Algoritma Kriptografi Klasik bagian 2 IF 5054 Kriptografi

Algoritma Kriptografi Klasik (bagian 2) IF 5054 Kriptografi Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 1

Jenis-jenis Cipher Substitusi 1. Cipher abjad-tunggal (monoalphabetic cipher) Satu huruf di plainteks diganti dengan satu huruf yang bersesuaian. Jumlah kemungkinan susunan huruf-huruf cipherteks yang dapat dibuat adalah sebanyak 26! = 403. 291. 461. 126. 605. 635. 584. 000 Contoh: Caesar Cipher Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 2

n Tabel substitusi dapat dibentuk secara acak: n Atau dengan kalimat yang mudah diingat: Contoh: we hope you enjoy this book Buang duplikasi huruf: wehopyunjtisbk Sambung dengan huruf lain yang belum ada: wehopyunjtisbkacdfglmqrvxz Tabel substitusi: Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 3

2. Cipher substitusi homofonik (Homophonic substitution cipher) Setiap huruf plainteks dipetakan ke dalam salah satu huruf cipherteks yang mungkin. Tujuan: menyembunyikan hubungan statistik antara plainteks dengan cipherteks Fungsi ciphering memetakan satu-ke-banyak (one-tomany). Misal: huruf E AB, TQ, YT, UX (homofon) huruf B EK, MF, KY (homofon) Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 4

n Contoh: Sebuah teks dengan frekuensi kemunculan huruf sbb: n Huruf E muncul 13 % dikodekan dengan 13 huruf homofon Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 5

Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 6

n n n Unit cipherteks mana yang dipilih diantara semua homofon ditentukan secara acak. Contoh: Plainteks: KRIPTO Cipherteks: DI CE AX AZ CC DX Enkripsi: satu-ke-banyak Dekripsi: satu-ke-satu Dekripsi menggunakan tabel homofon yang sama. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 7

3. Cipher abjad-majemuk substitution cipher ) n Cipher abjad-tunggal: satu kunci untuk semua huruf palinteks Cipher substitusi-ganda: setiap huruf menggunakan kunci berbeda. n (Polyalpabetic n Cipher abjad-majemuk dibuat dari sejumlah cipher abjad -tunggal, masing-masing dengan kunci yang berbeda. n Kebanyakan cipher abjad-majemuk adalah cipher substitusi periodik yang didasarkan pada periode m. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 8

n Plainteks: P = p 1 p 2 … pmpm+1 … p 2 m … n Cipherteks: Ek(P) = f 1(p 1) f 2(p 2) … fm(pm) fm+1(pm+1) … f 2 m(p 2 m) … n Untuk m = 1, cipher-nya ekivalen dengan cipher abjadtunggal. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 9

n Contoh cipher substitusi periodik adalah cipher Vigenere Kunci: K = k 1 k 2 … km ki untuk 1 i m menyatakan jumlah pergeseran pada huruf ke-i. Karakter cipherteks: ci(p) = (p + ki) mod 26 (*) Misalkan periode m = 20, maka 20 karakter pertama dienkripsi dengan persamaan (*), setiap karakter ke-i menggunakan kunci ki. Untuk 20 karakter berikutnya, kembali menggunakan pola enkripsi yang sama. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 10

Contoh: (spasi dibuang) P : KRIPTOGRAFIKLASIKDENGANCIPHERALFABETMAJEMUK K : LAMPIONLAMPIONLAMPIONL C : VR. . . Perhitungan: (K + L) mod 26 = (10 + 11) mod 26 = 21 = V (R + A) mod 26 = (17 + 0) mod 26 = 17 = A dst Contoh 2: (dengan spasi) P: SHE SELLS SEA SHELLS K: KEYKE YKEYKE C: CLC CIJVW QOE QRIJVW BY THE SEASHORE YK EYKEYKEY ZI XFO WCKWFYVC Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 11

4. Cipher substitusi substitution cipher ) n Blok huruf plainteks disubstitusi dengan blok cipherteks. Misalnya AS diganti dengan RT, BY diganti dengan SL n n n poligram (Polygram Jika unit huruf plainteks/cipherteks panjangnya 2 huruf, maka ia disebut digram (biigram), jika 3 huruf disebut ternari-gram, dst Tujuannya: distribusi kemunculan poligram menjadi flat (datar), dan hal ini menyulitkan analisis frekuensi Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 12

Cipher Transposisi n Ciphereteks diperoleh dengan mengubah posisi huruf di dalam plaintekls. n Dengan kata lain, algoritma ini melakukan transpose terhadap rangkaian huruf di dalam plainteks. n Nama lain untuk metode ini adalah permutasi, karena transpose setiap karakter di dalam teks sama dengan mempermutasikan karakter-karakter tersebut. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 13

Contoh: Misalkan plainteks adalah DEPARTEMEN TEKNIK INFORMATIKA ITB Enkripsi: DEPART EMENTE KNIKIN FORMAT IKAITB Cipherteks: (baca secara vertikal) DEKFIEMNOKPEIRAANKMIRTIATTENTB DEKF IEMN OKPE IRAA NKMI RTIA TTEN TB Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 14

Dekripsi: Bagi panjang cipherteks dengan kunci. (Pada contoh ini, 30 / 6 = 5) DEKFI EMNOK PEIRA ANKMI RTIAT TENTB Plainteks: (baca secara vertikal) DEPARTEMEN TEKNIK INFORMATIKA ITB Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 15

n Contoh lain: Plainteks: ITB GANESHA SEPULUH n Bagi menjadi blok-blok 8 -huruf. Jika < 8, tambahkan huruf palsu. n Cipherteks: STBAGNEIUASPEULHGABDCEFH Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 16

Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 17

Super-enkripsi n Menggabungkan cipher substitusi dengan cipher transposisi. n Contoh. Plainteks HELLO WORLD dienkripsi dengan caesar cipher menjadi KHOOR ZRUOG kemudian hasil enkripsi ini dienkripsi lagi dengan cipher transposisi (k = 4): n n KHOO RZRU OGZZ Cipherteks akhir adalah: KROHZGORZOUZ Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 18

Lebih Jauh dengan Cipher Abjad-tunggal n n Jumlah kemungkinan kunci = 26! Tidak dapat menyembunyikan hubungan antara plainteks dengan cipherteks. Huruf yang sama dienkripsi menjadi huruf cipherteks yang sama Huruf yang sering muncul di dalam plainteks, sering muncul pula di dalam cipherteksnya. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 19

n Oleh karena itu, cipherteks dapat didekripsi tanpa mengetahui kunci (ciphertext-only attack) n Metode yang digunakan: 1. Terkaan 2. Statistik (analisis frekuensi) n Informasi yang dibutuhkan: 1. Mengetahui bahasa yang digunakan untuk plainteks 2. Konteks plainteks Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 20

Metode Terkaan Asumsi: - bahasa plainteks adalah B. Inggris - spasi tidak dibuang Tujuan: mereduksi jumlah kunci Contoh 1. Cipherteks: G WR W RWL Plainteks: I AM A MA* I AM A MAN Jumlah kunci berkurang dari 26! menjadi 22! Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 21

Contoh 2. Cipherteks: HKC Plainteks: - lebih sukar ditentukan, - tetapi tidak mungkin Z diganti dengan H, Q dengan K, K dengan C, karena tidak ada kata “ZQC” dalam Bahasa Inggris Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 22

Contoh 3. Cipherteks: HATTPT Plainteks: salah satu dari T atau P merepresentasikan huruf vokal, misal CHEESE MISSES CANNON Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 23

Contoh 4. Cipherteks: HATTPT Plainteks: diketahui informasi bahwa pesan tersebut adalah nama negara. GREECE Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 24

n n Proses menerka dapat menjadi lebih sulit jika cipherteks dikelompokkan ke dalam blok-blok huruf. Contoh: CTBMN BYCTC BTJDS QXBNS GSTJC BTSWX CTQTZ CQVUJ QJSGS TJQZZ MNQJS VLNSX VSZJU JDSTS JQUUS JUBXJ DSKSU JSNTK BGAQJ ZBGYQ TLCTZ BNYBN QJSW n Jika diberikan informasi bahwa cipherteks tersebut berasal dari perusahaan yang bergerak di bidang keuangan, maka proses menerka dapat lebih mudah n Kata keuangan dalam Bahasa Inggris adalah FINANCIAL Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 25

n Ada dua buah huruf I yang berulang, dengan empat buah huruf lain di antara keduanya (NANC) n Cari huruf berulang dengan pola seperti itu di dalam cipherteks (tidak termasuk spasi). Ditemukan pada posisi 6, 15, 27, 31, 42, 48, 58, 66, 70, 71, 76, dan 82 Hanya dua diantaranya, yaitu 31 dan 42 yang mempunyai huruf berikutnya yang berulang (berkoresponden dengan N Dan dari keduanya hanya pada posisi 31 huruf A berada posisi yang tepat Jadi ditemukan FINANCIAL pada posisi 30, yaitu untuk kriptogram XCTQTZCQV n n n Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 26

n n Diperoleh pemetaan: X F C I T N Q A Z C V L Ganti semua huruf X, C, T, Q, Z, V dengan F, I, N, A, C, L: CTBMN BYCTC BTJDS QXBNS GSTJC BTSWX CTQTZ CQVUJ QJSGS TJQZZ MNQJS VLNSX VSZJU JDSTS JQUUS JUBXJ DSKSU JSNTK BGAQJ ZBGYQ TLCTZ BNYBN QJSW in. BMN BYini Bn. JDS cf. BNS GSn. Ji Bn. SWf inanc ial. UJ a. JSGS n. Jacc MNa. JS VLNSf VSc. JU JDSn. S Ja. UUS JUBf. J DSKSU JSNn. K BGAa. J c. BGYa n. Linc BNYBN a. JSW n Jumlah kunci berkurang menjadi 20! Deduksi dapat diteruskan. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 27

n Peristiwa yang menimpa Queen Mary of Scotland pada abad 18 karena menggunakan cipher abjad-tunggal yang mudah diterka mudah dipecahkan. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 28

Cipher yang digunakan oleh Mary Queen of Scott. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 29

Metode Analisis Frekuensi Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 30

Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 31

Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 32

n Top 10 huruf yang sering muncul dalam teks Bahasa Inggris: E, T, A, O, I, N, S, H, R, D, L, U n Top 10 huruf bigram yang sering muncul dalam teks B. Inggris: TH, HE, IN, EN, NT, RE, ER, AN, TI, dan ES n Top 10 huruf trigram yang sering muncul dalam teks B. Inggris: THE, AND, THA, ENT, ING, ION, TIO, FOR, NDE, dan HAS Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 33

n Kriptanalis menggunakan tabel frekuensi kemunculan huruf dalam B. Inggris sebagai kakas bantu melakukan dekripsi. n Kemunculan huruf-huruf di dalam sembarang plainteks tercermin pada tabel tersebut. n Misalnya, jika huruf “R” paling sering muncul di dalam cipherteks, maka kemungkinan besar itu adalah huruf “E” di dalam plainteksnya. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 34

Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 35

n Contoh: Diberikan cipherteks berikut ini: UZ QSO VUOHXMOPV GPOZPEVSG ZWSZ OPFPESX UDBMETSX AIZ VUEPHZ HMDZSHZO WSFP APPD TSVP QUZW YMXUZUHSX EPYEPOPDZSZUFPO MB ZWP FUPZ HMDJ UD TMOHMQ Lakukakan kriptanalisis dengan teknik analisis frekuensi untuk memperoleh plainteks. Asumsi: bahasa yang digunakan adalah Bahasa Inggris dan cipher yang digunakan adalah cipher abjad -tunggal. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 36

n Frekuensi kemunculan huruf did alam cipherteks tersebut: Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 37

n n n Huruf yang paling sering muncul di dalam cipherteks: huruf P dan Z. Huruf yang paling sering muncul di dalam B. Inggris: huruf E dan T. Kemungkinan besar, P adalah pemetaan dari E Z adalah pemetaan dari T n Tetapi kita belum dapat memastikannya sebab masih diperlukan cara trial and error dan pengetahuan tentang Bahasa Inggris. n Tetapi ini adalah langkah awal yang sudah bagus. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 38

Iterasi 1: UZ QSO VUOHXMOPV GPOZPEVSG ZWSZ OPFPESX UDBMETSX AIZ t e e te t t e e t VUEPHZ HMDZSHZO WSFP APPD TSVP QUZW YMXUZUHSX e t t t e ee e t t EPYEPOPDZSZUFPO MB ZWP FUPZ HMDJ UD TMOHMQ e n n e e t t e et ZWP dan ZWSZ dipetakan menjadi t*e dan t**t Kemungkinan besar W adalah pemetataan dari H sehingga kata yang mungkin untuk ZWP dan ZWSZ adalah the dan that Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 39

n Diperoleh pemetaan: n P Z W S Iterasi 2: e t h a UZ QSO VUOHXMOPV GPOZPEVSG ZWSZ OPFPESX UDBMETSX AIZ t a e e te a that e e a a t VUEPHZ HMDZSHZO WSFP APPD TSVP QUZW YMXUZUHSX e t ta t ha e ee a e th t a EPYEPOPDZSZUFPO MB ZWP FUPZ HMDJ UD TMOHMQ e e e tat e the et Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 40

n WSFP dipetakan menjadi ha*e. n Dalam Bahasa Inggris, kata yang mungkin untuk ha*e hanyalah have, hate, hale, dan haze n Dengan mencoba mengganti semua Z di dalam cipherteks dengan v, t, l, dan z, maka huruf yang cocok adalah v sehingga WSFP dipetakan menjadi have n Dengan mengganti F menjadi v pada kriptogram EPYEPOPDZSZUFPO sehingga menjadi *e*e*e*tat*ve*, maka kata yang cocok untuk ini adalah representatives Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 41

n Diperoleh pemetaan: E Y U O D n r p i s n Hasil akhir bila diselesaikan): It was disclosed yesterday that several informal but direct contacts have been made with political representatives of the viet cong in moscow Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 42

n Analisis frekuensi tetap bisa dilakuakn meskipun spasi dihilangkan: LIVITCSWPIYVEWHEVSRIQMXLEYVEOIEWHRXEXIP FEMVEWHKVSTYLXZIXLIKIIXPIJVSZEYPERRGERI MWQLMGLMXQERIWGPSRIHMXQEREKIETXMJTPRGEV EKEITREWHEXXLEXXMZITWAWSQWXSWEXTVEPMRXR SJGSTVRIEYVIEXCVMUIMWERGMIWXMJMGCSMWXSJ OMIQXLIVIQIVIXQSVSTWHKPEGARCSXRWIEVSWII BXVIZMXFSJXLIKEGAEWHEPSWYSWIWIEVXLISXLI VXLIRGEPIRQIVIIBGIIHMWYPFLEVHEWHYPSRRFQ MXLEPPXLIECCIEVEWGISJKTVWMRLIHYSPHXLIQI MYLXSJXLIMWRIGXQEROIVFVIZEVAEKPIEWHXEAM WYEPPXLMWYRMWXSGSWRMHIVEXMSWMGSTPHLEVHP FKPEZINTCMXIVJSVLMRSCMWMSWVIRCIGXMWYMX Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 43

n Hasil perhitungan frekuensi kemunculan huruf: - huruf I paling sering muncul, - XL adalah bigram yang paling sering muncul, - XLI adalah trigram yang paling sering muncul. Ketiga data terbanyak ini menghasilkan dugaan bahwa I berkoresponden dengan huruf plainteks e, XLI berkoresponden dengan the, XL berkoresponden dengan th Pemetaan: I e X t L h Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 44

n XLEX dipetakan menjadi th*t. Kata yang cocok untuk th*t. adalah that. Jadi kita memperoleh: E a n Hasil iterasi pertama: n n he. Ve. TCSWPe. YVa. WHa. VSRe. QMtha. YVa. Oea. WHRtate. PFa. MVa. WH KVSTYht. Zethe. Keet. Pe. JVSZa. YPa. RRGa. Re. MWQh. MGh. Mt. Qa. Re. W GPSRe. HMt. Qa. Ra. Kea. Tt. MJTPRGa. Va. Kae. TRa. WHatthatt. MZe. TW AWSQWt. SWat. TVa. PMRt. RSJGSTVRea. YVeat. CVMUe. MWa. RGMe. Wt MJMGCSMWt. SJOMe. Qthe. Ve. Qe. Vet. QSVSTWHKPa. GARCSt. RWea. V SWee. Bt. Ve. ZMt. FSJthe. Ka. GAa. WHa. PSWYSWe. Wea. Vthe. Sthe. Vth e. RGa. Pe. RQe. Vee. BGee. HMWYPFha. VHa. WHYPSRRFQMtha. PPthea CCea. Va. WGe. SJKTVWMRhe. HYSPHthe. Qe. MYht. SJthe. MWRe. Gt. Qa ROe. VFVe. Za. VAa. KPea. WHta. AMWYa. PPth. MWYRMWt. SGSWRMHe. Va t. MSWMGSTPHha. VHPFKPa. Ze. NTCMte. VJSVh. MRSCMWMSWVe. RCe Gt. MWYMt Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 45

n Selanjutnya, Rstate mungkin adalah state, atthatt. MZE mungkin adalah atthattime, he. Ve mungkin adalah here. n Jadi, kita memperoleh pemetaan baru: R s M i Z m V r Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 46

n Hasil iterasi ke-2: here. TCSWPe. Yra. WHar. Sse. Qitha. Yra. Oea. WHstate. PFaira. WHKr. S TYhtmethe. Keet. Pe. Jr. Sma. YPass. Gasei. WQhi. Ghit. Qase. WGPSse. H it. Qasa. Kea. Tti. JTPs. Gara. Kae. Tsa. WHatthattime. TWAWSQWt. SWa t. Tra. Pists. SJGSTrsea. Yreat. Cri. Uei. Was. Gie. Wti. Ji. GCSi. Wt. SJO ie. Qthere. Qeret. QSr. STWHKPa. GAs. CSts. Wear. SWee. Btremit. FSJt he. Ka. GAa. WHa. PSWYSWe. Wearthe. Stherthes. Ga. Pes. Qeree. BGee. Hi WYPFhar. Ha. WHYPSss. FQitha. PPthea. CCeara. WGe. SJKTr. Wishe. HY SPHthe. Qei. Yht. SJthei. Wse. Gt. Qas. Oer. Fremar. Aa. KPea. WHta. Ai. WY a. PPthi. WYsi. Wt. SGSWsi. Herati. SWi. GSTPHhar. HPFKPame. NTCite r. JSrhis. SCi. Wi. SWres. Ce. Gti. WYit n Tersukan, dengan menerka kata-kata yang sudah dikenal, misalnya remar. A mungkin remark , dsb Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 47