Algoritma Kriptografi Klasik Bahan kuliah ke4 IF 5054

Algoritma Kriptografi Klasik Bahan kuliah ke-4 IF 5054 Kriptografi Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 1

Pendahuluan n Algoritma kriptografi klasik berbasis karakter Termasuk ke dalam kriptorafi simetri Tiga alasan mempelajari algoritma klasik: 1. Memahami konsep dasar kriptografi. 2. Dasar algoritma kriptografi modern. 3. Memahami kelemahan sistem cipher. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 2

Algoritma kriptografi klasik: 1. Cipher Substitusi (Substitution Ciphers) 2. Cipher Transposisi (Transposition Ciphers) n Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 3

Cipher Substitusi n n Contoh: Caesar Cipher Tiap huruf alfabet digeser 3 huruf ke kanan pi : A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z ci : D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C Contoh: Plainteks: AWASI ASTERIX DAN TEMANNYA OBELIX Cipherteks: DZDVL DVWHULA GDQ WHPDQQBA REHOLA Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 4

n Misalkan A = 0, B = 1, …, Z = 25, maka secara matematis caesar cipher dirumsukan sebagai berikut: Enkripsi: ci = E(pi) = (pi + 3) mod 26 Dekripsi: pi = D(ci) = (ci – 3) mod 26 Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 5

n Jika pergeseran huruf sejauh k, maka: Enkripsi: ci = E(pi) = (pi + k) mod 26 Dekripsi: pi = D(ci) = (ci – k) mod 26 k = kunci rahasia n Untuk 256 karakter ASCII, maka: Enkripsi: ci = E(pi) = (pi + k) mod 256 Dekripsi: pi = D(ci) = (ci – k) mod 256 k = kunci rahasia Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 6

Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 7

Kelemahan: Caesar cipher mudah dipecahkan dengan exhaustive key search karena jumlah kuncinya sangat sedikit (hanya ada 26 kunci). Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 8

Contoh: kriptogram XMZVH Plainteks yang potensial adalah CREAM dengan k = 21. Kunci ini digunakan untuk mendekripsikan cipherteks lainnya. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 9

PHHW PH DIWHU WKH WRJD SDUWB KEY 1 oggv 2 nffu 3 meet 4 Ldds 5 kccr 6 … 21 ummb 22 tlla 23 skkz 24 rjjy 25 qiix og nf me ld kc chvgt bgufs after zesdq ydrcp vjg uif the sgd rfc vqic uphb toga snfz rmey rctva qbsuz party ozqsx nyprw um tl sk rj qi inbmz hmaly glzkx fkyjw ejxiv bpm aol znk ymj xli bwoi avnh zumg ytlf xske xizbg whyaf vgxze ufwyd tevxc Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 10

Contoh: Kriptogram HSPPW menghasilkan dua kemungkinan kunci yang potensial, yaitu k = 4 menghasilkan pesan DOLLS dan k = 11 menghasilkan WHEEL. Jika kasusnya demikian, maka lakukan dekripsi terhadap potongan cipherteks lain tetapi cukup menggunakan k = 4 dan k = 11 agar dapat disimpulkan kunci yang benar. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 11

Jenis-jenis Cipher Substitusi 1. Cipher abjad-tunggal (monoalphabetic cipher) Satu karakter di plainteks diganti dengan satu karakter 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 12

n Di dalam sistem operasi Unix, rot 13 adalah fungsi menggunakan cipher abjad-tunggal dengan pergeseran k = 13 Contoh: rot 13(ROTATE) = rot 13(17, 14, 19, 0, 19, 4)= EBGNGR n Enkripsi arsip dua kali menghasilkan arsip semula: P = rot 13(P)) Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi dengan rot 13 (Kenapa? ) 13

2. Cipher substitusi homofonik (Homophonic substitution cipher) Setiap karakter plainteks dipetakan ke dalam salah satu karakter cipherteks yang mungkin. Fungsi ciphering memetakan satu-ke-banyak (one-to-many). Misalnya huruf A dapat berkoresponden dengan 7, 9, atau 16, huruf B dapat berkoresponden dengan 5, 10, atau 23 dan seterusnya. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 14

3. Cipher abjad-majemuk substitution cipher ) (Polyalpabetic Merupakan cipher substitusi-ganda yang melibatkan penggunaan kunci berbeda. Cipher abjad-majemuk dibuat dari sejumlah cipher abjad-tunggal, masing-masing dengan kunci yang berbeda. Kebanyakan cipher abjad-majemuk adalah cipher substitusi periodik yang didasarkan pada periode m. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 15

Plainteks: P = p 1 p 2 … pmpm+1 … p 2 m … Cipherteks: Ek(P) = f 1(p 1) f 2(p 2) … fm(pm) fm+1(pm+1) … f 2 m(p 2 m) … Untuk m = 1, cipher-nya ekivalen dengan cipher abjad-tunggal. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 16

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 17

Contoh: Plainteks: SHE SELLS SEA SHELLS BY THE SEASHORE + Kunci KEYKE YKEYKE YK EYKEYKEY Cipherteks: CLC CIJVW QOE QRIJVW ZI XFO WCKWFYVC Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 18

4. Cipher substitusi poligram substitution cipher ) Contoh: Playfair cipher (Polygram Blok karakter disubstitusi dengan blok cipherteks. Misalnya ABA diganti dengan RTQ, ABB diganti dengan SLL, dan lain-lain. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 19

Cipher Transposisi n Ciphereteks diperoleh dengan mengubah posisinya. Dengan kata lain, algoritma ini melakukan transpose terhadap rangkaian karakter di dalam teks. 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 20

Contoh 4. Misalkan plainteks adalah DEPARTEMEN TEKNIK INFORMATIKA ITB Enkripsi: DEPART EMENTE KNIKIN FORMAT IKAITB Cipherteks: (baca secara vertikal) DEKFIEMNOKPEIRAANKMIRTIATTENTB Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 21

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 22

Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 23

Lebih jauh dengan Cipher Abjadtunggal Jumlah kunci = jumlah cara menyusun 26 huruf abjad tersebut, yaitu sebanyak 26! = 403. 291. 461. 126. 605. 635. 584. 000 n n Contoh susunan tabel substitusi (acak): pi : A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z ci : D I Q M T B Z S Y K V O F E R J A U W P X H L C N G Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 24

n Tip membuat kunci: 1. Pilih kunci dari sembarang kalimat: we hope you enjoy this book 2. Buang huruf yang berulang: wehopyunjtisbk 3. Sambung dengan huruf lain yang belum ada: WEHOPYUNJTISBKACDFGLMQRVXZ 4. Tabel substitusi: pi : A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z ci : W E H O P Y U N J T I S B K A C D F G L M Q R V X Z Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 25

Mendekripsi cipherteks tanpa mengetahui kunci (cipher substitusi abjad-tunggal): n Metode yang digunakan: 1. Terkaan 2. Statistik n Informasi tambahan: 1. Mengetahui bahasa palinteks 2. Konteks plainteks Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 26

Metode Terkaan Asumsi: bahasa plainteks adalah B Inggris 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 27

Contoh 2. Cipherteks: HKC Plainteks: (lebih sukar ditentukan, tetapi tidak mungkin Z diganti dengan H, Q dengan K, dan K dengan C. , karena tidak ada kata “ZQC” dalam Bahasa Inggris) Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 28

Contoh 3. Cipherteks: HATTPT Plainteks: salah satu dari T atau P merepresentasikan huruf vokal CHEESE MISSES CANNON Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 29

Contoh 4. Cipherteks: HATTPT Plainteks: (diketahui informasi bahwa pesan tersebut adalah nama negara. Dengan cepat kriptanalis menyimpulkan bahwa polygram tersebut adalah GREECE. ) Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 30

Metode Statistik n Paling umum digunakan Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 31

n Terdapat sejumlah tabel frekuensi sejenis yang dipublikasikan oleh pengarang lain, namun secara umum persentase kemunculan tersebut konsisten pada sejumlah tabel. n Kemunculan huruf-huruf di dalam plainteks tercermin pada tabel 2 di atas. n Jika karakter “R” paling sering muncul di dalam cipherteks, maka kemungkinan besar itu adalah huruf “E” di dalam plainteks. Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 32

Contoh cipherteks: DIX DR TZX KXCQDIQ RDK XIHPSZXKPIB TZPQ TXGT PQ TD QZDM TZX KXCJXK ZDM XCQPVN TZPX TNSX DR HPSZXK HCI LX LKDUXI. TZX MDKJ QTKFHTFKX DR TZX SVCPITXGT ZCQ LXXI SKXQXKWXJ TD OCUX TZX XGXKHPQX XCQPXK. PR MX ZCJ MKPTTXI TZX. HKNSTDBKCOPI BKDFSQ DR RPWX VXTTXKQ TZXI PT MDFVJ ZCWX LXXI ZCKJXK. TD HDIWPIHX NDFKQXVWXQ DR TZPQ SCPKQ DR KXCJXKQ HCI SKDWPJX XCHZ DTZXK MPTZ HKNSTDBKCOQ MPTZ TZPQ VXTTXK BKDFSIB Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 33

n Histogram kemunculan relatif: Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 34

n n n Karakter yang paling sering muncul di dalam cipherteks adalah H. Dengan membandingkan Tabel 2 dengan histogram tersebut, kita dapat menyimpulkasn sementara bahwa H berkoresponden dengan E dan bahwa W berkoresponden dengan T. Tetapi kita belum dapat memastikannya. Masih diperlukan: - cara trial and error - pengetahuan tentang bahasa - konteks plainteks - intuisi Rinaldi Munir/IF 5054 Kriptografi 35