Perancangan Kriptografi Block Cipher berbasis Pola Dribbling Practice
Rizky Restu Fauzi 1), Theophilus Wellem.2)
Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50771, Indonesia
Email : [email protected]1), [email protected]2) Riwayat artikel:
Recieved: 09-08-2021 Revised: 30-10-2021 Accepted: 25-11-2021 Abstract
Block cipher is a technique in modern cryptography used to encrypt/decrypt digital data by dividing messages into data blocks and then encrypting or decrypting the data on a block-by-block basis. Currently, there are many block ciphers that are designed either for general usage or for specific-purposes (e.g. lightweight block cipher used in low-power devices). This study aims to design a block cipher based on dribbling practice patterns as a new variation of existing block ciphers, providing more choices of block ciphers to be used for data confidentiality. The principles of block cipher design, such as substitution box, XOR operation, Feistel network, and key transposition, are applied in designing this block cipher. The avalanche effect (AE) value and the correlation value between the input plaintext and the output ciphertext are used as the metrics in evaluating the designed block cipher. The testing results show that an AE value of 54.687% is achieved when a character in the input plaintext changes. Therefore, there are significant changes in the resulting ciphertext when the input plaintext is slightly changed. Furthermore, the correlation value of 0.247 is obtained between the tested plaintext and the ciphertext. Thus, a low correlation between the plaintext dan the ciphertext is achieved. Consequently, it will be difficult to obtain the plaintext back based on the resulting ciphertext.
Keywords: cryptography, block cipher, dribbling practice pattern, substitution box, avalanche effect.
Abstrak
Block cipher merupakan salah satu teknik dalam kriptografi modern yang digunakan untuk melakukan enkripsi/dekripsi pada data digital dengan membagi pesan menjadi blok-blok data dan melakukan enkripsi/dekripsi pada tiap blok. Saat ini terdapat berbagai block cipher yang didesain baik untuk digunakan secara umum pada aplikasi keamanan data, maupun untuk digunakan pada aplikasi yang spesifik (misalnya, block cipher untuk peralatan dengan resource komputasi yang terbatas). Penelitian ini bertujuan untuk merancang suatu block cipher berbasis pada pola dribbling practice sebagai variasi dari block cipher yang telah ada, sehingga menyediakan pilihan baru block cipher yang dapat digunakan untuk keamanan data. Dalam perancangan block cipher ini, diterapkan prinsip-prinsip dalam desain block cipher seperti, kotak substitusi (substitution box), operasi XOR, jaringan
Feistel, dan transposisi kunci. Nilai avalanche effect (AE) dan nilai korelasi antara plaintext dan ciphertext digunakan sebagai ukuran (metric) dalam pengujian terhadap block cipher yang dirancang. Hasil pengujian block cipher menghasilkan nilai AE sebesar 54.687% jika terdapat perubahan satu karakter pada input plaintext, sehingga sedikit perubahan pada plaintext akan mengubah ciphertext yang dihasilkan secara signifikan. Selanjutnya, nilai korelasi antara plaintext dan ciphertext yang diperoleh adalah 0.247 (korelasi rendah) sehingga sangat sulit untuk memperoleh kembali plaintext dari ciphertext yang dihasilkan.
Kata kunci: kriptografi, cipher blok, pola dribbling practice, substitution box, avalanche effect.
Pendahuluan
Teknik-teknik dalam kriptografi telah banyak digunakan dalam berbagai aplikasi dalam keamanan komunikasi data digital, misalnya untuk melakukan enkripsi/dekripsi pada data yang dikomunikasikan antar pengirim dan penerima agar data tersebut tidak dapat diketahui oleh pihak lain (confidentiality), membuat tanda tangan digital (digital signature), melakukan otentikasi terhadap pengirim data (authentication), dan memeriksa integritas data (data integrity checking) [1].
Dalam hal menyediakan keamanan terhadap data yang dipertukarkan dalam suatu komunikasi, algoritma-algoritma yang digunakan dalam kriptografi terdiri dari dua proses, yaitu enkripsi dan dekripsi. Proses enkripsi merupakan teknik untuk mengubah data asli (plaintext) menjadi data samar (ciphertext) yang telah teracak sedemikian rupa hingga sulit dimengerti oleh pihak lain, sedangkan proses dekripsi merupakan proses yang mengubah kembali data samar (ciphertext) menjadi data asli (plaintext). Proses enkripsi maupun dekripsi dapat menggunakan kunci (key) yang sama atau kunci yang berbeda, tergantung pada jenis kriptografi yang digunakan, yaitu kriptografi simetri atau kriptografi kunci publik.
Pada pemrosesan terhadap data digital, algoritma untuk melakukan enkripsi atau dekripsi dibagi menjadi dua kategori, yaitu cipher alir (stream cipher) dan cipher blok (block cipher). Pada model stream cipher, proses enkripsi dan dekripsi dilakukan bit per bit, sedangkan pada model block cipher, pemrosesan data dilakukan dengan membagi pesan menjadi blok-blok data dengan panjang tertentu, kemudian enkripsi dan dekripsi dilakukan pada setiap blok [1]. Block cipher juga memiliki beberapa mode operasi seperti electronic code book (ECB), cipher block chaining (CBC) dan cipher feedback (CFB) yang menerapkan proses enkripsi secara bertahap. Selain itu terdapat juga pemanfaatan cipher berulang (iterated cipher), jaringan Feistel, dan S-box dalam rancangan block cipher sehingga memberikan hasil enkripsi yang kuat. Block cipher telah digunakan dalam berbagai aplikasi terutama pada protokol-protokol jaringan yang membutuhkan koneksi terenkripsi. Salah satu contoh block cipher yang populer adalah Advanced Encryption Standard (AES) yang merupakan standar untuk enkripsi data elektronik [2].
Dalam perancangan suatu block cipher, salah satu sifat atau karakteristik yang diharapkan adalah avalanche effect (AE), di mana suatu perubahan kecil pada input (plaintext) dapat menghasilkan perubahan yang sangat signifikan pada output (ciphertext)-nya, sehingga membuat proses kriptanalisis menjadi sulit. Suatu block cipher yang berkualitas harus memiliki AE yang baik. Penelitian sebelumnya [3]–
[5] menunjukkan bahwa perancangan block cipher dengan pola-pola tertentu dapat menghasilkan AE yang baik.
Penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi teknik perancangan block cipher menggunakan pola-pola tertentu dan merealisasikan rancangan block cipher yang berbasis pada pola dribbling practice. Pola dribbling practice dipilih karena pola ini memiliki langkah-langkah yang acak, sehingga dapat memberikan keacakan bit yang handal pada setiap blok data. Pada block cipher yang dirancang, penerapan pola dribbling practice pada proses enkripsi plaintext berupaya meningkatkan nilai keacakan pada setiap bit, sedangkan pada bit-bit kunci digunakan proses transposisi bit sebagai pembeda dari alur pemrosesan plaintext.
Selain itu, proses substitusi menggunakan tabel s-box AES juga diterapkan dalam block cipher ini. Selanjutnya, penelitian ini juga membandingkan nilai AE yang dicapai oleh pola dribbling practice dengan hasil yang diperoleh pada penelitian- penelitian sebelumnya.
Kajian Pustaka
Block cipher merupakan teknik dalam kriptografi modern yang bekerja dengan cara membagi plaintext menjadi beberapa blok bit, yang kemudian dienkripsi menggunakan kunci menjadi blok-blok bit ciphertext. Ukuran blok telah umumnya telah ditentukan sebelumnya, misalnya, menggunakan ukuran 64-bit atau 128-bit. Proses enkripsi maupun dekripsi dilakukan menggunakan operasi XOR yang menjadi perantara plaintext, ciphertext dan kunci [6]. Secara umum, skema dari suatu block cipher ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1 Skema Dasar Proses Enkripsi dan Dekripsi pada Block Cipher
Proses enkripsi dan dekripsi pada Gambar 1 dapat dijelaskan menggunakan persamaan (1) sampai (5), yaitu [1]:
Blok Plaintext (P) yang memiliki ukuran 𝑛𝑛 bit
𝑃𝑃 = (𝑝𝑝1,𝑝𝑝2,𝑝𝑝3, … ,𝑝𝑝𝑛𝑛) (1) Blok Ciphertext (𝐶𝐶) yang membentuk blok 𝐶𝐶
𝐶𝐶 = (𝑐𝑐1,𝑐𝑐2,𝑐𝑐3, … ,𝑐𝑐𝑛𝑛) (2) Blok Kunci (𝐾𝐾) yang membentuk blok 𝐾𝐾
𝐾𝐾= (𝑘𝑘1,𝑘𝑘2,𝑘𝑘3, … ,𝑘𝑘𝑛𝑛) (3) Proses enkripsi menggunakan rumus
𝐸𝐸𝑘𝑘(𝑃𝑃) =𝐶𝐶 (4)
Proses dekripsi menggunakan rumus
𝐷𝐷𝑘𝑘(𝐶𝐶) =𝑃𝑃(𝐶𝐶) = 𝑃𝑃 (5)
dimana 𝑃𝑃 adalah plaintext, yang merupakan himpunan berhingga yang berupa teks asli (karakter ASCII), 𝐶𝐶 adalah ciphertext, yang merupakan himpunan berhingga yang berupa hasil enkripsi dari plaintext, 𝐾𝐾 adalah himpunan berhingga blok kunci (keyspace). Untuk setiap 𝑘𝑘 ∈ 𝐾𝐾, maka terdapat 𝐷𝐷𝑘𝑘∈ 𝐸𝐸 dan 𝐸𝐸𝑘𝑘 ∈ 𝐷𝐷. Setiap 𝑒𝑒𝑘𝑘 ∶ 𝑃𝑃 → 𝐶𝐶 dan 𝑑𝑑𝑘𝑘 ∶ 𝐶𝐶 → 𝑃𝑃, berlaku 𝑑𝑑𝑘𝑘�𝑒𝑒𝑘𝑘(𝑥𝑥)�=𝑥𝑥 untuk setiap plaintext 𝑥𝑥 ∈ 𝑃𝑃 [3].
Pada suatu block cipher diharapkan perubahan pada satu bit input dapat mengakibatkan perubahan lebih dari satu bit pada setiap proses dalam alur enkripsi plaintext. Hasil dari perubahan ini disebut dengan avalanche effect (AE) yang dirumuskan pada persamaan (6) [7].
𝐴𝐴𝐸𝐸= jumlah perubahan bit
total keseluruhan bit x 100% (6)
Korelasi digunakan untuk mengukur intensitas hubungan antara dua variabel dan menemukan bentuk hubungan antara dua variabel. Korelasi bersifat kuantitatif. Tingkat korelasi antara dua variabel disebut sebagai koefisien korelasi.
Untuk mengetahui lemah atau kuatnya korelasi antar dua variabel dapat dilihat dari koefisien korelasinya, yang dapat diklasifikasikan seperti pada Tabel 1.
Tabel 1 Klasifikasi Tingkat Koefisien Korelasi Koefisien Korelasi Tingkat Korelasi
0,00 – 0,199 Sangat rendah 0.20 – 0.399 Rendah 0,40 – 0,599 Sedang 0,60 – 0,799 Kuat 0,80 – 1,000 Sangat kuat
Korelasi dalam kriptografi digunakan untuk mengetahui dan mengukur hubungan antara plaintext dan ciphertext. Secara umum koefisien korelasi (𝑟𝑟) dapat dirumuskan pada persamaan (7) [8].
𝑟𝑟= 𝑛𝑛.∑𝑥𝑥.𝑦𝑦−(∑𝑥𝑥)(∑𝑦𝑦)
�(𝑛𝑛∑(𝑥𝑥2)−(∑𝑥𝑥)2)(𝑛𝑛∑(𝑦𝑦2)−(∑𝑦𝑦)2) (7) dimana 𝑥𝑥 = kode ASCII plaintext, 𝑦𝑦 = kode ASCII ciphertext, dan 𝑛𝑛 = panjang plaintext.
Operasi XOR merupakan salah satu operasi yang umum digunakan dalam proses enkripsi dan dekripsi pada suatu block cipher. Operasi bitwise XOR didefinisikan sebagai: 0 ⊕ 0 = 0, 0 ⊕ 1 = 1, 1 ⊕ 0 = 1, 1 ⊕ 1 = 0 [9]. Selain operasi XOR, suatu block cipher juga sering menggunakan substitution box (s-box) atau kotak substitusi. S-box pada block cipher digunakan untuk melakukan substitusi nilai dengan tujuan menyamarkan hubungan antara kunci dan ciphertext. Block cipher yang dirancang dalam pada penelitian ini menggunakan tabel s-box AES seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Setiap bit pada suatu array state 𝑆𝑆, misalnya 𝑆𝑆[𝑟𝑟,𝑐𝑐] =𝑥𝑥𝑦𝑦, dimana “𝑥𝑥𝑦𝑦” adalah bilangan heksadesimal dari nilai 𝑆𝑆[𝑟𝑟,𝑐𝑐], maka nilai subtitusinya akan diganti oleh 𝑆𝑆′[𝑟𝑟,𝑐𝑐] yang merupakan elemen dari tabel s-box yang menjadi perpotongan antara baris 𝑥𝑥 dan kolom 𝑦𝑦 [1]. Sebagai contoh, 𝑆𝑆[0,0] = 42, maka 𝑆𝑆′[0,0] = 2𝐶𝐶 [10].
Gambar 2 S-Box AES
Pada penelitian ini digunakan pola dribbling practice dalam proses pengacakan pada plaintext. Dribbling practice merupakan suatu teknik dasar dalam olahraga (misalnya, basket atau sepakbola) yang digunakan untuk mengasah keahlian seorang pemain dalam menggiring bola. Secara umum terdapat menggiring bola dapat dilakukan dengan pola lurus atau berkelok. Pola berkelok mempunyai gerakan yang lebih acak dibandingkan pola lurus. Gambar 3
menunjukkan salah satu contoh pola dribbling practice yang mengikuti pola berkelok [11].
Gambar 3 Pola Dribbling Practice Penelitian sebelumnya (Related Work)
Beberapa penelitian terdahulu yang berkaitan dengan penelitian ini di antaranya dijelaskan sebagai berikut. Dafid [12] mengimplementasikan algoritma CRYPTON [13] yang merupakan symmetric block cipher 128-bit. CRYPTON melakukan proses pada blok data berukuran 128-bit dalam bentuk 4x4 byte array.
Round transformation dari CRYPTON terdiri dari empat langkah dan 12 putaran untuk proses enkripsinya. Mode operasi yang disimulasikan adalah ECB dan CBC.
Penelitian berikutnya oleh Guntoro dan Pakereng [4] merancang block cipher bedasarkan pola ikan berenang pada proses substitusi bit-nya. Block cipher ini melakukan proses pada blok data berukuran 64-bit. Satu putaran (round) pada proses enkripsi dan dekripsi menggunakan s-box dan jaringan Feistel. Terdapat 15 putaran dalam proses enkripsi dan dekripsi. Paliama dan Wowor [5] merancang block cipher 64-bit memanfaatkan formasi permainan sepak bola sebagai pola pengacakan pada plaintext. Proses enkripsi dan dekripsi mempunyai 12 putaran.
Pada penelitian [14] dikembangkan block cipher 256-bit menggunakan pola formasi Futsal 1-2-1 pada tahap transposisi dalam proses enkripsi. Transposisi diterapkan pada plaintext maupun kunci. Penggunaan metode transposisi dilakukan 3 tahap pada plaintext serta kunci dengan pola formasi Futsal 1-2-1 yang kemudian akan saling di XOR-kan guna mendapatkan ciphertext. Blok cipher 64-bit menggunakan pola batik Ceplok Yogyakarta dirancang pada penelitian [15].
Metode Penelitian
Tahapan penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4. Tahap pertama merupakan identifikasi masalah, dimana dalam tahap ini diidentifikasi apa yang menjadi permasalahan penelitian ini, sehingga dirancang suatu block cipher yang berbasis pada pola dribbling practice. Selain itu terdapat juga beberapa hal penting yang menjadi batasan pada rancangan block cipher dalam penelitian ini, antara lain:
1) Batasan maksimal dari karakter plaintext dan kunci hanya sampai pada delapan
karakter, 2) Perancangan kriptografi block cipher ini menggunakan blok 8x8 dengan blok-blok dari setiap bit yang berjumlah 64-bit, 3) Metode yang digunakan adalah pola dribbling practice. Tahap kedua yang dilakukan adalah mengumpulkan bahan yang akan digunakan sebagai dasar pola perancangan. Selain itu juga dikumpulkan beberapa penelitian terdahulu yang berkaitan dengan penelitian ini untuk memperoleh algoritma baru dalam teknik kriptografi block cipher. Tahap ketiga adalah melakukan perancangan, yang terdiri dari perancangan block cipher menggunakan pola dribbling practice dan merancang enkripsi dan dekripsi dengan blok 8x8 dari pola yang sudah ditentukan sebelumnya. Tahap keempat merupakan tahap pengujian block cipher yang telah diimplementasikan. Pengujian dilakukan dengan mengganti satu karakter pada plaintext dan kemudian akan dihitung nilai korelasi antara plaintext dan ciphertext serta nilai AE. Tahap kelima merupakan tahap penulisan laporan penelitian mengenai block cipher berbasis pola dribbling practice yang telah dirancang.
Gambar 4 Tahapan Penelitian Hasil dan Pembahasan
Bagian ini membahas hasil penelitian tentang perancangan block cipher berbasis pola dribbling practice dan selanjutnya hasil ini akan diuji sebagai suatu variasi baru dari block cipher yang telah ada. Seperti yang telah diutarakan
sebelumnya, Gambar 3 menunjukkan alur pola dribbling practice yang akan diterapkan pada input plaintext dalam rancangan block cipher pada penelitian ini.
Selanjutnya, pada Gambar 5 ditunjukkan alur penyusunan setiap bit pada input plaintext dari kiri secara horizontal. Penyusunannya dilakukan secara mendatar dimulai dari kiri ke kanan dengan bit yang berjumlah 8 per karakter. Sebagai contoh, misal barisan bit dari karakter “A” adalah 01000001, maka penyusunannya adalah (𝑝𝑝1=”0”, 𝑝𝑝2=”1”, ..., 𝑝𝑝8=”1”).
Gambar 5 Alur Penyusunan Bit
Gambar 6 menunjukkan susunan bit 8x8 yang berjumlah 64-bit setelah pola dribbling practice diterapkan. Karena penyusunan bit dilakukan secara horizontal, maka enkripsi yang semula mempunyai urutan bit (𝑝𝑝1,𝑝𝑝2,𝑝𝑝3, … ,𝑝𝑝8) menjadi (𝑝𝑝1,𝑝𝑝16,𝑝𝑝17, … ,𝑝𝑝64), dan seterusnya pada baris-baris berikutnya. Pada block cipher yang dirancang, penerapan pola dribbling practice ini dilakukan setelah input plaintext diproses dengan s-box (menggunakan s-box dari AES).
Gambar 6 Bit Berpola Dribbling Practice
Dalam block cipher ini digunakan kunci blok 8x8 dengan total 64-bit yang sama jumlahnya dengan bit pada plaintext. Bit-bit kunci diproses dengan melakukan pergeseran bit dari setiap baris blok sesuai pola tertentu. Pola pergeseran bit yang diterapkan pada kunci ditunjukkan pada Gambar 7. Sebagai contoh pada baris pertama bilangan biner dari karakter “D” = 01000100 menjadi 00010001, sedangkan pada baris kedua misalkan bilangan biner dari karakter “E” = 01000101 menjadi 01010001.
p1 p16 p17 p32 p33 p48 p49 p64
p15 p2 p31 p18 p47 p34 p63 p50
p3 p14 p19 p30 p35 p46 p51 p62
p13 p4 p29 p20 p45 p36 p61 p52
p5 p12 p21 p28 p37 p44 p53 p60
p11 p6 p27 p22 p43 p38 p59 p54
p7 p10 p23 p26 p39 p42 p55 p58
p9 p8 p25 p24 p41 p40 p57 p56
Gambar 7 Alur Pergeseran Bit Kunci
Gambar 8 menunjukkan alur proses enkripsi pada block cipher yang dirancang. Pertama, plaintext dimasukkan sesuai kode ASCII, kemudian dikonversikan menjadi bilangan biner dan hexadecimal. Tahap 1 dimulai dengan proses substitusi menggunakan tabel s-box. Hasil dari proses substitusi menggunakan s-box dilanjutkan pada Tahap 2 yaitu dengan memasukkan bit sesuai pola dribbling practice yang menghasilkan P1. Bersamaan dengan pemrosesan terhadap plaintext, pada alur kunci dilakukan proses memasukkan kunci yang dikonversikan menjadi biner dan hexadecimal, kemudian dilakukan tahap pergeseran bit kunci dengan proses transposisi berdasarkan pola dribbling practice yang menghasilkan K1. Selanjutnya, P1 di XOR-kan dengan K1 menghasilkan C1.
Kedua, C1 diproses dengan s-box pada Tahap 3 dan hasil dari s-box diproses dengan memasukkan pola dribbling practice pada setiap bit di Tahap 4 yang menghasilkan P2. Pada K1 dilakukan proses transposisi yang menghasilkan K2 dan di XOR-kan dengan P2 menghasilkan C2.
Ketiga, C2 diproses dengan s-box pada Tahap 5 dan hasil dari s-box akan diproses dengan memasukkan pola dribbling practice pada setiap bit di Tahap 6 yang menghasilkan P3. Pada K2 dilakukan proses transposisi yang menghasilkan K3 dan di XOR-kan dengan P3 menghasilkan C3.
Keempat, C3 diproses dengan s-box pada Tahap 7 dan hasil dari s-box akan diproses dengan memasukkan pola dribbling practice pada setiap bit di Tahap 8 yang menghasilkan P4. Pada K3 dilakukan proses transposisi yang menghasilkan K4 dan di XOR-kan dengan P4 menghasilkan C4.
Terakhir, C4 diproses dengan s-box pada Tahap 9 dan hasil dari s-box akan diproses dengan memasukkan pola dribbling practice pada setiap bit di Tahap 10 yang menghasilkan P5. Pada K4 dilakukan proses transposisi yang menghasilkan K5 dan di XOR-kan dengan P5 menghasilkan ciphertext.
Pada alur proses dekripsi, dimulai dari ciphertext yang di-XOR-kan dengan K5 menghasilkan P5 lalu diproses memasukan setiap bit sesuai pola dribbling practice hasilnya akan diproses lagi dengan s-box yang akan menghasilkan C4, dan begitu seterusnya.
Gambar 8 Alur Proses Enkripsi
Untuk melakukan pengujian terhadap kriptografi block cipher yang telah dirancang ini, dilakukan perubahan satu karakter pada input plaintext. Sebagai contoh, plaintext yang digunakan sebelumnya adalah “ATTACKER” dengan kunci:
“DEFENDER”, selanjutnya diubah menjadi “ATBACKER” dengan kunci yang sama. Pengujian dilakukan dengan mengamati perubahan dari setiap bit, dimana terjadi perubahan satu karakter “T” menjadi “B”, untuk selanjutnya dihitung AE dan nilai korelasinya. Tabel 2 menunjukkan hasil dari proses enkripsi pada setiap tahap menggunakan plaintext “ATTACKER”, sedangkan Tabel 3 merupakan hasil dari proses enkripsi pada setiap tahap dengan perubahan satu karakter pada plaintext, yaitu “ATBACKER”.
Tabel 2 Hasil Plaintext “ATTACKER”
Tahap Hexadesimal Char
Plaintext 41545441434B4552 ATTACKER 1 832020831AB36E00 ƒ ƒ³n 2 942922040E898A68 ”)"‰Šh C1 85783B5537989FFC …x;U7˜Ÿü
3 97BCE2FC9A46DBB0 —¼âüšFÛ°
4 AA1974E55BE2BEE3 ªtå[â¾ã C2 EE4D10B1BFA6EAC6 îM±¿¦êÆ
5 28E3CAC8082487B4 (ãÊÈ$‡´
6 62908520A98B72A3 b… ©‹r£
C3 738514353A9A23EA s…5:š#ê 7 8F97FA9680B82687 —ú–€¸&‡
8 E9B27318F449A2EA é²sôI¢ê C4 ADF7355DBA0DE7B8 ÷5]ºç¸
9 9568964CF4D7946C •h–Lô×”l 10 AE0C1DF704D77548 ®÷×uH Ciphertext BF5D04A63DC660DC ¿]¦=Æ`Ü
Tabel 3 Hasil Plaintext “ATBACKER”
Tahap Hexadesimal Char
Plaintext 41544241434B4552 ATBACKER 1 83202C831AB36E00 ƒ ,ƒ³n 2 942922042E998A68 ”)".™Šh C1 85783B5517889FFC …x;UˆŸü
3 97BCE2FCF0C4DBB0 —¼âüðÄÛ°
4 AA1D7CE553E2B6E3 ª|åSâ¶ã C2 EE4918B1B7A6E2C6 îI±·¦âÆ 5 283BADC8A92498B4 (;È©$˜´
6 6280A5A0E99B1233 b€¥ é›3 C3 739534B57A8A437A s•4µzŠCz
7 8F2A18D5DA7E1ADA *ÕÚ~Ú 8 988E149FBFC89F62 ˜ŽŸ¿ÈŸb C4 DCCB52DAF18CDA30 ÜËRÚñŒÚ0
9 861F0057A1645704 †W¡dW
10 D8A15F8050499605 Ø¡_€PI–
Ciphertext C9F046D169588391 ÉðFÑiXƒ‘
Tabel 4 merupakan hasil pengujian nilai korelasi (𝑟𝑟) yang diperoleh dari penerapan rumus (7) antara plaintext dengan hasil dari setiap tahap pada proses enkripsi. Rata-rata nilai korelasi yang diperoleh adalah -0,130505517, sehingga dapat disimpulkan bahwa ciphertext yang dihasilkan oleh block cipher yang dirancang mempunyai nilai korelasi sangat rendah terhadap plaintext (berdasarkan Tabel 1). Hasil akhir korelasi antara plaintext dengan ciphertext adalah 0,247 yang dapat diartikan bahwa hubungan antara plaintext dengan hasil akhir ciphertext
adalah rendah (plaintext dan ciphertext tidak memiliki keterkaitan). Dalam hal ini, akan sangat sulit untuk mendapatkan atau menerka plaintext dari ciphertext-nya.
Tabel 4 Hasil Pengujian Nilai Korelasi Tahap Nilai Korelasi
1 -0,400348313 2 0,103019898 C1 0,600271307 3 -0,437878952 4 -0,180359414 C2 -0,186858094 5 -0,274801824 6 -0,302295774 C3 0,255704798 7 -0,07755703 8 -0,00788399 C4 -0,398959599
9 -0,529993078 10 -0,367529544 Ciphertext 0,247886855
Gambar 9 menunjukkan hasil pengujian nilai AE pada setiap tahapan proses enkripsi dimana terdapat perubahan satu karakter pada plaintext (dari ATTACKER menjadi ATBACKER). Setiap perubahan bit pada kedua plaintext tersebut dalam tahapan proses enkripsi diamati dan dihitung jumlahnya. Jumlah total perubahan bit pada proses enkripsi antara kedua plaintext selanjutnya dibagi dengan total jumlah keseluruhan bit yaitu 64 bit, dan hasilnya dikalikan dengan 100% untuk memperoleh nilai persentase Avalanche Effect. Bilamana perubahan satu karakter pada plaintext dapat mengubah paling sedikit setengah (atau 50%) dari total keseluruhan bit, maka hasilnya dapat dikatakan baik. Dalam pengujian ini (mengubah dari ATTACKER menjadi ATBACKER), diperoleh perubahan sebanyak 35 bit dari total 64 bit dengan nilai AE sebesar 54,687%.
Hasil perbandingan antara nilai AE yang diperoleh pada penelitian ini dengan penelitian-penelitian sebelumnya ditunjukkan pada Gambar 10. Terlihat bahwa block cipher berbasis pola dribbling practice yang dirancang pada penelitian ini memiliki persentase AE yang lebih tinggi pada tahap akhir terbentuknya ciphertext, yaitu sebesar 54,687%. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa nilai keacakan setiap bit pada ciphertext yang dihasilkan oleh block cipher dengan pola dribbling practice lebih tinggi bila dibandingkan block cipher yang menggunakan pola-pola lain pada penelitian-penelitian sebelumnya. Pola ikan berenang [4]
mempunyai nilai AE sebesar 51,562%, pola Rangku Alu [3] mempunyai nilai AE sebesar 46,88%, dan pola permainan bola [5] hanya memperoleh nilai AE sebesar 3,125%.
Gambar 9 Hasil Pengujian AE
Gambar 10 Perbandingan nilai AE dengan penelitian sebelumnya.
Simpulan
Artikel ini membahas perancangan block cipher berbasis pola dribbling practice sebagai suatu variasi baru dari berbagai block cipher yang telah ada. Dalam merancang block cipher ini, telah diterapkan teknik-teknik yang penting seperti jaringan Feistel, s-box, dan cipher berulang. Hasil pengujian terhadap block cipher yang dirancang menunjukkan bahwa pola dribbling practice dapat meningkatkan keacakan bit yang ditunjukkan oleh nilai AE sebesar 54,687%, di mana lebih dari setengah dari jumlah total bit berubah. Nilai AE yang diperoleh juga lebih besar
0 10 20 30 40 50 60
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Persentase
Tahap Proses
Avalanche Effect
P. Dribbling Practice P. Ikan Berenang P. Permainan Bola P. Rangku Alu
Proses 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
P. Dribbling Practice 3,125 3,125 3,125 9,375 6,25 6,25 26,56 14,062 14,062 46,875 46,875 46,875 54,687 54,687 54,687 P. Ikan Berenang 9,375 18,75 43,75 45,312 50 53,125 50 50 45,312 45,312 48,437 40,625 48,437 45,312 51,562 P. Permainan Bola 3,125 3,125 3,125 3,125 3,125 3,125 3,125 3,125 3,125 3,125 3,125 3,125
P. Rangku Alu 48,44 46,88 43,75 56,25 48,44 51,56 51,56 53,13 46,88 46,88
dibandingkan dengan beberapa penelitian sebelumnya. Selain itu, diperoleh nilai korelasi sebesar 0,247 yang artinya plaintext dengan ciphertext mempunyai korelasi yang rendah sehingga proses kriptanalisis dapat menjadi lebih sulit. Untuk pengembangan lebih lanjut, jumlah putaran pada proses enkripsi dari block cipher yang dirancang dapat ditambah (pada penelitian ini dibatasi hanya 15 tahap), sehingga meningkatkan keamanan dari block cipher ini.
Daftar Pustaka
[1] R. Munir, Kriptografi, 2nd ed. Bandung: Informatika, 2019.
[2] ISO/IEC, “ISO/IEC 18033-3:2010 Information technology — Security techniques — Encryption algorithms — Part 3: Block ciphers,” 2010.
https://www.iso.org/standard/54531.html.
[3] P. B. T. Kumbara and M. A. I. Pakereng, “Perancangan Teknik Kriptografi Block Cipher Berbasis Pola Permainan Tradisional Rangku Alu,” J. Tek.
Inform. dan Sist. Inf., vol. 5, no. 2, pp. 189–200, 2019, doi:
10.28932/jutisi.v5i2.1714.
[4] Guntoro and M. A. I. Pakereng, “Perancangan Kriptografi Block Cipher Berbasis Pola Ikan Berenang,” Universitas Kristen Satya Wacana, 2016.
[5] F. D. Paliama and A. D. Wowor, “Perancangan Kriptografi Block Cipher Berbasis Pada Teknik Formasi Permainan Bola,” Universitas Kristen Satya Wacana, 2016.
[6] A. Widodo, A. D. Wowor, E. Mailoa, and M. A. I. Pakereng, “Perancangan Kriptografi Block Cipher Berbasis pada Teknik Tanam Padi dan Bajak Sawah,” in Seminar Nasional Teknik Informatika dan Sistem Informasi (SETISI), 2015, no. April, pp. 1–6.
[7] F. P. Rampalemba and A. D. Wowor, “Analisis Iterated Cipher Berdasarkan Avalanche Effect pada Rancangan Skema Transposisi (P-Box) dan S-Box Crypton (Suatu Tinjauan Optimasi Putaran pada Block Cipher),” Universitas Kristen Satya Wacana, 2016.
[8] A. J. Leodrian and M. A. I. Pakereng, “Pengaruh Perubahan Ciphertext Terhadap Perancangan Kriptografi Block Cipher 64 Bit Berbasis Pola Ikatan Jimbe Dengan Menggunakan Kombinasi S-Box,” Universitas Kristen Satya Wacana, 2016.
[9] N. Azis, “Perancangan Aplikasi Enkripsi Dekripsi Menggunakan Metode Caesar Chiper dan Operasi XOR,” Ikraith-Informatika, vol. 2, no. 1, pp. 72–
80, 2018.
[10] F. A. Chandra and M. A. I. Pakereng, “Pengaruh S-Box Pada Perubahan Ciphertext Terhadap Perancangan Kriptografi Block Cipher 64 Bit Berbasis Pola Huruf U,” Universitas Kristen Satya Wacana, 2016.
[11] Soemardiawan and S. Yundarwati, “Model Latihan Keterampilan Dribbling Sepak Bola Berbasis Koordinasi Untuk Atlet SMA Kota Mataram,” J. Ilm.
Mandala Educ., vol. 6, no. 2, pp. 349–359, 2020.
[12] Dafid, “Kriptografi Kunci Simetris Dengan Menggunakan Algoritma Crypton,” J. Ilm. STMIK, vol. 2, no. 3, pp. 20–27, 2006.
[13] C. H. Lim, “CRYPTON : A New 128-bit Block Cipher -Specification and
Analysis-,” 1998, [Online]. Available:
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/versions?doi=10.1.1.52.5771.
[14] N. M. Louhenapessy and M. A. I. Pakereng, “Perancangan Kriptografi Block Cipher Berbasis Pola Formasi Futsal 1-2-1,” Universitas Kristen Satya Wacana, 2016.
[15] A. K. Aziiz and M. A. I. Pakereng, “Perancangan Teknik Kriptografi Block Cipher Berbasis Pola Batik Ceplok Yogyakarta,” J. Sist. dan Teknol. Inf., vol. 8, no. 1, pp. 68–77, 2019, doi: 10.26418/justin.v8i1.37135.
