Kriptografi Klasik Oleh Tasya Nurul Laily

 

KRIPTOGRAFI KLASIK

Pendahuluan 

• Algoritma enkripsi klasik berbasis huruf alfabet 

• Menggunakan pena dan kertas saja, belum ada komputer 

• Termasuk ke dalam kriptografi kunci-simetri 

• Old cryptography 

chiper di dalam kriptografi klasik disusun oleh dua teknik dasar:

1. Teknik subtitusi: mengganti huruf plainteks dengan huruf cipherteks

2. Teknik transporsisi: mengubah susunan/posisi huruh plainteks ke posisi lainnya

Oleh karena itu, dikenal dua macam cipher di dalam kriptografi klasik:

1. Chiper Subtitusi (Subtitution Cipher)

2. Cipher Transposisi (Tranposition Ciphers)

Cipher Substitusi 

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

Supaya lebih aman, cipherteks dikelompokkan ke dalam kelompok n-huruf, misalnya kelompok 4-huruf: Semula: DZDVL DVWHULA GDQ WHPDQQBA REHOLA 

Menjadi: DZDV LDVW HULA GDQW HPDQ QBAR EHOL A 

Atau membuang semua spasi: DZDVLDVWHULAGDQWHPDQQBAREHOLA Tujuannya agar kriptanalisis menjadi lebih sulit.

Misalkan, A = 0, B = 1, C = 2, ..., Z = 25 maka, Caesar Cipher dirumuskan secara matematis:

Enkripsi: c = E(p) = (p + 3) mod 26

Dekripsi: p = D(c) = (c – 3) mod 26

Ket: p = karakter plainteks; c = karakter cipherteks 

Plainteks: awasi asterix dan temannya obelix 

• p1 = ‘a’ = 0 → c1 = E(0) = (0 + 3) mod 26 = 3 = ‘D’ 

• p2 = ‘w’ = 22 → c2 = E(22) = (22 + 3) mod 26 = 25 = ‘Z’ 

• p3 = ‘a’ = 0 → c3 = E(0) = (0 + 3) mod 26 = 3 = ‘D’ 

• p4 = ‘s’ = 18 → c4 = E(18) = (18 + 3) mod 26 = 21 = ‘V’ 

• p5 = ‘i’ = 8 → c4 = E(8) = (8 + 3) mod 26 = 11 = ‘L’ 

Cipherteks: DZDVL DVWHULA GDQ WHPDQQBA REHOLA 

◼ c1 = ‘D’ = 3 → p1 = D(3) = (3 – 3) mod 26 = 0 = ‘a’ 

◼ c2 = ‘Z’ = 25 → p2 = D(25) = (25 – 3) mod 26 = 22 = ‘w’ 

◼ c3 = ‘D’ = 3 → p3 = D(3) = (3 – 3) mod 26 = 0 = ‘a’ 

◼ … 

◼ c12 = ‘A’ = 0 → p12 = D(0) = (0 – 3) mod 26 = – 3 mod 26 = 23 = ‘x’ Keterangan: – 3 mod 26 dihitung dengan cara |– 3| mod 26 = 3, sehingga –3 mod 26 = 26 – 3 = 23. Plainteks: awasi asterix dan temannya obelix 

Jika pergeseran huruf sejauh k, maka: Enkripsi: c = E(p) = (p + k) mod 26 Dekripsi: p = D(c) = (c – k) mod 26 k = kunci rahasia. Untuk 256 karakter ASCII, maka: Enkripsi: c = E(p) = (p + k) mod 256 Dekripsi: p = D(ci ) = (c – k) mod 256 k = kunci rahasia 10. Kelemahan: Caesar cipher mudah dipecahkan dengan exhaustive key search karena jumlah kuncinya sangat sedikit (hanya ada 26 kunci)

Contoh Kriptogram XMZVH

Plainteks yang potensial adalah CREAM dengan k = 21. Kunci ini digunakan untuk mendekripsikan cipherteks lainnya. Cipherteks: PHHW PH DIWHU WKH WRJD SDUWB 

PHHW PH DIWHU WKH WRJD SDUWB KEY 

1 oggv og chvgt vjg vqic rctva 

2 nffu nf bgufs uif uphb qbsuz 

3 meet me after the toga party 

4 Ldds ld zesdq sgd snfz ozqsx 

5 kccr kc ydrcp rfc rmey nyprw 

6 … 

21 ummb um inbmz bpm bwoi xizbg 

22 tlla tl hmaly aol avnh whyaf 

23 skkz sk glzkx znk zumg vgxze 

24 rjjy rj fkyjw ymj ytlf ufwyd 

25 qiix qi ejxiv xli xske tevxc 

Contoh: Misalkan kriptogram HSPPW menghasilkan dua kemungkinan kunci yang potensial, yaitu: k = 4 menghasilkan pesan dolls k = 11 menghasilkan wheel. Nilai k mana yang benar? Jika kasusnya demikian, maka lakukan dekripsi terhadap potongan cipherteks lain tetapi cukup menggunakan k = 4 dan k = 11 agar dapat disimpulkan kunci yang benar. Di dalam sistem operasi Unix, ROT13 adalah fungsi menggunakan Caesar cipher dengan pergeseran k = 13

Contoh: ROT13(ROTATE) = EBGNGR • Nama “ROT13” berasal dari net.jokes (hhtp://groups.google.com/group/net.jokes) (tahun 1980). ROT13 biasanya digunakan di dalam forum online untuk menyandikan jawaban teka-teki, kuis, canda, dsb. Enkripsi arsip dua kali dengan ROT13 menghasilkan pesan semula: P = ROT13(ROT13(P)) sebab ROT13(ROT13(x)) = ROT26(x) = x • Jadi dekripsi cukup dilakukan dengan mengenkripsi cipherteks kembali dengan ROT13.

Jenis-Jenis Cipher Subtitusi

1. Cipher abjad-tunggal (monoalphabetic cipher) 

2. Cipher substitusi homofonik (Homophonic substitution cipher) 

3. Cipher abjad-majemuk (Polyalpabetic substitution cipher ) 

4. Cipher substitusi poligram (Polygram substitution cipher) 

Cipher abjad-tunggal (monoalphabetic cipher) 

Satu huruf di plainteks diganti dengan satu huruf yang bersesuaian. Contoh: Caesar Cipher. Jumlah kemungkinan susunan huruf-huruf cipherteks yang dapat dibuat pada sembarang cipher abjad-tunggal adalah sebanyak 26! = 403.291.461.126.605.635.584.000.000. Tabel substitusi dapat dibentuk secara acak: Plainteks : 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 Cipherteks: 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  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: Plainteks : 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 Cipherteks: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

Cipher Substitusi Homofonik (Homophonic substitution cipher) 

Setiap huruf plainteks dipetakan ke dalam salah satu huruf atau pasangan huruf cipherteks yang mungkin. Tujuan: menyembunyikan hubungan statistik antara plainteks dengan cipherteks. Fungsi ciphering memetakan satu-ke-banyak (one-to-many). Misal: huruf E → AB, TQ, YT,UX (homofon) huruf B → EK, MF, KY (homofon). Contoh: Sebuah teks dengan frekuensi kemunculan huruf huruf E muncul 13 % → dikodekan dengan 13 huruf homofon. Unit cipherteks mana yang dipilih diantara semua homofon ditentukan secara acak. Contoh: Plainteks: kripto Cipherteks: LV TA FI JA MS KP. Enkripsi: satu-ke-banyak. Dekripsi: satu-ke-satu. Dekripsi menggunakan tabel homofon yang sama.

Cipher Abjad-Majemuk (Polyalpabetic substitution cipher) 

Cipher abjad-tunggal: satu kunci untuk semua huruf plainteks. Cipher abjad-majemuk: setiap huruf menggunakan kunci berbeda. Cipher abjad-majemuk dibuat dari sejumlah cipher abjad-tunggal, masing-masing dengan kunci yang berbeda.  Contoh: Vigenere Cipher.

Contoh: (spasi dibuang) P : kriptografiklasikdengancipheralfabetmajemuk 

K : LAMPIONLAMPIONLAMPIONLAMPIONLAMPIONLAMPIONL 

C : VRUEBCTCARXSZNDIWSMBTLNOXXVRCAXUIPREMMYMAHV 

Perhitungan: (K + L) mod 26 = (10 + 11) mod 26 = 21 = V 

(R + A) mod 26 = (17 + 0) mod 26 = 17 = R 

(I + M) mod 26 = (8 + 12) mod 26 = 20 = U dst 

Contoh 2: (dengan spasi) P: she sells sea shells by the seashore 

K: KEY KEYKE YKE YKEYKE YK EYK EYKEYKEY 

C: CLC CIJVW QOE QRIJVW ZI XFO WCKWFYVC 

• Plainteks: P = p1 p2 … pm pm+1 … p2m … • Cipherteks: Ek (P) = f 1 (p1 ) f 2 (p2 ) … fm (pm ) fm+1 (pm+1 ) … f 2m (p2m ) … • Untuk m = 1, cipher-nya ekivalen dengan cipher abjad-tunggal. 

Cipher substitusi poligram (Polygram substitution cipher )

 Blok huruf plainteks disubstitusi dengan blok cipherteks. Misalnya AS diganti dengan RT, BY diganti dengan SL  jika unit huruf plainteks/cipherteks panjangnya 2 huruf, maka ia disebut digram (bigram), jika 3 huruf disebut ternari-gram, dst. Tujuannya: distribusi kemunculan poligram menjadi flat (datar), dan hal ini menyulitkan analisis frekuensi.  Contoh: Playfair cipher.

Cipher Transposisi

Cipherteks diperoleh dengan mengubah posisi huruf di dalam plaintekls. Dengan kata lain, algoritma ini melakukan transpose terhadap rangkaian huruf di dalam plainteks. Nama lain untuk metode ini adalah permutasi, karena transpose setiap karakter di dalam teks sama dengan mempermutasikan karakter-karakter tersebut. Contoh: Misalkan plainteks adalah departemen teknik informatika itb Enkripsi: depart emente knikin format ikaitb Cipherteks: (baca secara vertikal) DEKFIEMNOKPEIRAANKMIRTIATTENTB (tanpa spasi) 

DEKF IEMN OKPE IRAA NKMI RTIA TTEN TB (4 huruf) 

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.

Contoh lain: Plainteks: ITB GANESHA SEPULUH. Bagi menjadi blok-blok 8-huruf. Jika < 8, tambahkan huruf palsu. Cipherteks: STBAGNEIUASPEULHGABDCEFH

Super-enkripsi

Menggabungkan cipher substitusi dengan cipher transposisi. Contoh. Plainteks hello world dienkripsi dengan caesar cipher menjadi KHOOR ZRUOG  kemudian hasil ini dienkripsi lagi dengan cipher transposisi (k = 4): KHOO RZRU OGZZ Cipherteks akhir adalah: KROHZGORZOU

KRIPTOGRAFI KLASIK 2

Beberapa Cipher Klasik

1. Caesar Cipher

2. Vigenere Cipher

3. Playfair Cipher

4. Affine Cipher

5. Hill Cipher

6. Enigma Cipher

Vigènere Cipher

• Termasuk ke dalam cipher abjad-majemuk (polyalpabetic substitution

cipher ).

• Dipublikasikan oleh diplomat (sekaligus seorang kriptologis) Perancis,

Blaise de Vigènere) pada abad 16 (tahun 1586).

• Tetapi sebenarnya Giovan Batista Belaso telah menggambarkannya

pertama kali pada tahun 1553 seperti ditulis di dalam bukunya La Cifra

del Sig. Giovan Batista Belaso

• Algoritma tersebut baru dikenal luas 200 tahun kemudian yang oleh

penemunya cipher tersebut kemudian dinamakan Vigènere Cipher

Cipher ini berhasil dipecahkan oleh Babbage dan Kasiski pada

pertengahan Abad 19 (akan dijelaskan pada bahan kuliah selanjutnya).

• Vigènere Cipher digunakan oleh Tentara Konfiderasi (Confederate Army)

pada Perang Sipil Amerika (American Civil war).

• Perang Sipil terjadi setelah Vigènere Cipher berhasil dipecahkan.

• Vigènere Cipher menggunakan matriks Vigènere (Vigenere square) untuk

melakukan enkripsi.

Varian Vigenere Cipher

1. Full Vigènere cipher

2. Auto-Key Vigènere cipher

3. Running-Key Vigènere cipher

Playfair Cipher

• Termasuk ke dalam polygram cipher.

• Ditemukan oleh Sir Charles Wheatstone namun dipromosikan oleh

Baron Lyon Playfair pada tahun 1854.

• Cipher ini mengenkripsi pasangan huruf (bigram), bukan huruf

tunggal seperti pada cipher klasik lainnya.

• Tujuannya adalah untuk membuat analisis frekuensi menjadi sangat

sulit sebab frekuensi kemunculan huruf-huruf di dalam cipherteks

menjadi datar (flat).

Algoritma enkripsi:

1. Jika dua huruf terdapat pada baris kunci yang sama maka tiap huruf

diganti dengan huruf di kanannya (bersifat siklik).

2. Jika dua huruf terdapat pada kolom kunci yang sama maka tiap huruf

diganti dengan huruf di bawahnya (bersifat siklik).

3. Jika dua huruf tidak pada baris yang sama atau kolom yang sama,

maka:

• huruf pertama diganti dengan huruf pada perpotongan baris huruf pertama dengan kolom huruf kedua.

• huruf kedua diganti dengan huruf pada titik sudut keempat dari

persegi panjang yang dibentuk dari tiga huruf yang digunakan sampai sejauh ini.

Algoritma dekripsi

Kebalikan dari algoritma enkripsi. Langkahlangkahnya adalah sebagai berikut:

1. Jika dua huruf terdapat pada baris bujursangkar yang sama maka

tiap huruf diganti dengan huruf di kirinya.

2. Jika dua huruf terdapat pada kolom bujursangkar yang sama maka

tiap huruf diganti dengan huruf di atasnya.

3. Jika dua huruf tidak pada baris yang sama atau kolom yang sama,

maka huruf pertama diganti dengan huruf pada perpotongan baris

huruf pertama dengan kolom huruf kedua. Huruf kedua diganti

dengan huruf pada titik sudut keempat dari persegi panjang yang

dibentuk dari tiga huruf yang digunakan sampai sejauh ini.

4. Buanglah huruf X yang tidak mengandung makna

Artikel ini dibuat sebagai mana ugas kuliah yang tertera dalam : https://onlinelearning.uhamka.ac.id/?redirect=0

Nama : Tasya Nurul Laily

NIM : 2103015116