Perancangan Algoritma Message Authentication Code (MAC) Dengan Pendekatan Kriptografi Block Cipher Berbasis 256 Bit Pada Pola Papan Dart

Perancangan Algoritma Message Authentication Code (MAC) Dengan Pendekatan Kriptografi Block Cipher Berbasis 256 Bit Pada Pola Papan Dart

Artikel Ilmiah

Peneliti : Aldrien Wattimena (672011156) Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom. Alz Danny Wowor, S.Si., M.Cs.

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA JUNI 2016

1

Perancangan Algoritma Message Authentication Code (MAC) Dengan Pendekatan Kriptografi Block Cipher Berbasis 256 Bit Pada Pola Papan Dart

Artikel Ilmiah

Diajukan Kepada Fakultas Teknologi Informasi Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Komputer

Peneliti : Aldrien Wattimena (672011156) Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom. Alz Danny Wowor, S.Si., M.Cs.

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA JUNI 2016

2

3

4

5

6

7

8

1.

Pendahuluan

Integritas data dan otentikasi merupakan dua aspek penting dalam berkomunikasi selain aspek keamanan data. Integritas digunakan sebagai sebuah analisis untuk melihat apakah sebuah data masih utuh atau telah dimanipulasi. Sedangkan otentikasi untuk melihat keaslian dari sebuah data. Komunikasi data melibatkan pertukaran pesan antara dua entitas, yaitu pengirim (sender) dan penerima (receiver). Dalam proses pertukaran data, data dapat saja diubah, disisipkan atau dihilangkan oleh pihak yang tidak bertanggung jawab. Algoritma yang sering digunakan menjaga integritas data dan otentikasi adalah Message Authentication Code (MAC) yang juga merupakan fungsi hash satu-arah yang menggunakan secret key dalam pembangkitan nilai hash dengan kata lain nilai hash adalah fungsi dari pesan dan kunci. MAC memiliki sifat yang sama seperti fungsi hash satu-arah, hanya saja ada tambahan komponen kunci di dalamnya yang digunakan oleh penerima (receiver) untuk verifikasi [1]. MAC dapat dirancang dengan dua pendekatan. Pendekatan pertama fungsi hash satu arah, sedangkan pendekatan kedua menggunakan kriptografi kunci simetri berbasis block cipher [1]. Pendekatan kedua mempunyai keunggulan dari sisi fleksibilitas karena kebebasan memilih kriptografi yang akan digabungkan, tetapi menjadi masalah dari sisi efisiensi karena menggabungkan dua algoritma. Penelitian ini merancang sebuah algoritma MAC dengan pendekatan block cipher yang berbasis 256 bit, dimana juga terdapat proses kompresi untuk mendapatkan sebuah kode untuk otentikasi. Pada algoritma block cipher yang dirancang menggunakan skema transposisi dengan pola papan dart dan juga dikombinasi dengan pola horizontal dan vertikal sebagai alur pemasukan dan pengambilan bit pada sebuah kotak transposisi. 2.

Tinjauan Pustaka

Penelitian sebelumnya yang pertama adalah ”Implementasi Algoritma MAC Berbasis Cipher Blok Sebagai Program Add-in di Microsoft Word untuk Otentikasi Dokumen”, membahas tentang membangun sebuah program add-in untuk aplikasi pengelola kata Microsoft Word yang mampu melakukan otentikasi dokumen dengan mengimplementasikan algoritma Cipher-based MAC (CMAC), yang merupakan salah satu pendekatan dari algoritma MAC berbasis cipher blok. Dalam penelitian ini Cipher-based MAC (CMAC) dipilih karena merupakan algoritma yang masih cukup aman dan cenderung baru, sehingga penerapannya belum banyak dilakukan. Selain itu, CMAC dirancang untuk mendeteksi modifikasi yang disengaja dan tidak sah dari data, serta modifikasi yang tidak sengaja. Penelitian kedua dengan judul “Pembangunan Algoritma MAC Berbasis Cipher Aliran”, menjelaskan tentang merancang suatu algoritma MAC berbasis cipher aliran dan algoritma cipher aliran yang digunakan adalah RC4 (MARC), karena unggul

9

dalam mencegah serangan. Untuk mendapatkan sifat unik dari MAC yang dihasilkan, bit yang akan diambil adalah bit yang berada di tengah saja. Dalam hal ini, MARC mengambil bit ke-4 (skala 0-7) untuk setiap byte dokumen. Jadi, panjang MAC yang akan didapat (dalam bit) adalah panjang plainteks (dalam bit) dibagi 8, atau dengan kata lain banyaknya byte dari plainteks tersebut. Jika hasil pembagiannya tidak genap (bersisa), maka kumpulan bit yang tidak mencapai 1 byte di-padding dengan 0 (false) hingga genap 1 byte. Penelitian ketiga berjudul “Implementasi dan Analisis Perbandingan Algoritma MAC Berbasis Fungsi Hash Satu Arah Dengan Algoritma MAC Berbasis Cipher Block”, dalam penelitian ini membahas tentang bagaimana mengimplementasikan dan membandingkan penggunaan algoritma MAC berbasis fungsi hash satu arah, dengan algoritma MAC berbasis cipher block dengan berpedoman pada kecepatan pembuatan nilai MAC menggunakan setiap algoritma tersebut. Berdasarkan hasil penelitian ini saat menggunakan pendekatan fungsi hash, terdapat 80 putaran dengan proses yang berbeda-beda di setiap 20 putaran. Jumlah putaran yang cukup banyak inilah yang menyebabkan waktu pembuatan nilai MAC dengan algoritma MAC berbasis fungsi hash satu arah menjadi relatif lebih lama. Untuk pembuatan nilai MAC terhadap file yang berukuran relatif besar, pendekatan fungsi hash satu arah ini akan memakan waktu yang cukup lama dan kurang efektif. Adapun pada pembuatan nilai MAC dengan pendekatan cipher block, jauh lebih sederhana, yaitu dengan menghitung panjang nilai XOR antara blok pesan (plaintext) dengan blok kunci. Algoritma block cipher yang sederhana inilah yang membuat pembuatan nilai MAC menjadi relatif lebih cepat. Namun demikian, algoritma ini dirasa terlalu sederhana dan kemungkinan akan lebih mudah terbongkar polanya, sehingga mungkin ditemukan nilai data yang sama. Berdasarkan penelitian-penelitian yang ada terkait algoritma kriptografi MAC berbasis fungsi hash satu arah maupun algoritma kriptografi MAC berbasis cipher block, maka dilakukan penelitian yang membahas tentang “Perancangan Algoritma Message Authentication Code (MAC) Dengan Pendekatan Kriptografi Block Cipher Berbasis 256 Bit Pada Pola Papan Dart”. Penelitian yang dilakukan ini membahas tentang perancangan algoritma MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher berbasis 256 bit, dimana enkripsi pada plaintext dan ciphertext menggunakan pola papan dart sebagai pengacakan. Perbedaan perancangan algoritma kriptografi ini dengan algoritma kriptografi yang sebelum-sebelumnya terdapat pada teknik dan proses rancangan plaintext dan kunci yang menggunakan algoritma MAC dengan pendekatan algoritma kriptografi block cipher. Proses rancangan menggunakan sebanyak 20 putaran pada plaintext dan dimodulasi Exclutive-OR dengan kunci yang sudah diregenerasi sebanyak 20 putaran yang telah ditentukan sebelumnya. Selanjutnya akan dibahas dasar teori yang digunakan sebagai landasan untuk merancang algoritma kriptografi dalam penelitan ini. Kriptografi adalah ilmu yang mempelajari teknik-teknik yang berhubungan dengan aspek keamanan informasi seperti kerahasiaan, integritas data dan otentikasi.

10

Dalam kriptografi, MAC merupakan informasi yang digunakan untuk menjaga integritas pesan serta melakukan otentikasi pengiriman pesan. Dalam algoritma MAC, masukan yang diterima adalah pesan yang akan diautentikasi serta kunci rahasia. Keluarannya adalah nilai MAC. Seperti halnya tanda tangan digital, MAC dilekatkan pada pesan dan digunakan untuk otentikasi tanpa perlu merahasiakan pesan. Namun demikian, MAC berbeda dengan tanda tangan digital. Nilai pada MAC dihasilkan dengan menggunakan kunci rahasia yang sama antara pengirim dan penerima pesan, atau sama dengan penggunaan enkripsi simetri. Secara matematis, MAC dinyatakan pada Persamaan 1. MAC = CK (M)

(1)

yang dalam hal ini, MAC = nilai hash C = fungsi hash (algoritma MAC) K = kunci rahasia M = pesan yang akan dikirim atau dihitung nilai MACnya Fungsi C memampatkan pesan M yang berukuran bebas dengan menggunakan kunci. Dalam fungsi ini bersifat many-to-one, yang berarti beberapa pesan yang berbeda-beda dapat memiliki nilai MAC yang sama. Tetapi dalam realisasinya, menemukan pesan-pesan seperti ini secara komputasi sangatlah sulit. Penggunaan MAC dalam pengiriman pesan dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1 Prosedur Message Authentication Code (MAC) [4]

Prosedur MAC pada Gambar 1, dijelaskan sebagai berikut. Pengirim pesan akan menghitung nilai MAC dari pesan yang akan dikirim dengan kunci rahasia tertentu. Dalam hal ini diasumsikan bahwa pengirim dan penerima sudah berbagi kunci rahasia. Kemudian nilai MAC yang didapat dilekatkan pada pesan, selanjutnya dikirim bersama-sama dengan nilai MAC ke penerima. Pihak penerima kemudian akan menggunakan kunci K yang sama dengan pengirim untuk menghitung dan membandingkan nilai MAC yang diterima. Jika kedua nilai MAC yang dihitung dan dibandingkan oleh penerima pesan sama dengan nilai MAC yang dilekatkan pada

11

pesan, maka dapat disimpulkan bahwa pesan yang diterima masih terjaga keasliannya dan tidak terjadi pengubahan isi pesan apapun selama transmisi. Pada block cipher, rangkaian bit-bit plaintext dibagi menjadi blok-blok bit dengan panjang sama, biasanya 64 bit (tapi adakalanya lebih). Proses enkripsi yang menghasilkan block ciphertext pada kebanyakan algoritma kriptografi block cipher berukuran sama dengan block plaintext. Pada algoritma kriptografi block cipher, proses dekripsi dilakukan kebalikan dari cara yang sama seperti enkripsi. Secara umum, skema proses enkripsi-dekripsi dapat ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2 Skema Proses Enkripsi-Dekripsi Pada Block Cipher [1]

Misalkan block plaintext (P) yang berukuran n bit

P   p1 , p 2 , , p n 

(2)

Blok ciphertext (C) maka blok C adalah

C  c1 , c2 ,, cn 

(3)

Kunci (K) maka kunci adalah

K  k1 , k 2 ,, k n 

(4)

Sehingga proses enkripsi adalah

E k P   C

(5)

Proses dekripsi adalah Dk C   P (C) = P

(6)

Sebuah kriptografi dapat dikatakan sebagai suatu teknik kriptografi, harus melalui uji kriptosistem terlebih dahulu yaitu diuji dengan metode Stinson. Definisi 1 : terdiri dari 5-tuple (Five tuple) (P, C, K, E, D) yang memenuhi kondisi : 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 𝑘 𝜖 𝑲, terdapat aturan enkripsi 𝑒𝑘 𝜖 𝑬 dan berkorespodensi dengan aturan dekripsi 𝑑𝑘 𝜖 𝑫. Setiap 𝑒𝑘 ∶ 𝑷 ⟶ 𝑪 dan 𝑑𝑘 ∶ 𝑪 ⟶ 𝑷 adalah 12

fungsi sedemikian hingga 𝑑𝑘 (𝑒𝑘 (𝑥)) = 𝑥 untuk setiap plaintext 𝑥 𝜖 𝑷. Definisi 1.1 : Untuk mengetahui besaran nilai algoritma kriptografi yang dirancang mampu mengacak plaintext yang diinputkan maka digunakan nilai keacakan yang diproleh dari Persamaan (7): 𝑌𝑖 =

𝑝𝑖 −𝑐𝑖

(7)

𝑝𝑖

Dimana nilai acak Yi untuk tiap karakter diperoleh dari perbandingan antara selisih plaintext pi dengan ciphertext ci terhadap plaintext pi. Berdasarkan Persamaan 2 maka untuk

mencari nilai keacakan menggunakan rumus pada Persamaan 8. ̅ =∑ 𝑌𝑖

𝑛=8

𝑌𝑖

(8)

𝑖=0 𝑛

Diferensiasi data adalah perbandingan selisih antar dua titik. Dalam kalkulus, metode ini sering disebut sebagai turunan atau kemiringan dari data. Jika diberikan kumpulan data ((x1,y1), (x2,y2), (x3,y3), …, (xn,yn)) dengan syarat bahwa xi < xi+1 dimana i = 1…n. Data-data tersebut dapat divisualisasikan ke dalam koordinat Cartesius untuk setiap x sebagai variabel bebas dan y atau kadang ditulis sebagai f(x) sebagai variabel tak bebas. Untuk menentukan diferensiasi data pada dua titik maka persamaan dapat dibentuk seperti Persamaan 9. Dy (yb - ya ) = Dx (xa - xb )

(9)

Dengan (xa, ya) sebagai titik pertama, dan titik berikutnya adalah (xb, yb). Apabila terdapat n data maka untuk menentukan rata-rata dari diferensiasi data dapat dicari untuk melihat tren dari setiap data Rataan diferensiasi (Rd) dengan Persamaan (10). (10) 3.

Metode dan Perancangan Algoritma

Pada perancangan algoritma kriptografi Message Authentication Code (MAC) dengan pendekatan kriptografi Block Cipher berbasis 256 bit pada pola papan dart dibutuhkan tahap-tahap dalam penelitian. Tahap-tahap yang dibutuhkan yaitu: (1) Pengumpulan Bahan, (2) Analisis Masalah, (3) Perancangan Algoritma MAC, (4) Uji Algoritma MAC, dan (5) Penulisan Laporan.

13

Pengumpulan Bahan Analisis Masalah Perancangan Algoritma MAC Pengujian Algoritma MAC Penulisan Laporan Gambar 3 Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian pada Gambar 3, dapat dijelaskan sebagai berikut : Tahap pertama : Pengumpulan bahan yaitu mencari pola yang akan digunakan dalam proses perancangan algoritma kriptografi baru MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher serta mengumpulkan referensi yang mendukung; Tahap kedua : Analisis masalah tentang keamanan algoritma MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher kemudian dijadikan landasan perancangan algoritma baru MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher. Rumusan masalah yang dibahas dalam rancangan algoritma MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher berbasis 256 bit pada pola papan dart, yaitu: 1) Plaintext dan kunci dibatasi maksimal 32 karakter; 2) Block-block yang digunakan pada perancangan algoritma MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher berbasis 256 bit pada pola papan dart menggunakan block 16x16 (256bit); 3) Pola yang digunakan pada rancangan adalah papan dart; Tahap ketiga : Perancangan algoritma : 1) Merancang algoritma MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher menggunakan pola papan dart; 2) Membuat rancangan enkripsi yang diterapkan dalam block cipher dengan ukuran block 16x16 (256-bit), enkripsi pada kunci dibuat sesuai alur yang telah ditentukan pada kunci; Tahap keempat : Pengujian algoritma MAC dilakukan secara manual dari memasukkan plaintext, mengubah teks ke dalam bit dan melakukan proses enkripsi; Tahap kelima : Menulis laporan dari hasil penelitian yang sudah dilakukan dari tahap awal hingga tahap akhir. Batasan masalah dalam penelitian ini yaitu : 1) Proses enkripsi hanya dilakukan pada teks; 2) Jumlah plaintext dan kunci dibatasi yaitu menampung 32 karakter serta proses putaran terdiri dari 20 putaran; 3) Panjang block adalah 256-bit. Dalam perancangan algoritma MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher berbasis 256 bit pada pola papan dart ini dilakukan dua (2) proses yaitu proses enkripsi dan proses kompresi. Proses enkripsi pada perancangan algoritma MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher berbasis 256 bit pada pola papan dart

14

dilakukan dengan menggunakan putaran sebanyak 20 kali, yang ditunjukkan dalam Gambar 4 dan Gambar 5. Plaintext

Kunci

P1

K1

P2

K2

P..

P..

P20

K20

Ciphertext

Gambar 4 Rancangan Alur Proses Enkripsi

Gambar 4 menunjukkan rancangan alur proses enkripsi pada perancangan algoritma MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher berbasis 256 bit pada pola papan dart. Tahap persiapan dan langkah-langkah proses enkripsi dijelaskan sebagai berikut: a) Menyiapkan plaintext; b) Mengubah plaintext menjadi biner sesuai dalam tabel ASCII; c) Dalam rancangan alur proses enkripsi mempunyai rumus untuk menghasilkan plaintext dan kunci: 1) Plaintext 1 (P1) melakukan pengaturan dengan melakukan pola papan dart kemudian di XOR dengan Kunci 1 (K1) menghasilkan Plaintext 2 (P2); 2) Plaintext 2 (P2) melakukan pengaturan dengan melakukan pola papan dart kemudian di XOR dengan Kunci 2 (K2) menghasilkan Plaintext 3 (P3); dan tahapan tersebut berlanjut terus secara berurut sampai menghasilkan Plaintext 20 (P20); 3) Plaintext 20 (P20) melakukan pengaturan dengan melakukan pola papan dart kemudian di XOR dengan Kunci 20 (K20) menghasilkan Ciphertext (C). Setelah proses enkripsi dilakukan sampai dengan 20 putaran plaintext, maka dilanjutkan dengan proses kompresi, yang ditunjukkan pada Gambar 5.

15

Ciphertext

Ciphertext

CP1

CK1

CP2

CK2

CP3

CK3

MAC

Gambar 5 Rancangan Alur Proses Kompresi

Gambar 5 menunjukkan rancangan alur proses kompresi dari proses enkripsi untuk menghasilkan MAC. Tahap persiapan dan langkah-langkah proses kompresi dijelaskan sebagai berikut: a) Menyiapkan Ciphertext; b) Mengubah Ciphertext menjadi biner sesuai dalam tabel ASCII; c) Membagi biner dari Ciphertext menjadi 128-bit; d) Dalam rancangan alur proses kompresi mempunyai rumus untuk menghasilkan sebuah MAC: 1) Biner dari Ciphertext (C) dipisahkan menjadi 2 block yang nantinya akan di XOR satu sama lain 4.

Hasil dan Pembahasan

Bagian ini akan membahas secara lebih rinci mengenai perancangan algoritma MAC berbasis 256 bit pada pola papan dart. Bagian ini juga akan membahas tentang proses enkripsi dan kompresi untuk menghasilkan sebuah MAC.

Gambar 6 Papan Dart

Gambar 6 merupakan papan dart yang dijadikan sebagai pola dalam perancangan algoritma MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher berbasis 256 bit yang diterapkan dalam matriks plaintext.

16

x1 x17 x33 x49 x65 x81 x97 x113 x129 x145 x161 x177 x193 x209 x225 x241
















Gambar 7 Proses Pemasukan Bit Plaintext Dalam Matriks

Gambar 7 menggambarkan proses pemasukan plaintext yang akan diubah menjadi biner dan dimasukkan ke dalam matriks 256-bit. Langkah pertama memasukkan bit secara horizontal dari kolom pertama adalah x1, x2, x3, …..x256. x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 x11 x12 x13 x14 x15 x16
















Gambar 8 Proses Enkripsi Pemasukan Bit Plaintext Putaran 20 Dalam Matriks

Gambar 8 merupakan proses ke-4 dari putaran ke-20 pemasukan bit secara vertikal. Hasil pengambilan bit proses ke-4 dari putaran ke-20 setelah pemasukan bit dapat dilihat pada Gambar 9. Pengambilan bit dimulai secara horizontal dari x1, x17, x33, …..x241 dan dimasukan ke dalam matriks sesuai pola papan dart, seperti terlihat pada Gambar 9.

17

















Gambar 9 Hasil Proses Enkripsi Pengambilan Bit Plaintext Putaran 20 Pada Pola Papan Dart

Gambar 10 Rancangan Proses Pemasukan Bit Kunci Dalam Matriks

Gambar 10 merupakan proses pemasukan bit kunci ke dalam matriks. Langkah pertama memasukkan bit secara horizontal dari kolom pertama x1, x2, x3, …..x256. x241 x242 x243 x244 x245 x246 x247 x248 x249 x250 x251 x252 x253 x254 x255 x256














Gambar 11 Proses Enkripsi Pemasukan Bit Kunci Dalam Matriks

18



Gambar 11 merupakan proses enkripsi pemasukan kunci ke dalam matriks secara vertikal dari kolom terakhir x1, x2, x3, …..x256. Hasil pengambilan bit setelah proses enkripsi pemasukan bit dapat dilihat pada Gambar 12. x16 x17 x48 x49 x80 x81 x112 x113 x144 x145 x176 x177 x208 x209 x240 x241
















Gambar 12 Hasil Pengambilan Bit Dari Proses Pemasukan Kunci

Gambar 12 merupakan hasil proses pengambilan bit pada kunci setelah proses enkripsi pemasukan bit kunci. Pengambilan kunci digunakan untuk menyamarkan pesan plaintext pada ciphertext. Pengambilan dalam bit kunci dilakukan secara horizontal dan dimasukkan dalam matriks sesuai pola papan dart. Bit pertama mulai diambil dari kolom pertama dari proses enkripsi pemasukan bit kunci dan dimasukkan dalam matriks sesuai dengan pola papan dart yang dimulai dari x241, x240, x209, …..x16, seperti yang terlihat pada Gambar 12. Alur proses enkripsi dan kompresi telah dijelaskan di pembahasan sebelumnya yaitu pada bagian metode dan perancangan algoritma. Proses yang lebih lengkap mengenai alur proses enkripsi dan proses kompresi akan dijabarkan pada Gambar 12 dan Gambar 13.

19

Plaintext

Kunci

ASCII Bit

ASCII Proses 1 (Put 1)

Proses 1 (K 1)

Bit Masuk

Bit Masuk

Proses Ambil

Proses Ambil

P1

Bit

K1 C1

P19

K19

C19

P20

K20 Ciphertext

Plaintext

Kunci

ASCII Bit


Proses 2 (K 1)

Bit Masuk

Bit Masuk

Proses Ambil

Proses Ambil

P1

Bit

K1 C1

P19

K19

C19

P20

K20 Ciphertext

Plaintext

Kunci

ASCII

ASCII

Bit

Proses 3 (Put 1)

Proses 3 (K 1)

Bit Masuk

Bit Masuk

Proses Ambil

Proses Ambil

P1

Bit

K1 C1

P19

K19

C19

P20

K20 Ciphertext

Plaintext

Kunci

ASCII Bit


Proses 4 (K 1)

Bit Masuk

Bit Masuk

Proses Ambil

Proses Ambil

P1

K1 C1

P19

C19

P20

K19 K20

Ciphertext

Gambar 13 Alur Proses Enkripsi

20

Bit

Gambar 13 menggambarkan proses enkripsi, secara keseluruhan ada empat proses enkripsi yang di dalam setiap prosesnya terdapat dua proses baru untuk pembentukan plaintext dan kunci, dimana dua proses tersebut mempunyai masingmasing 20 putaran plaintext dan kunci. Plaintext diubah ke dalam bentuk bit sesuai dengan tabel ASCII, dan rangkaian bit dimasukkan ke dalam matriks 16x16 secara horizontal maupun vertikal. Pengambilan bit menggunakan pola papan dart dan hasil pengambilan bit akan ditampung menjadi P1. Hal tersebut juga terjadi pada pembentukan kunci. Rangkaian bit pada P1 akan di XOR dengan rangkaian bit pada K1 sehingga menghasilkan C1. Rangkaian bit pada C1 akan digunakan sebagai plaintext ke-2 untuk pemasukan bit pada putaran ke-2. Sedangkan rangkaian bit pada K1 akan digunakan kembali untuk pemasukan bit kunci putaran ke-2. Proses enkripsi ke-2, ke-3, dan ke-4 pada putaran ke-1 sampai putaran ke-20 hampir sama dengan proses enkripsi ke-1 putaran ke-1 sampai putaran ke-20. Perbedaannya adalah pola yang digunakan masih sama yaitu papan dart tapi setiap pengambilan pada proses enkripsi ke-2, ke-3, dan ke-4 untuk masing-masing putaran ke-1 sampai dengan putaran ke-20 berbeda. Proses kompresi merupakan pemampatan dari masing-masing ciphertext pada proses enkripsi ke-1, ke-2, ke,3, dan ke-4 untuk menghasilkan sebuah MAC. Alur proses kompresi ditunjukkan pada Gambar 14. Ciphertext (Hex) Bit

Proses 1 Bagi Bit (C) Jadi 2 Bagian (128-bit) Bagian 2 Dijadikan Kunci

Bagian 1 Dijadikan Plaintext

Masukan Dalam Matrix (16x8)

Masukan Dalam Matrix (16x8) C1 Proses 2

Bagi Bit C1 Jadi 2 Bagian (64-bit) Bagian 2 Dijadikan Kunci



Masukan Dalam Matrix (8x8) C2 Proses 3

Bagi Bit C2 Jadi 2 Bagian (32-bit) Bagian 2 Dijadikan Kunci



Masukan Dalam Matrix (8x4) C3

Ubah Nilai C3 Menjadi Hexa Nilai C3 (Hex) = MAC

Gambar 14 Alur Proses Kompresi

Untuk membuktikan proses enkripsi pada pola papan dart sehingga menghasilkan sebuah MAC, maka dilakukan perhitungan secara manual. Proses 21

enkripsi pada pengujian algoritma MAC ini menggunakan kalimat “FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI FTI” sebagai input plaintext dan “UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA” sebagai kunci. Proses yang dijelaskan dalam pembahasan ini adalah proses ke-4 pada putaran ke-1 Plaintext “FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI FTI” dan kunci “UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA” diubah ke dalam biner menjadi : FA : KU : LT : AS : (_)T : EK : NO : LO : GI : (_)I : NF : OR : MA : SI : (_)F : TI :

0100011001000001 0100101101010101 0100110001010100 0100000101010011 0010000001010100 0100010101001011 0100111001001111 0100110001001111 0100011101001001 0010000001001001 0100111001000110 0100111101010010 0100110101000001 0101001101001001 0010000001000110 0101010001001001

UN : IV : ER : SI : TA : S(_) : KR : IS : TE : N(_) : SA : TY : A(_) : WA : CA : NA :

0101010101001110 0100100101010110 0100010101010010 0101001101001001 0101010001000001 0101001100100000 0100101101010010 0100100101010011 0101010001000101 0100111000100000 0101001101000001 0101010001011001 0100000100100000 0101011101000001 0100001101000001 0100111001000001

Proses pengambilan rangkaian bit pada matriks 16x16 untuk plaintext dan kunci telah ditunjukkan pada Gambar 8 dan Gambar 9. Tabel 1 Hasil Perubahan dari Plaintext Ke Ciphertext dan Menghasilkan Nilai Message Authentication Code (MAC) Dalam Hexa No

Plaintext

1.

Putaran 20 (P1) (0001000011001100, 1110011000011011, 1110010111111100, 1001011011001001, 0110100010011110, 0111001001100110, 0000101110110011, 1001110010100100, 1011000110101101, 1000101000101111, 1000001111100101, 1000110101010011, 1101001001011100, 0100000100101100, 0110000001100000, 0100001111001111)

2.

Putaran 20 (P2) (0000110110100110, 0000100100010000, 0101100000010111, 0110110001000000, 0111110110101011, 0100101100110101, 1110100111011101, 0101010111010101, 1101110000110000, 0011001111010111, 1110010010010101, 0101101101101011, 1010010010010011, 1001001101001100, 1000100000101011, 1110000010111100)

3.

Ciphertext 16 204, 230 27, 229 252, 150 201, 104 158, 114 102, 11 179, 156 164, 177 173, 138 47, 131 229, 141 83, 210 92, 65 44, 96 96, 67 207 13 166, 9 16, 88 23, 108 64, 125 171, 75 53, 233 221, 85 213, 220 48, 51 215, 228 149, 91 107, 164 147, 147 76, 136 43, 224 188 180 155, 142 53, 77 1, 142 115, 28 229, 158 233, 162 82, 9 188, 59 112, 69 21, 174 81, 232 138, 247 141,

Putaran 20 (P3) (1011010010011011, 1000111000110101, 0100110100000001, 1000111001110011, 0001110011100101, 1001111011101001, 1010001001010010, 0000100110111100, 0011101101110000, 0100010100010101, 1010111001010001,

22

Nilai MAC (Hexa)

D82CCA3E

4.

1110100010001010, 1111011110001101, 1000011001011000, 0110111001011011, 0101010001001001) Putaran 20 (P4) (1110001010111000, 0100011001011010, 0101101000101111, 1100001100111010, 0101100101000111, 1100011000101010, 0110110011001100, 1100110011000000, 1001111010110001, 0001011100100101, 1111111101001100, 0000010010001101, 0110011000110110, 0000100000010010, 0110111111010110, 0101000010110000)

134 88, 110 91, 84 73 226 184, 70 90, 90 47, 195 58, 89 71, 198 42, 108 204, 204 192, 158 177, 23 37, 255 76, 4 141, 102 54, 8 18, 111 214, 80 176

Tabel 1 menunjukkan hasil enkripsi putaran ke-20 dari proses ke-1 sampai proses ke-4, bit digunakan sebagai input ke dalam matriks 16x16 algoritma MAC berbasis block cipher yang hasil enkripsi (ciphertext) dikompres untuk mendapatkan sebuah nilai MAC dalam bentuk hexa. Berdasarkan pada Persamaan 7 yang merupakan persamaan untuk mengetahui nilai korelasi antara plaintext dan ciphertext, dalam nilai korelasi berkisar antara -1 sampai 1. Jika nilai korelasi mendekati 1 maka plaintext dan ciphertext mempunyai nilai yang sangat berhubungan, tetapi jika nilai korelasi yang didapat mendekati 0 (nol), maka dapat dikatakan plaintext dan ciphertext mempunyai nilai yang sama sekali tidak berhubungan. Tabel 2 Nilai Korelasi Tiap Proses Proses

Nilai Korelasi

Proses 1

0,072281949

Proses 2

0,085361062

Proses 3

0,212435072

Proses 4

0,030449953

Tabel 2 menunjukkan hasil pengujian korelasi dari setiap proses di dalam algoritma yang dirancang. Berdasarkan nilai-nilai hasil pengujian korelasi yang ditampilkan dalam Tabel 2, proses 1, proses 2, dan proses 4 berada dalam kisaran hubungan yang tidak berarti, sedangkan pada proses 3 hubungan korelasi sangat lemah. Sehingga dapat disimpulkan bahwa algoritma MAC berbasis block cipher yang dirancang dapat menyamarkan pesan plaintext. Pengujian perbedaan output jika salah satu karakter input ditambahkan atau dihapus dapat dilihat pada Tabel 3. 23

Tabel 3 Hasil Pengujian Perbedaan Output INPUT

OUTPUT

F FA FAK FAKU FAKUL FAKULT FAKULTA FAKULTAS FAKULTAS T FAKULTAS TE FAKULTAS TEK FAKULTAS TEKN FAKULTAS TEKNO FAKULTAS TEKNOL FAKULTAS TEKNOLO FAKULTAS TEKNOLOG FAKULTAS TEKNOLOGI

7F068E7C 0716C478 CD2D428D E47D11B6 BCE746F8 6B8367B2 2D7532BB 71A7A086 FF42164D 59AFB26F 58AC756A 352256FB 2595265F 62A60A35 2C8B135C 2549F44C 930ADCC8

Tabel 3 menunjukkan hasil pengujian algoritma MAC dimana jika di-Input-kan kalimat “FAKULTAS TEKNOLOGI” akan mempunyai hasil yang berbeda dengan input kalimat lain, jika input pada kalimat yang lain tersebut dihapus satu huruf maupun ditambahkan satu huruf. 5.

Simpulan

Berdasarkan penelitian dan pengujian terhadap rancangan algoritma MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher berbasis 256 bit pada pola papan dart maka dapat disimpulkan: 1) Pola papan dart dapat digunakan sebagai rancangan algoritma MAC dengan proses kompresi dari ciphertext; 2) Perubahan pada input seperti pengurangan huruf, kata, atau kalimat menyebabkan hasil output (nilai MAC) mengalami perubahan dari hasil output sebelumnya; 3) Pengujian nilai korelasi pada setiap proses memiliki hubungan korelasi yang lemah sehingga dapat dikatakan bahwa rancangan algoritma MAC dengan pendekatan kriptografi block cipher berbasis 256 bit pada pola papan dart dapat menyamarkan plaintext dengan baik. 6.

Daftar Pustaka

[1] [2]

Munir, R. (2006). Kriptografi. Bandung: Informatika. Adiprabowo, Y., 2006. Implementasi Algoritma MAC Berbasis Cipher Blok Sebagai Program Add-in di Microsoft Word Untuk Otentikasi Dokumen. Teknik Informatika ITB Bandung. Safrina, R., 2007. Pembangunan Algoritma MAC Berbasis Cipher Aliran. Teknik Informatika ITB Bandung.

[3]

24

[4]

[5]

[6] [7] [8] [9]

Prima, P., 2011. Implementasi dan Analisis Perbandingan Algoritma MAC Berbasis Fungsi Hash Satu Arah Dengan Algoritma MAC Berbasis Cipher Block. Teknik Informatika ITB Bandung Dworkin, M., 2005. Recommendation for Block CipherModes of Operation : The CMAC Mode for Authentication. National Insitude of Standard and Technology Special Publication 800-3B. U.S. Department of Commerce. http://en.wikipedia.org/wiki/Message_authentication_code, diakses pada 26 April 2011 Menezes, A. J., van Oorschot, P. C., & Vanstone, S. A., 1997. Handbook of Applied Cryptography, CRC Press. Stinson, D. R., (1995).Cryptography: Theory and Practice. CRC Press, Boca Raton, London, Tokyo. Dafid, Oktober (2006), Kriptografi Kunci Simetris Dengan Menggunakan Algoritma Crypton, STMIK MDP Palembang.

25

Perancangan Algoritma Message Authentication Code (MAC) Dengan Pendekatan Kriptografi Block Cipher Berbasis 256 Bit Pada Pola Papan Dart

Recommend Documents