunjukkan pada Gambar 18.

Gambar 19 Hasil Pengambilan Ciphertext 1 (C1)

Gambar 19 menjelaskan pola pengambilan plaintext yang dilakukan secara

horizontal dari kiri ke kanan secara berurutan dari atas ke bawah.

27

Tabel 3 Algoritma Proses Enkripsi dan Dekripsi

Proses Enkripsi Proses Dekripsi Masukkan Plaintext

Plaintext diubah ke ASCII

ASCII diubah ke BINER

BINER diubah ke HEXA

HEXA disubstitusi menggunakan tabel Substitusi

S-Box AES

Hasil HEXA diubah ke BINER

BINER dimasukan ke kolom P1 menggunakan

pola pemasukan Plaintext 1

Bit P1 ditransposisikan menggunakan pola huruf

B (pola pengambilan plaintext 1)

P1 dan K1 di-XOR menghasilkan C1

C1 diubah ke BINER




W (pola pengambilan plaintext 2)


C2 diubah ke BINER




E (pola pengambilan plaintext 3)


C3 diubah ke BINER

BINER dimasukkan ke kolom P4 menggunakan



M (pola pengambilan plaintext 4)


C4 diubah ke BINER

BINER diubah ke ASCII

Masukkan C4

C4 diubah ke ASCII

ASCII diubah ke BINER

Bit C4 di-XOR dengan K4

Hasil XOR ditransposisikan terbalik

Hasil transposisi ditransposisi kembali menggunakan

pola huruf M dengan arah sebaliknya (pola

pemasukan plaintext 4) menghasilkan P4

Bit P4 ditransposisikan menggunakan pola

pengambilan Plaintext 4 menghasilkan C3




pola huruf E dengan arah sebaliknya (pola







pola huruf W dengan arah sebaliknya (pola







pola huruf B dengan arah sebaliknya (pola



pengambilan Plaintext 1

BINER diubah ke HEXA

HEXA diinvers dengan menggunakan tabel substitusi

S-Box AES

HEXA diubah ke BINER

BINER diubah ke ASCII

ASCII diubah ke CHAR menghasilkan Plaintext

Tabel 3 merupakan algoritma proses enkripsi dan dekripsi dari

perancangan yang dibuat. Proses enkripsi menhasilkan Ciphertext 4 (C4)

sedangkan proses dekripsi menghasilkan Plaintext awal (P).

Algoritma proses Kunci (Key) :

1. Masukkan Kunci 2. Kunci diubah ke ASCII 3. ASCII diubah ke BINER 4. Bit BINER dimasukkan ke kolom K1 menggunakan pola masuk Kunci 1 5. Bit K1 ditransposisikan dengan pola pengambilan Kunci 1

28

6. Hasil transposisi K1 dimasukkan ke kolom K2 menggunakan pola masuk Kunci 2

7. Bit K2 ditransposisikan dengan pola pengambilan Kunci 2 8. Hasil transposisi K2 dimasukkan ke kolom K3 menggunakan pola masuk

Kunci 3

9. Bit K3 ditransposisikan dengan pola pengambilan Kunci 3 10. Hasil transposisi K3 dimasukkan ke kolom K4 menggunakan pola masuk

Kunci 4

11. Bit K4 ditransposisikan dengan pola pengambilan Kunci 4

Pseudocode proses Enkripsi dan Dekripsi, dijelaskan sebagai berikut:

Proses Enkripsi (Program ini dilakukan untuk mengenkripsi data)

Kamus P,K,P1,P2,P3,P4,K1,K2,K3,K4, = integer C1,C2,C3,C4 = integer

Start Putaran = 1 Input P Read P P to ASCII ASCII to BINER BINER to HEXA HEXA substitusi menggunakan S-Box HEXA to BINER Print BINER P Output P C1

29

Print C3 C4

30

Read C1 C1 to ASCII ASCII to BINER P1

31

tetapi jika mendekati 0 maka plaintext dan ciphertext tidak memiliki nilai yang

berhubungan.

Pengujian avalanche effect dilakukan untuk mengetahui perbedaan bit

ciphertext dari setiap putaran dengan cara merubah 1 karakter pada plaintext dari

DISASTER menjadi DISASTEX dengan kunci yang sama SRIRAMSR, dapat

dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5 Hasil Pengujian Avalanche Effect

Putaran Avalanche Effect

1 1,5625

2 6,25

3 19,921875

4 40,234375

5 46,484375

6 39,84375

7 42,1875

8 42,1875

9 43,359375

10 43,359375

11 42,578,125

12 50,78125

13 48,828125

14 45,703125

15 44,140625

16 46,484375

17 46,875

18 45,703125

19 38,28125

20 38,671875

Berdasarkan data pada Tabel 5 dapat dilihat bahwa perubahan 1 karakter

pada plaintext memiliki dampak yang sangat besar terhadap perubahan bit pada

ciphertext setiap putaran.

32

Gambar 14 Grafik Avalanche Effect

Pada data yang ada dalam grafik di atas dapat dilihat bahwa hasil

pengujian avalanche effect tertinggi adalah 50,78125%. Dengan demikian,

perubahan 1 karakter pada plaintext memiliki dampak yang signifikan pada

ciphertext karena nilai avalanche effect sudah mencapai lebih dari 50%.

5. Simpulan

Berdasarkan penelitian dan pengujian terhadap perancangan algoritma

kriptografi block cipher berbasis pola huruf B, M, E, W, maka dapat disimpulkan:

1) pola huruf B, M, E, W dapat digunakan sebagai pola pengambilan plaintext dan

menghasilkan ciphertext yang acak dan jauh berbeda dengan plaintext; 2)

perubahan input pada 1 karakter plaintext sangat berpengaruh pada hasil

ciphertext di setiap putaran; 3) pengujian nilai korelasi pada setiap proses putaran

memiliki hubungan korelasi yang lemah sehingga dapat dikatakan bahwa

perancangan algoritma kriptografi block cipher berbasis pada pola huruf B, M, E,

W dapat menyamarkan plaintext dengan baik; 4) algoritma kriptografi block

cipher 256 bit berbasis pola huruf B, M, E, W terdiri dari 20 putaran untuk setiap

proses enkripsi, dimana setiap putaran terdiri dari 4 proses dan plaintext awal pada

setiap putaran disubstitusi menggunakan tabel substitusi S-Box AES dan mampu

menghasilkan enkripsi yang acak dengan nilai avalanche effect sebesar

50,78125% sehingga dapat diterapkan untuk mengamankan data atau informasi

berupa teks.

0

10

20

30

40

50

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

AVALANCHE EFFECT

AVALANCHE EFFECT

33

6. Daftar Pustaka

[1] http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/55583/5/Chapter%20I.pdf

, diakses pada 17 November 2016.

[2] Schneier, B., 1996, Applied Cryptography, Second Editor, New York:

John Wiley and Sons.

[3] Munir,R., 2006, Kriptografi, Bandung: Informatika

[4] Pakereng, M. A. I., 2010, Kriptografi Dengan Algoritma Genetika,

Salatiga: Widya Sari.

[5] Dipanegara, A., 2011, New Concept Hacking. Jakarta: Agogos Publishig.

[6] https://cryptobounce.wordpress.com/tag/kriptografi-simetrik/, diakses

pada 17 November 2016.

[7] Bili, D. D. Pakereng, M. A. I., Wowor, A.D., 2015, Perancangan

Kriptografi Block Cipher Dengan Langkah Kuda. Salatiga: Jurusan Teknik

Informatika Universitas Kristen Satya Wacana.

[8] Mone, A., Pakereng, M. A. I., Wowor, A. D., 2015, Penggunaan Motif

Kain Tenun Timor Dan Linear Congruential Generator (LCG) Dalam

Merancang Dan Mengimplementasikan Algoritma Kriptografi Cipher

Block. Salatiga : Jurusan Teknik Informatika Universitas Kristen Satya

Wacana.

[9] Tuhumury, F. Pakereng, M. A. I., Wowor, A. D., 2016, Perancangan

Kriptografi Block Cipher Berbasis Pada Pola Tuangan Air. Salatiga:

Jurusan Teknik Informatika Universitas Kristen Satya Wacana.

[10] Stinson, D. R., 1995. Cryptography: Theory and Practice. CRC Press,

Boca Raton, London, Tokyo.
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/55583/5/Chapter%20I.pdfhttps://cryptobounce.wordpress.com/tag/kriptografi-simetrik/

Documents

Perancangan Algoritma Kriptografi Block Cipher 256 Bit ......1 Perancangan Algoritma Kriptografi Block Cipher 256 Bit Berbasis Pola Huruf B, M, E, W Artikel Ilmiah Peneliti: Dervyn