Seni Kriptografi

Kriptografi, secara umum adalah ilmu dan seni untuk menjaga kerahasiaan berita [bruce Schneier - Applied Cryptography]. Selain pengertian tersebut terdapat pula pengertian ilmu yang mempelajari teknik-teknik matematika yang berhubungan dengan aspek keamanan informasi seperti kerahasiaan data, keabsahan data, integritas data, serta autentikasi data [A. Menezes, P. van Oorschot and S. Vanstone - Handbook of Applied Cryptography]. Tidak semua aspek keamanan informasi ditangani oleh kriptografi.

Ada empat tujuan mendasar dari ilmu kriptografi ini yang juga merupakan aspek keamanan informasi yaitu :

• Kerahasiaan, adalah layanan yang digunakan untuk menjaga isi dari informasi dari siapapun kecuali yang memiliki otoritas atau kunci rahasia untuk membuka/mengupas informasi yang telah disandi.
• Integritas data, adalah berhubungan dengan penjagaan dari perubahan data secara tidak sah. Untuk menjaga integritas data, sistem harus memiliki kemampuan untuk mendeteksi manipulasi data oleh pihak-pihak yang tidak berhak, antara lain penyisipan, penghapusan, dan pensubsitusian data lain kedalam data yang sebenarnya.
• Autentikasi, adalah berhubungan dengan identifikasi/pengenalan, baik secara kesatuan sistem maupun informasi itu sendiri. Dua pihak yang saling berkomunikasi harus saling memperkenalkan diri. Informasi yang dikirimkan melalui kanal harus diautentikasi keaslian, isi datanya, waktu pengiriman, dan lain-lain.
• Non-repudiasi., atau nirpenyangkalan adalah usaha untuk mencegah terjadinya penyangkalan terhadap pengiriman/terciptanya suatu informasi oleh yang mengirimkan/membuat.

Dalam kriptografi terdapat dua konsep utama yakni enkripsi dan dekripsi. Enkripsi adalah proses dimana informasi/data yang hendak dikirim diubah menjadi bentuk yang hampir tidak dikenali sebagai informasi awalnya dengan menggunakan algoritma tertentu. Dekripsi adalah kebalikan dari enkripsi yaitu mengubah kembali bentuk tersamar tersebut menjadi informasi awal.

Algoritma kriptografi berdasarkan jenis kunci yang digunakan dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu :

·         Algoritma simetris

Dimana kunci yang digunakan untuk proses enkripsi dan dekripsi adalah kunci yang sama

·         Algoritma asimetris

Dimana kunci yang digunakan untuk proses enkripsi dan dekripsi menggunakan kunci yang berbeda.

Sedangkan berdasarkan besar data yang diolah dalam satu kali proses, maka algoritma kriptografi dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu :

·         Algoritma block cipher

Informasi/data yang hendak dikirim dalam bentuk blok-blok besar (misal 64-bit) dimana blok-blok ini dioperasikan dengan fungsi enkripsi yang sama dan akan menghasilkan informasi rahasia dalam blok-blok yang berukuran sama.

·         Algoritma stream cipher

Informasi/data yang hendak dikirim dioperasikan dalam bentuk blok-blok yang lebih kecil (byte atau bit), biasanya satu karakter persatuan persatuan waktu proses, menggunakan tranformasi enkripsi yang berubah setiap waktu.

Berbeda dengan kriptografi klasik yang menitikberatkan kekuatan pada kerahasiaan algoritma yang digunakan (yang artinya apabila algoritma yang digunakan telah diketahui maka pesan sudah jelas "bocor" dan dapat diketahui isinya oleh siapa saja yang mengetahui algoritma tersebut), kriptografi modern lebih menitikberatkan pada kerahasiaan kunci yang digunakan pada algoritma tersebut (oleh pemakainya) sehingga algoritma tersebut dapat saja disebarkan ke kalangan masyarakat tanpa takut kehilangan kerahasiaan bagi para pemakainya.

Berikut adalah istilah-istilah yang digunakan dalam bidang kriptografi :

• Plaintext  (M)  adalah pesan yang hendak  dikirimkan  (berisi  data asli).
• Ciphertext  (C)  adalah pesan ter-enkrip (tersandi) yang merupakan hasil enkripsi.
• Enkripsi (fungsi E) adalah proses pengubahan plaintext menjadi ciphertext.
• Dekripsi (fungsi D) adalah kebalikan dari enkripsi yakni mengubah ciphertext menjadi plaintext, sehingga berupa data awal/asli.
• Kunci adalah suatu bilangan yang dirahasiakan yang digunakan dalam proses enkripsi dan dekripsi.

Kriptografi itu sendiri terdiri dari dua proses utama yakni proses enkripsi dan proses dekripsi. Seperti yang telah dijelaskan di atas, proses enkripsi mengubah plaintext menjadi ciphertext (dengan menggunakan kunci tertentu) sehingga isi informasi pada pesan tersebut sukar dimengerti.

Gambar 2.1 Diagram proses enkripsi dan dekripsi

Peranan kunci sangatlah penting dalam proses enkripsi dan dekripsi (disamping pula algoritma yang digunakan) sehingga kerahasiaannya sangatlah penting, apabila kerahasiaannya terbongkar, maka isi dari pesan dapat diketahui.

Secara matematis, proses enkripsi merupakan pengoperasian fungsi E (enkripsi) menggunakan e (kunci enkripsi) pada M (plaintext) sehingga dihasilkan C (ciphertext), notasinya :

E_e(M) – C

Sedangkan untuk proses dekripsi, merupakan pengoperasian fungsi D (dekripsi) menggunakan d (kunci dekripsi) pada C (ciphertext) sehingga dihasilkan M (plaintext), notasinya :

D_d(C) = M

Sehingga dari dua hubungan diatas berlaku :

D_d(E_e(M)) = M

2. 1. 2 Algoritma Simetris dan Asimetris

2. 1. 2. 1 Algoritma Simetris

Algoritma simetris (symmetric algorithm) adalah suatu algoritma dimana kunci enkripsi yang digunakan sama dengan kunci dekripsi sehingga algoritma ini disebut juga sebagai single-key algorithm.

Gambar 2.2 Diagram proses enkripsi dan dekripsi algoritma simetris

Sebelum melakukan pengiriman pesan, pengirim dan penerima harus memilih suatu suatu kunci tertentu yang sama untuk dipakai bersama, dan kunci ini haruslah rahasia bagi pihak yang tidak berkepentingan sehingga algoritma ini disebut juga algoritma kunci rahasia (secret-key algorithm).

Kelebihan :

·         Kecepatan operasi lebih tinggi bila dibandingkan dengan algoritma asimetrik.

·         Karena kecepatannya yang cukup tinggi, maka dapat digunakan pada sistem real-time

Kelemahan :

·         Untuk tiap pengiriman pesan dengan pengguna yang berbeda dibutuhkan kunci yang berbeda juga, sehingga akan terjadi kesulitan dalam manajemen kunci tersebut.

·         Permasalahan dalam pengiriman kunci itu sendiri yang disebut “key distribution problem”

Contoh algoritma : TwoFish, Rijndael, Camellia

2. 1. 2. 2 Algoritma Asimetris

Algoritma asimetris (asymmetric algorithm) adalah suatu algoritma dimana kunci enkripsi yang digunakan tidak sama dengan kunci dekripsi. Pada algoritma ini menggunakan dua kunci yakni kunci publik (public key) dan kunci privat (private key). Kunci publik disebarkan secara umum sedangkan kunci privat disimpan secara rahasia oleh si pengguna. Walau kunci publik telah diketahui namun akan sangat sukar mengetahui kunci privat yang digunakan.

Gambar 2.3 Diagram proses enkripsi dan dekripsi algoritma asimetris

Pada umumnya kunci publik (public key) digunakan sebagai kunci enkripsi sementara kunci privat (private key) digunakan sebagai kunci dekripsi.

Kelebihan :

·         Masalah keamanan pada distribusi kunci dapat lebih baik

·         Masalah manajemen kunci yang lebih baik karena jumlah kunci yang lebih sedikit

Kelemahan :

·         Kecepatan yang lebih rendah bila dibandingkan dengan algoritma simetris

·         Untuk   tingkat   keamanan   sama,   kunci   yang   digunakan   lebih   panjang dibandingkan dengan algoritma simetris.

Contoh algoritma : RSA, DSA, ElGamal

2. 1. 3 Block Cipher dan Stream Cipher

Jika kita melihat berdasarkan ukuran serta format data yang akan diproses, maka algoritma kriptografi dapat dibagi menjadi dua bagian yang utama yaitu:

·         Block Cipher, algoritma kriptografi ini bekerja pada suatu data yang berbentuk blok/kelompok data dengan panjang data tertentu (dalam beberapa byte), jadi dalam sekali proses enkripsi atau dekripsi data yang masuk mempunyai ukuran yang sama.

·         Stream cipher, algoritma yang dalam operasinya bekerja dalam suatu pesan berupa bit tunggal atau terkadang dalam suatu byte, jadi format data berupa aliran dari bit untuk kemudian mengalami proses enkripsi dan dekripsi.

Pada algoritma penyandian blok (block cipher), plainteks yang masuk akan diproses dengan panjang blok yang tetap yaitu n, namun terkadang jika ukuran data ini terlalu panjang maka dilakukan pemecahan dalam bentuk blok yang lebih kecil. Jika dalam pemecahan dihasilkan blok data yang kurang dari jumlah data dalam blok maka akan dilakukan proses pading (penambahan beberapa bit).

2. 2 Mode Operasi dalam Block Cipher                                                         

\2. 2. 1 Electronic Codebook (ECB)

Pada mode operasi ECB sebuah blok input plaintext dipetakan secara statis ke sebuah blok output ciphertext. Sehingga tiap plaintext yang sama akan menghasilkan ciphertext yang selalu sama pula. Sifat- sifat dari mode operasi ECB :

·         Sederhana dan efisien

• Memungkinkan implementasi parallel
• Tidak menyembunyikan pola plaintext
• Dimungkinkan terjadi adanya active attack.

Skema dari mode operasi ECB dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.4 Skema Mode Operasi ECB

Cipher Block Chaining (CBC)

Pada mode oparasi ini hasil enkripsi dari blok sebelumnya mempengaruhi hasil enkripsi selanjutnya, atau enkripsi sebeluimnya menjadi feedback pada enkripsi blok saat itu., jadi tiap blok ciphertext bergantung bukan hanya pada blok plaintext-nya tapi bergantung pula pada blok-blok plaintext sebelumnya. Sehingga untuk plaintext yang sama, belum tentu menghasilkan ciphertext yang sama pula.

Skema dari mode operasi CBC dapat digambarkan sebagai berikut :

              

      Gambar 2.5 Skema Mode Operasi CBC.

Mula-mula sebelum si pengirim hendak mengirimkan pesannya kepada si penerima, dia terlebih dahulu harus meng-XOR plaintext dengan IV (initialization vector) baru kemudian dienkripsi, setelah itu baru dikirimkan ciphertext pertamanya kepada si penerima. Plaintext ke-2 pun demikian, harus di-XOR terlebih dahulu dengan ciphertext sebelumnya sebelum mengalami proses enkripsi baru kemudian dikirimkan ke si penerima sebagai ciphertext 2 dan seterusnya.

Sifat-sifat dari mode operasi CBC :

·         Lebih aman dari active attacks dibandingkan mode operasi ECB

·         Error pada satu ciphertext dapat berakibat parah

·         Menutupi pola plaintext

·         Implementasi parallel belum diketahui