KEAMANAN KOMPUTER ADITYO NUGROHO,ST TEKNIK PERANGKAT LUNAK UNIVERSITAS PGRI RONGGOLAWE TUBAN PERTEMUAN 9 – CIPHER BLOK (BLOCK CIPHER) Prinsip-Prinsip Perancangan Cipher Blok Beberapa Algoritma Cipher Blok

Cipher Blok (Block Cipher) Refresh… Beroperasi pada plainteks/cipherteks dalam bentuk BLOK BIT. Rangkaian bit dibagi menjadi blok-blok dng ukuran tertentu. dienkripsi / didekripsi blok per blok.

Cipher Blok (Block Cipher) Refresh… Rangkaian bit-bit plainteks dibagi menjadi blok-blok bit dengan panjang sama, biasanya 64-bit atau lebih. Kemudian setiap blok di-enkripsi dengan bit-bit kunci yang panjangnya sama dengan panjang bit dalam blok plainteks.

Cipher Blok (Block Cipher) Refresh… Algoritma cipher blok menggabungkan beberapa teknik kriptografi klasik dalam proses enkripsi sehingga dapat menjadi super-enkripsi. Substitusi Menggantikan satu atau sekumpulan bit pada blok plainteks tanpa merubah urutannya.

Cipher Blok (Block Cipher) Refresh… Transposisi atau permutasi Memindahkan atau menggeser posisi bit pada blok plainteks berdasarkan aturan tertentu. Ekspansi Memperbanyak jumlah bit pada blok plainteks berdasarkan aturan tertentu. Misal 32-bit menjadi 48-bit.

Cipher Blok (Block Cipher) Refresh… Kompresi Kebalikan dari ekspansi, jumlah bit pada blok plainteks dimampatkan berdasarkan aturan tertentu.

Prinsip Perancangan Cipher Blok Cipher Blok (Block Cipher) Prinsip Perancangan Cipher Blok Perancangan algoritma kriptografi yang berbasis blok mempertimbangkan beberapa prinsip berikut : Prinsip Confusion dan Diffusion dari Shannon Cipher berulang (Iterated Cipher) Jaringan Feistel (Feistel Network) Kunci Lemah (Weak Key) Kotak-S (S-box)

PPCB – 1. Confusion dan Diffusion dari Shannon Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 1. Confusion dan Diffusion dari Shannon Confusion : Menyembunyikan hubungan apapun antara plainteks, cipherteks dan kunci. Hal ini akan membuat kriptanalis frustasi untuk mencari pola-pola yang muncul pada cipherteks. Confusion akan membuat hubungan statistik plainteks, cipherteks dan kunci menjadi rumit.

PPCB – 1. Confusion dan Diffusion dari Shannon Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 1. Confusion dan Diffusion dari Shannon Diffusion : Menyebarkan pengaruh satu bit plainteks atau kunci ke sebanyak mungkin cipherteks sehingga perubahan pada cipherteks tidak dapat diprediksi. Untuk mendapatkan keamanan yang tinggi, prinsip confusion dan diffusion diulang berkali-kali pada tiap-tiap blok enkripsi dengan kombinasi yang berbeda.

PPCB – 2. Cipher Berulang (Iterated Cipher) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 2. Cipher Berulang (Iterated Cipher) Fungsi transformasi sederhana yang mengubah plainteks menjadi cipherteks diulang sejumlah kali. Pada setiap putaran digunakan subkey atau kunci putaran (roundkey) yang dikombinasikan dengan plainteks. Plainteks dinyatakan dengan C0 dan cipherteks dinyatakan dengan Cr

PPCB – 2. Cipher Berulang (Iterated Cipher) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 2. Cipher Berulang (Iterated Cipher) Secara matematis cipher berulang dinyatakan sebagai i = 1,2,….,r (r adalah jumlah putaran) Ki = subkey pada putaran ke-i f = fungsi transformasi (didalamnya terdapat fungsi substitusi, permutasi, dan/atau ekspansi, kompresi)

PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Hampir semua algoritma cipher blok bekerja dalam model Jaringan Feistel. Jaringan Feistel ditemukan oleh Horst Feistel tahun 1970. Model Jaringan Feistel adalah sebagai berikut : Bagi blok yang panjangnya n-bit menjadi 2 bagian. Kiri (L) dan kanan (R), yang masing-masing panjangnya n/2 (dengan syarat n harus genap)

PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Definisikan cipher blok berulang dimana hasil dari putaran ke-I ditentukan dari hasil putaran sebelumnya, yaitu : Li = Ri-1 Ri = Li-1 f(Ri-1,Ki)

PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) i = 1,2,….,r (r adalah jumlah putaran) Ki = subkey pada putaran ke-i f = fungsi transformasi (didalamnya terdapat fungsi substitusi, permutasi, dan/atau ekspansi, kompresi)

PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network)

PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Plainteks adalah gabungan L dan R awal, atau secara formal dinyatakan dengan (L0 ,R0). Sedangkan cipherteks didapatkan dari L dan R hasil dari putaran terakhir setelah terlebih dahulu dipertukarkan, atau secara formal dinyatakan sebagai (Rr ,Lr)

PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Jaringan Feistel banyakdipakai dalam algoritma kriptografi seperti DES (Data Encryption Standard), LOKI, GOST, FEAL, Lucifer, Blowfish, Khufu, Khafre dll karena model ini bersifat REVERSIBLE untuk proses enkripsi dan dekripsi.

PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Sifat REVERSIBLE ini membuat kita tidak perlu membuat algoritma baru untuk mendekripsi cipherteks menjadi plainteks. Karena operator XOR mengkombinasikan setengah bagian kiri dengan hasil dari fungsi transformasi f, maka persamaan berikut pasti benar :

PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 3. Jaringan Feistel (Feistel Network) Sifat REVERSIBLE tidak tergantung dengan fungsi f sehingga fungsi f dapat dibuat serumit mungkin

PPCB – 4. Kunci Lemah (Weak Key) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 4. Kunci Lemah (Weak Key) Kunci lemah adalah kunci yang menyebabkan tidak adanya perbedaan antara enkripsi dan dekripsi. Dekripsi terhadap cipherteks tetap menghasilkan plainteks semula, namun enkripsi 2 kali berturut-turut terhadap plainteks akan menghasilkan kembali plainteksnya

PPCB – 4. Kunci Lemah (Weak Key) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 4. Kunci Lemah (Weak Key) Misalkan KL adalah kunci lemah, E adalah fungsi enkripsi, D adalah fungsi dekripsi, P adalah plainteks dan C adalah cipherteks, maka persamaan berikut menunjukkan fenomena kunci lemah : EKZ(P) = C DKL(C) = EKZ(C) = P

PPCB – 4. Kunci Lemah (Weak Key) Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 4. Kunci Lemah (Weak Key) Cipher blok yang bagus tidak mempunyai kunci lemah. Meskipun demikian, algortima yang mempunyai sedikit kunci lemah seperti DES tidak begitu masalah, karena jumlah kunci lemah itu relatif sangat kecil dibandingkan jumlah kunci keseluruhan.

Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 5. Kotak-S (S-Box) Kotak-S adalah MATRIKS yang berisi substitusi sederhana yang memetakan suatu atau lebih bit dengan satu atau lebih bit yang lain. Pada kebanyakan algoritma cipher blok, Kotak-S memetakan m-bit masukan menjadi n-bit keluaran, sehingga kotak-S dinamakan kotak m x n S-Box.

Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 5. Kotak-S (S-Box) Kotak-S merupakan satu-satunya langkah nirlanjar didalam algoritma, karena operasinya adalah LOOK-UP TABLE. Masukan dari operasi LOOK-UP TABLE dijadikan sebagai indeks Kotak-S dan keluarannya adalah entry didalam Kotak-S.

Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 5. Kotak-S (S-Box) Contoh : Kotak-S dalam DES adalah 6x4 S-Box yang berarti memetakan 6 bit masukan menjadi 4 keluaran. Salah satu Kotak-S yang ada dalam algoritma DES : Baris diberi nomor 0 sampai 3 Kolom diberi nomor 0 sampai 13 12 1 10 15 9 2 6 8 13 3 4 14 7 5 11

Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 5. Kotak-S (S-Box) Masukan untuk proses substitusi adalah 6 bit, b1b2b3b4b5b6 Nomor baris dari tabel ditunjukkan oleh string bit b1b6 Nomor kolom ditunjukkan oleh string bit b2b3b4b5

Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 5. Kotak-S (S-Box) Misalkan masukan adalah 110100 Nomor baris tabel = 10 (baris nomor 2 S-Box) Nomor kolom tabel = 1010 (kolom nomor 10 S-Box) 12 1 10 15 9 2 6 8 13 3 4 14 7 5 11

Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 5. Kotak-S (S-Box) Sehingga substitusi untuk 110100 adalah ENTRY pada baris nomor 2 dan kolom nomor 10 yaitu angka 4 atau 0100

Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 5. Kotak-S (S-Box) Perancangan S-Box menjadi isu penting karena S-Box harus dirancang sedemikian rupa hingga kekuatan kriptografinya bagus dan mudah di-implementasikan. Ada 4 cara pendekatan yang dapat digunakan dalam mengisi S-Box :

Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 5. Kotak-S (S-Box) Dipilih secara acak Untuk S-Box yang kecil, cara pengisian secara acak tidak aman, namun untuk S-Box yang besar cara ini cukup bagus Dipilih secara acak lalu diuji Sama seperti cara no.1, namun nilai acak yang dibangkitkan diuji apakah memenuhi sifat tertentu

Cipher Blok (Block Cipher) PPCB – 5. Kotak-S (S-Box) Dibuat Oleh Orang (Man-Made) Entry didalam S-Box dibangkitkan dengan teknik yang lebih intuitif. Dihitung Secara Matematis (Math-Made) Entry dalam S-Box dibangkitkan berdasarkan prinsip matematika yang terbukti aman dari serangan kriptanalis.

Beberapa Algoritma Cipher Blok Cipher Blok (Block Cipher) Beberapa Algoritma Cipher Blok Banyak algoritma kriptografi cipher blok yang sudah pernah dipublikasikan, seperti DES (Data Ecryption Standard), TRIPLE DES, IDEA (International Data Encryption Algorithm), BLOWFISH, GOST, SAFER, LOKI, FEAL, RC2, RC5, SERPENT, dan yang terbaru adalah AES (Advanced Encryption Standard). DES dan AES menjadi standar untuk enkripsi cipher blok.

Beberapa Algoritma Cipher Blok Cipher Blok (Block Cipher) Beberapa Algoritma Cipher Blok DES : Pelajari materi di berkas fotokopi hal.136-147 AES : Pelajari materi di berkas fotokopi hal. 157-170