PRESENTASI TUGAS AKHIR KI091391

Transkripsi

1 PRESENTASI TUGAS AKHIR KI939 IMPLEMENTASI ALGORITMA RIJNDAEL DENGAN MENGGUNAKAN KUNCI ENKRIPSI YANG BERUKURAN MELEBIHI 256 BIT (Kata kunci: Advanced Encryption Standard, Algoritma Rijndael, cipher key, enkripsi) Penyusun Tugas Akhir : Gracius Cagar Gunawan (NRP : 5968) Dosen Pembimbing : Ahmad Saikhu, S.Si., M.T. Rully Soelaiman, S.Kom., M.Kom. 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939

2 AGENDA Pendahuluan Dasar Teori Desain Aplikasi Uji Coba dan Evaluasi Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Advanced Encryption Standard (AES) Inverse AES Electronic Codebook (ECB) Skenario Uji Coba Kesimpulan Saran 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 2

3 LATAR BELAKANG AES dan hubungannya dengan Algoritma Rijndael Perkembangan teknologi berdasarkan Hukum Moore 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 3

4 RUMUSAN MASALAH Dapatkah fungsi key expansion pada Algoritma Rijndael menerima cipher key yang berukuran melebihi 256 bit? Bagaimana implementasinya? Bagaimana kecepatannya? 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 4

5 BATASAN MASALAH Kebenaran dari proses enkripsi adalah berdasarkan Ukuran cipher key dan data dibatasi hingga 64 kilobit. Ukuran cipher key dan data selalu merupakan kelipatan 28 bit. Kebenaran dari proses dekripsi adalah berdasarkan kembalinya informasi semula yang telah terenkripsi. 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 5

6 TUJUAN Tujuan dari tugas akhir ini adalah membuat sebuah perangkat lunak yang dapat melakukan enkripsi Rijndael menggunakan kunci enkripsi yang berukuran 32 bit sampai dengan 64 kilobit. 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 6

7 AES Data = masukan yang akan dienkripsi State = keadaan data saat dalam proses enkripsi AES Word = 4 byte Nb = ukuran data dalam satuan word, pada AES, Nb = 4 Nk = ukuran cipher key dalam satuan word Nr = banyaknya Transformasi Round yang akan dijalankan, pada AES, Nr = Nk+6 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 7

8 AES Data dan cipher key Key expansion Add round key i = Y Cipher text Final round i++ = Nr- Round N 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 8

9 DATA DAN CIPHER KEY Data dibentuk dalam matriks 4xNb yang nomor barisnya adalah sampai 3 dan nomor kolomnya adalah sampai Nb-. Pengisian data dilakukan dengan cara memenuhi sebuah kolom terlebih dahulu dan dimulai dari kolom ke- baris ke aa bb cc dd ee ff cc dd aa ee bb ff 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 9

10 DATA DAN CIPHER KEY Cipher key dibentuk dalam matriks 4xNk yang nomor barisnya adalah sampai 3 dan nomor kolomnya adalah sampai Nk-. Cara pengisian matriks cipher key sama dengan cara pengisian matriks data a b c d e f a b c d e f 4 8 c 4 8 c 5 9 d 5 9 d 2 6 a e 2 6 a e 3 7 b f 3 7 b f 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939

11 RIJNDAEL KEY EXPANSION Key expansion yang digunakan adalah key expansion pada Algoritma Rijndael. Key expansion menambahkan ukuran matriks cipher key dari 4*Nk manjadi matriks expanded key (W) yang berukuran 4*(Nb*(Nr+)). Expanded key terdiri dari Nr+ bagian dimulai dari bagian ke- sampai bagian ke-nr dengan setiap bagian berupa matriks 4xNb. Kegunaan expanded key adalah sebagai matriks penjumlah dalam proses add round key. 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939

12 RIJNDAEL KEY EXPANSION Bagian awal dari expanded key merupakan cipher key itu sendiri. Cipher Key 4 8 c 4 8 c 5 9 d 5 9 d 2 6 a e 2 6 a e 3 7 b f 3 7 b f Expanded Key 4 8 c 5 9 d 2 6 a e 3 7 b f Expanded Key 4 8 c 5 9 d 2 6 a e 3 7 b f 26 Juli 23 Tugas Akhir KI9392

13 RIJNDAEL KEY EXPANSION Untuk selanjutnya, asumsikan i mewakili baris dan j mewakili kolom. Jika j merupakan kelipatan dari Nk, maka W[][j] = W[][j-Nk] sub_byte(w[][j-]) RCon(j/Nk) Untuk i = sampai 3, W[i][j] = W[i][j-Nk] sub_byte(w[(i+)%4][j-]) Cipher Key 4 8 c 4 8 c 5 9 d 5 9 d 2 6 a e 2 6 a e 3 7 b f 3 7 b f Expanded Key 4 8 c 5 9 d 2 6 a e 3 7 b f Expanded Key 2 a5 a a9 a f 72 c2 c4 ce c 9f c SubByte(d) = a4, RCon( ) = SubByte(e) = 72 SubByte(f) = c SubByte(c) = 9c 26 Juli 23 Tugas Akhir KI9393

14 RIJNDAEL KEY EXPANSION Khusus untuk Nk>6, ketika j modulo Nk bernilai 4, W[i][j] = W[i][j-Nk] sub_byte(w[i][j-]) Expanded Key 4 8 c 5 9 d 2 6 a e 3 7 b f Expanded Key 2 a5 a a9 a f 72 c2 c4 ce c 9f c SubByte(a5) = 6 SubByte(72) = 4 SubByte(c) = ba SubByte(9c) = de Expanded Key a d 4 a8 be a4 ba cd da c de 26 Juli 23 Tugas Akhir KI9394

15 RIJNDAEL KEY EXPANSION Selain itu, W[i][j] = W[i][j-Nk] W[i][j-] Expanded Key 4 8 c 5 9 d 2 6 a e 3 7 b f Expanded Key 2 a5 a a9 a f 72 c2 c4 ce c 9f c 26 Juli 23 Tugas Akhir KI9395

16 RCON RCon merupakan fungsi perpangkatan dua dengan satu kurangnya dari masukannya dengan satu kurangnya dari nol adalah 255. Perpangkatan pada RCon dilakukan pada polinomial GF(2 8 ) dengan m(x) = x 8 + x 4 + x 3 + x +. RCon(2 ) = x % (x 8 + x 4 + x 3 + x + ) = x 7 + x 6 + x 4 + x 3 = d8 26 Juli 23 Tugas Akhir KI9396

17 SUB BYTE Sub byte adalah transformasi linear terhadap invers dari byte masukan berdasarkan persamaan: b`7 b`6 b`5 b`4 b`3 b`2 b` b` = b 7 b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b b + SubByte(d) =? (d) - = 4 = 2 = + SubByte(d) = 2 = a4 26 Juli 23 Tugas Akhir KI9397

18 ADD ROUND KEY Add round key merupakan penjumlahan state dengan bagian tertentu dari expanded key. Add round key yang dilakukan pertama kali menjumlahkan state dengan expanded key bagian ke-. State cc dd aa ee bb ff Expanded Key 4 8 c 5 9 d 2 6 a e 3 7 b f State 4 8 c 5 9 d 2 6 a e 3 7 b f 26 Juli 23 Tugas Akhir KI9398

19 Round Sub bytes Shift rows Mix columns Add round key Sub Shift Mix Add columns bytes round rows adalah key didefinsikan yang penggeseran transformasi dilakukan sebagai pada sub setiap transformasi byte round untuk setiap baris mix ke-i column menjumlahkan pada byte state pada untuk seperti: state setiap state kolom dengan pada expanded state key melalui pada bagian persamaan: i. b`,j x2 4 8 c b`,j 5 = x 5f 57 f7 9 d b`2,j x d f5 be a x3 b9 e b`3,j bc b 3b f f a x3 x2 x x x x Expanded 63 9 cd ba Key x3 x b,j x2 ca x3 c 7 b 2,j x b7 5 d 9 e x2 d e b 2465a e7 e 8c 3,j 3 7 b f 63 9 cd ba 5f 57 f7 d cd ba ca f5 9 be cd b9 ba e ca 53 e 6 b7 7 d bc 6 3b 7 f9 ca 4f 43 ef 8c b7 4 d 5 e e7 e 5 e 92 e 29 b7 a d 63 e a7 a4 4 5 e7 8c 8c 4 5 e7 76 aa 2 e b,j 26 Juli 23 Tugas Akhir KI9399

20 Final Round Sub bytes Shift rows Add round key c9 23 7b 9d 45 f5 ce 5a ec 6d b9 aa f4 a5 aa ee dd e 6e e6 8b be ce 3c 56 ac bf 6 aa ee dd 26 5e 6e e6 2 ce 3c 8b be 6 56 ac bf Expanded Key 4 24 bf 37 6d fc 9 a c2 de cc e9 3c 36 8e 5 ea 4b a2 67 fc 49 b ca bf Juli 23 Tugas Akhir KI939 2

21 INVERSE AES Inverse AES merupakan algoritma dekripsi untuk cipher text keluaran AES. Struktur dari inverse AES hampir sama dengan AES. 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 2

22 PERBEDAAN INVERSE AES DENGAN AES Add round key pertama Inverse round Inverse shift rows Inverse sub bytes Add round key Inverse mix columns Inverse final round Inverse shift rows Inverse sub bytes Add round key b 7 Expanded Add b,j round pertama pada b`7 xekey xb yang yang xd digunakan x9 b`,j b inverse 6 AES menggunakan b`6 oleh pada b,j b 5 = inverse setiap x9 round final xe round xb dimulai adalah xd dengan b`,j b b`5 expanded 2,j xd x9 xe xb b`2,j bagian b 4 ke- ke-nr = key bagian Nr- b b`4 + sampai 3,j xb xd x9 xe b`3,j b 3 dengan bagian ke- b 2 b b b`3 b`2 b` b` 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 22

23 ECB 8e ea cc 4b 8e ea cc 4b 8e 5 a2 22 ea b 99 fc 44 a2 49 dd fc b aa 6 bb ca cc bf dd 9 ee 89 ff 8e 5 a ea b fc dd a fc b b7 aa bb ca aa 49 bf cc 9 ee 6 dd 89 ee ff 22 b aa 49 ee 6 33 ca bf 779 bb 89 ff 33 ca bf 779 bb 89 ff 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 23

24 DESAIN APLIKASI Key expansion tidak diletakkan dalam AES, tetapi dalam ECB. RCon dan sub byte diimplementasikan sebagai sebuah larik. 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 24

25 SKENARIO UJI COBA. Uji kebenaran enkripsi : pengumpulan di SPOJ 2. Uji kebenaran dekripsi : setelah dekripsi = sebelum enkripsi 3. Uji kecepatan : pengaruh Nb dan Nk 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 25

26 SKENARIO DAN 2 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 26

27 SKENARIO 3 Ukuran cipher key tetap : 496 bit Percobaan Ukuran Data (byte) Waktu (milidetik) Ukuran data tetap : bit Percobaan Ukuran Cipher Key (byte) Waktu (milidetik) Juli 23 Tugas Akhir KI939 27

28 KESIMPULAN Algoritma Rijndael dapat menerima ukuran cipher key yang lebih besar daripada 256 bit dan kebenaran enkripsi terjamin ketika ukuran cipher key kurang dari atau sama dengan 64 kbit. Kecepatan enkripsi AES dipengaruhi secara linear oleh besar data dan besar cipher key sehingga kompleksitas waktunya adalah Q(Nb*Nk). Penambahan cipher key lebih berefek terhadap waktu proses daripada penambahan data. 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 28

29 SARAN Algoritma enkripsi yang memiliki blok masukan yang besar dibutuhkan agar tingkat keamanan terhadap dictionary attack juga lebih terjamin. Dengan alasan optimasi memori, dibutuhkan fungsi key schedule yang dapat digunakan pada berbagai macam ukuran cipher key agar expanded key tidak perlu disimpan dalam memori. 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 29

30 TERIMA KASIH 26 Juli 23 Tugas Akhir KI939 3