Kriptografi Modern Oleh Najla Qurrata

Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh 

Nama: Najla Qurrata Aini Putri Yusrizal

Kelas / NIM : 4C/2103015179

Teknik Informatika

Kriptografi Modern

• Point

1. Beroperasi dalam mode bit atau byte (kunci, plainteks, cipherteks).
2. Paling banyak menggunakan operasi bit xor.
3. Tetap menggunakan teknik pada algoritma klasik: substitusi dan transposisi, tetapi lebih kompleks.
4. Algoritma XOR sederhana tidak aman karena cipherteksnya mudah dipecahkan, panjang kuncinya dapat ditemukan dengan Metode Kasiski.

• Rangkaian bit: Dipecah menjadi beberapa blok

Contoh: 

Plainteks 100111010110

Bila dibagi menjadi blok 4-bit:

1001 1101 0110

maka setiap blok menyatakan 0 sampai 15:

9 13 6

Bila plainteks dibagi menjadi blok 3-bit:

100 111 010 110

maka setiap blok menyatakan 0 sampai 7:

4 7 2 6

• Padding bits: Bit-bit tambahan jika ukuran blok terakhir tidak mencukupi panjang blok yang mengakibatkan ukuran cipherteks sedikit lebih besar daripada ukuran plainteks semula.

Contoh: 

Plainteks 100111010110

Bila dibagi menjadi blok 5-bit:

10011 10101 00010

• Representasi dalam Heksadesimal

Pesan dinyatakan dalam kode Hex:

0000 = 0 0001 = 1 0010 = 2 0011 = 3

0100 = 4 0101 = 5 0011 = 6 0111 = 7

1000 = 8 1011 = 9 1010 = A 1011 = B

1100 = C 1101 = D 1101 = E 1111 = F

Contoh: 

Plainteks 100111010110 dibagi menjadi blok 4-bit:

1001 1101 0110

dalam notasi Hex:

9 D 6

• Operasi XOR: Menggunakan notasi ⊕ 

Operasi XOR = penjumlahan modulo 2:

    0 ⊕ 0 = 0 ⇔ 0 + 0 (mod 2) = 0

    0 ⊕ 1 = 1 ⇔ 0 + 1 (mod 2) = 1

    1 ⊕ 0 = 1 ⇔ 1 + 0 (mod 2) = 1

    1 ⊕ 1 = 0 ⇔ 1 + 1 (mod 2) = 0

Hukum-hukum:

    (i) a ⊕ a = 0

    (ii) a ⊕ b = b ⊕ a

    (iii) a ⊕ (b ⊕ c) = (a ⊕ b) ⊕ c

• Operasi XOR Bitwise: Jika dua rangkaian dioperasikan dengan XOR operasinya akan dilakukan dengan meng-XOR-kan setiap bit yang berkoresponden dari kedua rangkaian bit tersebut.

Contoh:

10011 ⊕ 11001 = 01010 yang dalam hal ini, hasilnya diperoleh sebagai berikut:

• Cipher dengan XOR: Setiap bit plainteks di-XOR-kan dengan setiap bit kunci.

Enkripsi: C = P ⊕ K

Dekripsi: P = C ⊕ K

Contoh: 

• Jika panjang bit-bit kunci lebih pendek daripada panjang bit-bit pesan, maka bit-bit kunci diulang penggunaannya secara periodik.

Contoh: 

• Kategori cipher Berbasis Bit

1. Cipher Alir (Stream Cipher)

• beroperasi pada bit tunggal
• enkripsi/dekripsi bit per bit

 2. Cipher Blok (Block Cipher)

• beroperasi pada blok bit
• enkripsi/dekripsi blok per blok

Soal dan Jawaban

1. Bagaimana pemecahan rangkaian bit menjadi blok-blok dapat mempengaruhi ukuran cipherteks dalam kriptografi modern? Berikan contohnya.

Jawab:

        Pemecahan rangkaian bit menjadi blok-blok dapat mempengaruhi ukuran cipherteks dalam kriptografi modern. Jika kita membagi rangkaian bit menjadi blok-blok yang lebih kecil, dengan ukuran blok yang lebih pendek, maka jumlah blok yang diperlukan untuk merepresentasikan seluruh plainteks akan lebih banyak. Hal ini mengakibatkan ukuran cipherteks menjadi lebih besar daripada ukuran plainteks asli.

        Misalnya, jika kita membagi plainteks 100111010110 menjadi blok 5-bit, maka akan terbentuk tiga blok: 10011, 10101, dan 00010. Dalam hal ini, setiap blok dienkripsi secara terpisah, dan ukuran cipherteks akan menjadi lebih besar daripada ukuran plainteks. Dalam hal ini, panjang cipherteks akan menjadi 15-bit, sedangkan plainteks hanya 12-bit.

2. Bagaimana padding bits dapat mempengaruhi keamanan dan kekuatan kriptografi modern? 

Jawab: 

        Padding bits yang ditambahkan pada blok terakhir dapat memberikan keamanan tambahan dengan mengacak pola atau hubungan yang mungkin terlihat dalam plaintext asli. Hal ini dapat menghambat serangan kriptanalisis yang mungkin mencoba mengidentifikasi pola-pola dalam cipherteks. Namun, padding bits juga dapat memberikan informasi yang dapat dieksploitasi. Jika padding bits tidak diatur dengan baik atau tidak acak, serangan seperti padding oracle attack dapat memanfaatkan kelemahan ini untuk memperoleh informasi tentang plainteks asli. Oleh karena itu, penting untuk menggunakan metode padding yang aman dan acak, seperti PKCS#7 atau ISO/IEC 7816-4, yang memperkuat keamanan dan mencegah serangan yang mungkin dilakukan pada padding bits.

3. Mengapa operasi bit xor sering digunakan dalam kriptografi modern?.

Jawab:

        Operasi bit XOR sering digunakan dalam kriptografi modern karena memiliki beberapa sifat yang menguntungkan dalam menciptakan keamanan. Operasi bit xor dapat menghasilkan hasil yang tidak dapat dengan mudah diprediksi, terutama jika digunakan bersama dengan kunci yang tepat. Dalam enkripsi, operasi bit xor digunakan untuk menggabungkan kunci dengan plainteks atau cipherteks, yang menghasilkan cipherteks yang lebih kompleks dan sulit untuk dipecahkan. Selain itu, operasi bit xor memiliki sifat komutatif dan inversif, jadi memungkinkan dekripsi yang efisien.

4. Jelaskan bagaimana konversi pesan dari biner ke heksadesimal dan sebaliknya dilakukan dalam kriptografi modern. Apa tujuan dari konversi ini dan bagaimana ini berhubungan dengan representasi data dalam blok-blok?

Jawab:

        Konversi pesan dari biner ke heksadesimal dan sebaliknya dilakukan dengan mengelompokkan bit atau byte dalam blok-blok dan mengonversinya ke notasi heksadesimal yang sesuai. Tujuan dari konversi ini adalah untuk memudahkan representasi data dalam blok-blok dan mempermudah pemahaman serta manipulasi data dalam konteks kriptografi. Konversi ini dapat dilakukan dengan menggunakan tabel konversi yang memetakan nilai-nilai biner ke heksadesimal.

5. Mengapa pembagian pesan ke dalam blok-blok 4-bit dalam notasi heksadesimal merupakan pendekatan yang umum dalam kriptografi modern? Apa keuntungan dari menggunakan blok-blok 4-bit dan representasi heksadesimal dalam algoritma kriptografi?

Jawab:

        Pembagian pesan ke dalam blok-blok 4-bit dalam notasi heksadesimal merupakan pendekatan yang umum dalam kriptografi modern karena memiliki beberapa keuntungan. Pertama, blok-blok 4-bit memungkinkan representasi data yang lebih kompak daripada representasi biner. Setiap digit heksadesimal mewakili 4 bit, sehingga memungkinkan penghematan ruang penyimpanan dan transmisi data. Selain itu, blok-blok 4-bit juga memudahkan pemrosesan paralel pada setiap blok, yang dapat meningkatkan kecepatan operasi dalam algoritma kriptografi. Dalam banyak algoritma, blok-blok 4-bit diolah secara terpisah, yang mengurangi kompleksitas perhitungan dalam algoritma tersebut.

6. Bagaimana proses enkripsi dan dekripsi dalam Cipher Blok berbeda dengan Cipher Alir? Berikan contohnya.

Jawab:

        Proses enkripsi dan dekripsi dalam Cipher Blok melibatkan pemrosesan blok bit secara keseluruhan. Setiap blok bit plainteks di-XOR-kan dengan blok bit kunci yang sesuai, dan hasilnya adalah blok bit cipherteks. Proses yang sama berlaku untuk dekripsi, di mana blok cipherteks di-XOR-kan dengan blok kunci untuk mendapatkan blok plainteks asli. Sedangkan dalam Cipher Alir, enkripsi dan dekripsi dilakukan pada bit tunggal secara kontinu dengan menggabungkan bit plainteks dengan bit kunci yang berurutan.

7. Hitung hasil dari operasi XOR berikut:

a) 101101 ⊕ 110011

b) 010110 ⊕ 111000

Jawab:

a) 101101 ⊕ 110011 = 011110

b) 010110 ⊕ 111000 = 101110

        Dalam operasi XOR, setiap bit pada rangkaian bit pertama di-XOR-kan dengan bit yang berkoresponden pada rangkaian bit kedua. Hasilnya adalah rangkaian bit baru yang merupakan hasil dari XOR setiap pasangan bit yang berkoresponden.

8. Mengapa teknik substitusi dan transposisi yang digunakan dalam algoritma kriptografi modern lebih kompleks?

Jawab:

        Teknik substitusi dan transposisi pada kriptografi modern lebih kompleks daripada algoritma klasik karena berkembangnya metode analisis kriptografi dan peningkatan kekuatan komputasi. Dengan menggunakan kombinasi teknik substitusi dan transposisi yang lebih kompleks, algoritma kriptografi modern dapat memberikan tingkat keamanan yang lebih tinggi dan sulit untuk dipecahkan. Tingkat kompleksitas yang lebih tinggi membuat analisis pola dan serangan kriptanalisis lainnya menjadi lebih sulit dilakukan. Dalam algoritma kriptografi modern, teknik substitusi dibuat lebih rumit, misalnya dengan menggunakan S-Box yang kompleks untuk substitusi byte. Sementara itu, teknik transposisi juga dibuat lebih rumit, misalnya dengan melakukan permutasi blok data pada level byte atau bit yang lebih kompleks.

9. Diberikan plainteks dalam bentuk biner: 1010111101011101. Tentukan representasi heksadesimalnya.

Jawab:

• Bagi plainteks menjadi blok 4-bit:

1010 1111 0101 1101

• Ubah setiap blok 4-bit menjadi notasi heksadesimal menggunakan kode heksadesimal yang diberikan:

1010 = A

1111 = F

0101 = 5

1101 = D

Jadi, representasi heksadesimal dari plainteks 1010111101011101 adalah: AF5D.

10. Buktikan bahwa a ⊕ (a ⊕ b) = b dengan menggunakan  hukum-hukum operasi XOR

Jawab:

        Dalam operasi XOR, berlaku hukum (iii) yang menyatakan bahwa a ⊕ (b ⊕ c) = (a ⊕ b) ⊕ c. Kita dapat membuktikannya sebagai berikut: a ⊕ (a ⊕ b)

= (a ⊕ a) ⊕ b (menggunakan hukum (iii))

= 0 ⊕ b (menggunakan hukum (i))

= b (menggunakan hukum (ii))

Jadi, a ⊕ (a ⊕ b) = b. 

Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh 

Sumber pengerjaan tugas: https://onlinelearning.uhamka.ac.id