Perancangan Kriptografi Block Cipher Berbasis Pada Teknik Lipat Amplop dan Linear Congruential Generator (LCG) Artikel Ilmiah

Perancangan Kriptografi Block Cipher Berbasis Pada Teknik Lipat Amplop dan Linear Congruential Generator (LCG) Artikel Ilmiah Peneliti : Aprilio Luhukay (672009243) Hindriyanto D. Purnomo, S.T., MIT., Ph.D. Alz Danny Wowor, S.Si., M.Cs. Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Agustus 2015 1

Perancangan Kriptografi Block Cipher Berbasis Pada Teknik Lipat Amplop dan Linear Congruential Generator (LCG) Artikel Ilmiah Diajukan kepada Fakultas Teknologi Informasi Untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer Peneliti : Aprilio Luhukay (672009243) Hindriyanto D. Purnomo, S.T., MIT., Ph.D. Alz Danny Wowor, S.Si., M.Cs. Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Agustus 2015 2

Perancangan Kriptografi Block Cipher Berbasis Pada Teknik Lipat Amplop dan Linear Congruential Generator (LCG) 1 Aprilio Luhukay, 2 Hindriyanto D. Purnomo, 3 Alz Danny Wowor Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia Email: 1) aprilioluhukay@gmail.com, 2) hindriyanto.purnomo@staff.uksw.edu, 3) alzdanny.wowor@staff.uksw.edu Abstract Cryptography has a very important role in the security of the data or information. However there is a lot af cryptography which has been solved by cryptanalyst, therefore it is necessary to design a new cryptography as substitute algorithm has been solved. This research designs a Block Cipher cryptography using the flip envelop technique and the Linear Congruential Generator (LCG) were created as a generate key, then the encryption and decryption process designed in four iteration to get a ciphertext and plaintext after using XOR with the key that has been regenerated. The result of this research can be used as an alternative for data security and also as new cryptography. Keywords : Cryptography, Cryptanalysis, Block Cipher, Technique Flip Envelope, ASCII Abstrak Kriptografi sangat berperan dalam keamanan suatu data atau informasi. Namun, banyak kriptografi yang telah dipecahkan oleh kriptanalis, oleh karena itu perlu adanya perancangan algoritma kriptografi baru sebagai pengganti alogoritma yang sudah terpecahkan. Penelitian ini merancang sebuah kriptografi Block Cipher menggunakan teknik lipat amplop dan linear congruental generator (LCG) sebagai pembangkit kunci, kemudian proses enkripsi dan dekripsi dirancang sebanyak empat putaran untuk mendapatkan ciphertext dan plaintext setelah di-xor dengan kunci yang sudah diregenerasi. Hasil dari penelitian ini dapat digunakan sebagai alternatif pengamanan data dan juga sebagai teknik kriptografi baru. Kata Kunci : Kriptografi, Kriptanalis, Block Cipher, Teknik Lipat Amplop, LCG 1) Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga. 2) Staff pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga. 3) Staff pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga.

1. Pendahuluan Keamanan dan kerahasiaan data merupakan salah satu aspek penting dalam komunikasi data. Dalam proses pertukaran data, data dapat saja diubah, disisipkan atau dihilangkan oleh pihak yang tidak bertanggung jawab. Untuk meningkatkan sistem keamanan data dari pihak yang tidak bertanggung jawab atau lebih dikenal dengan istilah hacker, maka dibutuhkan cara untuk pengamanan data dan pesan yaitu dengan menggunakan kriptografi. Salah satu algoritma kriptografi modern yang biasa digunakan adalah Block Cipher. Pada Block Cipher, rangkaian bit-bit plaintext dibagi menjadi blok-blok bit dengan panjang sama [1]. Kriptografi Block Cipher memiliki beberapa keunggulan, yaitu mudahnya implementasi algoritma Block Cipher ke dalam software. Error Propagation yang terjadi tidak merambat ke ciphertext lainnya karena enskripsi masing-masing bloknya independen, namun Block Cipher sangat mudah dianalisis karena blokblok yang dienskripsi saling independen dan kuncinya sama, hal ini dapat memudahkan kriptanalis untuk mengetahui kunci yang digunakan. Oleh karena itu, perlu adanya modifikasi algoritma atau perancangan algoritma baru sebagai pengganti algoritma yang sudah terpecahkan. Berdasarkan permasalahan di atas, maka dalam penelitian ini dirancang kriptografi baru dari Block Cipher yang berbasis pada teknik lipat amplop. Keunikan dari penggunaan teknik lipat amplop ini adalah dengan memasukkan bit secara horizontal, kemudian dilipat sesuai dengan pola lipat amplop sebagai pengacakan pada plaintext yang sudah diubah kedalam bit dan dikombinasikan dengan proses XOR dengan kunci yang sudah diregenerasi dan diterapkan pada block yang berukuran (64-bit). Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan kriptografi baru sebagai metodologi kriptografi simetris yang berbasis pada Block Cipher yang selanjutnya dapat digunakan secara otomatis untuk melakukan proses enkripsi dan dekripsi. Adapun manfaat dari penelitian ini adalah memberikan hasil penelitian yang diharapkan dapat digunakan sebagai langkah keamanan data dalam proses pertukaran data. Amplop merupakan salah satu media yang digunakan untuk mengirim surat, dapat juga digunakan sebagai tempat kartu ucapan. Seni lipat kertas untuk membuat amplop telah banyak dilakukan dengan kreasi yang unik dan menarik. Setiap lipatan amplop dapat menghasilkan pola yang berbeda-beda. Oleh karena itu, saya menggunakan teknik lipat amplop sederhana, sebagai pola untuk diterapkan pada algoritma kriptografi Block Cipher. Penggunaan teknik ini mempunyai proses yang unik, karena disetiap lipatan menghasilkan bit-bit yang berbeda dan membuatnya semakin acak. Berdasarkan pada latar belakang ini, maka dilakukan penelitian yang membahas tentang Perancangan dan Implementasi Algoritma Kriptografi Cipher Block Berbasis pada teknik Lipat Amplop dan Linear Congruential Generator sebagai pembangkit kunci. Penelitian ini dibuat dengan tujuan agar dapat menghasilkan sebuah algoritma baru yang dapat membantu untuk melindungi dan meningkatkan keamanan data, serta untuk menambah variasi baru dari teknikteknik kriptografi yang telah ada 1

2. Tinjauan Pustaka Penelitian sebelumnya yang pertama adalah Penerapan Prinsip Operasi Cipher Block Chaining (CBC) Pada Algoritma Kriptografi Klasik membahas tentang implementasi prinsip dasar operasi yang digunakan pada algoritma kriptografi modern yaitu Cipher Block Chaining pada algoritma kriptografi klasik yaitu Cipher Abjad Majemuk dengan Substitusi Periodik. Hal ini dilakukan untuk lebih memperkuat algoritma klasik tersebut dimana akan dapat menutupi ataupun memberikan lapisan terhadap pola penggunaan kunci yang sama dalam melakukan substitusi periodik [2]. Penelitian kedua dengan judul Penggunaan Motif Kain Tenun Timor dan Linear Congruential Generator (LCG) Dalam Merancang dan Mengimplementasikan Algoritma Kriptografi Cipher Block membahas tentang perancangan algoritma Kain Tenun Timor (KTT) dan Linear Congruential Generator (LCG) sebagai pembangkit kunci. Perancangan algoritma kriptografi Cipher Block dengan menggunakan motif Kain Tenun Timor (KTT) dari berbagai suku di Timor yang dikombinasikan dengan motif kain tenun Timor. Penggunaan teknik ini membentuk alur horizontal-vertikal dan juga alur spiral. Hasil dari perancangan algoritma ini dapat digunakan untuk mengenkripsi dan mendekripsi teks yang kemudian diimplementasikan kedalam bentuk aplikasi. Proses enkripsi dan dekripsi pada algoritma ini dilakukan empat kali proses putaran dari proses pengacakan menggunakan motif kain tenun Timor yang berbeda-beda dan menggunakan matrix 16x16 [3]. Penelitian ketiga berjudul Perancangan dan Implementasi Algoritma Kriptografi Cipher Block Berbasis pad Bentuk Piramida dan Linear Congruential Generator dalam penelitian ini banyaknya proses (putaran) pada transposisi dalam algoritma kriptografi Cipher Block berbasis pada piramida dan Linear Congruential Generator, dan tidak terlalu berpengaruh pada kekuatan algoritma untuk menyamarkan plaintext. Proses enkripsi dan dekripsi pada algoritma ini dilakukan empat kali proses putaran dan menggunakan matirx 16x8 [4]. Berdasarkan penelitian yang ada terkait kriptografi, maka dilakukan penelitian yang membahas tentang Perancangan Kriptografi Block Cipher Berbasis pada Teknik Lipat Amplop dan Linear Congruental Generator (LCG). Penelitian yang dilakukan ini membahas algoritma kriptografi Block Cipher dengan blok 64-bit, dimana enkripsi-dekripsi pada plaintext dan ciphertext menggunakan alur teknik lipat amplop sebagai pengacakan. Perbedaan pada perancangan kriptografi ini dengan perancangan kriptografi sebelumnya terdapat pada teknik dan proses rancangan pada plaintext dan kunci. Proses rancangan menggunakan 4 putaran pada plaintext dan di modulasi Exclusive-OR dengan kunci yang sudah diregenerasi sebanyak 4 putaran yang telah ditentukan. Selanjutnya akan dibahas dasar-dasar teori yang digunakan sebagai dasar untuk merancang kriptografi dalam penelitian ini. Kriptografi adalah ilmu yang mempelajari teknik-teknik yang berhubungan dengan aspek keamanan informasi seperti kerahasiaan, integritas data, dan otentikasi [5]. Pada block cipher, rangkaian bit-bit plaintext dimasukkan block-block dengan panjang yang sama, biasanya 64 bit.[1]. Proses enkripsi yang digunakan 2

terhadap block bit plaintext dan menghasilkan block bit ciphertext dengan ukuran yang sama antara plaintext dan ciphertext. Dekripsi digunakan kebalikan dari cara yang sama seperti enkripsi. Kebanyakan block cipher menggunakan sistem kriptografi kunci simetris yaitu antara kunci enkripsi dan dekripsi sama panjangnya. Skema proses enkripsi dekripsi pada block cipher secara umum dapat digambarkan pada Gambar 1 Gambar 1 Skema Proses Enkripsi-Dekripsi Pada Block Cipher [1] Misalkan blok plaintext (P) yang berukuran n bit P p1, p2,, p n (1) Blok ciphertext (C) maka blok C adalah C c1, c2,, c n (2) Kunci (K) maka kunci adalah K k1, k2,, k n (3) Sehingga proses Enkripsi adalah E k P C (4) Proses dekripsi adalah C D k P (C) = P (5) Suatu kriptografi dapat disebut sebagai teknik kriptografi, harus melalui uji kriptosistem terlebih dahulu yaitu dengan diuji dengan metode Stinson. Definisi 1 : terdiri dari 5-tuple (Five tuple) (P, C, K, E, D) yang memenuhi kondisi [6]: 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, terdapat aturan enkripsi dan berkorespodensi dengan aturan dekripsi Setiap dan 3

adalah fungsi sedemikian hingga ( ( )) untuk setiap plaintext Definisi 1.1: Untuk mengetahui besaran nilai algoritma kriptografi yang dirancang mampu untuk mengacak plaintext yang diinputkan maka digunakan nilai keacakan yang diproleh dari persamaan (6): Dimana nilai acak Y i untuk tiap karakter diperoleh dari perbandingan antara selisih plaintext p i dengan ciphertext c i terhadap plaintext p i. Dari persamaan 1 maka untuk mencari nilai keacakan menggunakan rumus: (6) (7) Diferensiasi data adalah perbandingan selisih antar dua titik. Dalam kalkulus, metode ini sering disebut sebagai turunan atau kemiringan dari data. Jika diberikan kumpulan data ((x 1,y 1 ), (x 2,y 2 ), (x 3,y 3 ),, (x n,y n )) dengan syarat bahwa x i <x i+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 yang dapat dibentuk sebagai berikut: Dy Dx = (y - y ) b a (8) (x a - x b ) dengan (x a, y a ) sebagai titik pertama, dan titik berikutnya adalah (x b, y b ). Apabila terdapat n data maka untuk menentukan rata-rata dari diferensiasi data dapat di cari untuk melihat tren dari setiap data Rataan diferensiasi (R d ) untuk melihat diberikan pada Persamaan (9). R d ( y2 y1) /( x2 x1 ) ( y3 y2) /( x3 x2) ( yn yn 1) /( xn xn 1) n 1 (9) Untuk mencari nilai keacakan data dari plaintext dan ciphertext menggunakan persamaan 10, dapat dijelaskan bahwa G merupakan rata-rata untuk hasil plaintext P dikurangi ciphertext H dibagi dengan plaintext P untuk n adalah indeks dari plaintext dan ciphertext. Linear Congruential Generator (LCG) adalah salah satu pembangkit bilangan acak tertua dan sangat terkenal. LCG didefinisikan dalam relasi rekurens [1]:, x ( ax 1 b) mod m n n G (( Pn H n) / Pn ) I 4 (10)

(11) yang dalam hal ini, x n bilangan acak ke-n dari deretnya x n 1 bilangan acak sebelumnya a = faktor pengali b = increment m = modulus (a,b, dan m semuanya konstanta). LCG sangat sensitif terhadap pemilihan nilai-nilai a, b, dan m. Pemilihan nilai-nilai yang buruk dapat mengarah pada implementasi LCG yang tidak bagus. Korelasi merupakan suatu teknik statistik yang dipergunakan untuk mengukur kekuatan hubungan dua variabel dan juga untuk mengetahui bentuk hubungan antara dua variabel tersebut dengan hasil yang sifatnya kuantitatif. Kekuatan hubungan antara dua variabel biasanya disebut dengan koefisien korelasi dan dilambangkan dengan symbol r. Nilai koefisien r akan selalu berada diantara -1 sampai +1 sehingga diperoleh persamaan 12 [7]. 1 r 1 (12) Kategorisasi kekuatan hubungan koefisien korelasi terdapat pada Tabel 1. Tabel 1 Kekuatan Hubungan Korelasi [8] Merujuk pada persamaan maka secara matematis nilai r diperoleh dari jumlah nilai selisih perkalian antara x dan y dengan hasil perkalian jumlah total x dan y dibagi dengan hasil akar dari selisih untuk perkalian jumlah x kuadrat dengan kuadrat pangkat dua untuk jumlah total x dengan selisih jumlah y kuadrat dengan kuadrat pangkat dua untuk jumlah total y dimana x sebagai plaintext dan y sebagai ciphertext sehingga dapat diperoleh persamaan 13 [7]. r { n x 2 n ( xy 2 x) }{ n ( y x y) 2 ( y 2 )} (13) Analisis yang akan dilakukan terhadap implementasi perancangan algoritma kriptografi berbasis pada Teknik Lipap Amplop dan linear congruentional generator adalah, analisis terhadap nilai koefisien determinasi dan fitting 5

(pencocokan kurva). Grafik fitting (pencocokan kurva) dapat menghasilkan model persamaan untuk mengatasi kekurangan hardware dan software sehingga, secara statistik dapat mewakilkan data. Hasil lain dari fitting adalah nilai R 2 yang secara statistik dapat menunjukkan apabila nilainya mendekati 1 maka semakin mendekati kurva dan dapat dijadikan model, begitupun sebaliknya apabila nilai R 2 semakin mendekati 0 maka tidak dapat dijadikan model karena nilainya tidak cocok dengan kurva [9]. 3. Metode dan Perancangan Algoritma Pada perancangan algoritma kriptografi baru dengan teknik lipat amplop dibutuhkan tahap-tahap dalam penelitian. Tahap-tahap yang dibutuhkan yaitu: (1) Pengumpulan Bahan, (2) Analisis Kebutuhan, (3) Perancangan Kriptografi, (4) Uji Kriptografi, dan (5) Penulisan Laporan. Gambar 2 Tahapan Penelitian Tahapan penelitian pada Gambar 2, dapat dijelaskan sebagai berikut : Tahap pertama : Pengumpulan bahan yaitu mencari pola yang akan digunakan dalam proses perancangan algoritma baru serta mengumpulkan referensi yang mendukung penggunaan lipat amplop dan Linear Congruental Generator (LCG) dalam merancang algoritma kriptografi block cipher ; Tahap kedua: Analsis Kebutuhan tentang keamanan kriptografi block cipher kemudian dijadikan landasan perancangan algoritma baru. Rumusan masalah yang dibahas dalam rancangan kriptografi block cipher berbasis pada pola lipat amplop, yaitu : 1) Plaintext dan kunci dibatasi maksimal 8 karakter; 2) Block-block yang digunakan pada perancangan kriptografi berbasis teknik lipat amplop dan linear congruential generator (LCG) menggunakan block 8 8 (64 bit); 3) Pola yang digunakan pada rancangan adalah teknik lipat amplop; Tahap ketiga : Merancang algoritma 6

menggunakan teknik lipat amplop dan linear congruential generator (LCG), kemudian membuat rancangan enkripsi dan dekripsi yang diterapkan dalam block cipher dengan ukuran block 8 8, kemudian enkripsi dan dekripsi pada kunci dibuat sesuai dengan alur yang telah ditentukan pada kunci; Tahap keempat : Pengujian kriptografi dilakukan secara manual dimulai dari memasukkan plaintext, kemudian mengubah teks ke dalam bit dan melakukan proses enkripsi dan dekripsi. Tahap kelima : Menulis laporan dari hasil penelitian yang sudah dilakukan dari tahap awal hingga tahap akhir. Batasan masalah dari penelitian ini yaitu : 1) Proses enkripsi dan dekripsi dilakukan pada teks; 2) Jumlah kunci dan plaintext terbatas yaitu menampung 8 karakter serta proses putarannya terdiri dari 4 putaran; 3) Panjang block adalah 64-bit; 4) Perancangan kriptografi dalam penelitian ini tidak untuk menguji kriptanalis. Dalam perancangan ini dilakukan dua (2) proses yaitu proses pertama enkripsi dan proses kedua dekripsi. Proses enkripsi pada perancangan kriptografi berbasis pada teknik lipat amplop dan linear congruential generator dilakukan dengan melakukan putaran sebanyak 4 kali ditunjukkan dalam Gambar 3 dan Gambar 4. Plaintext Kunci LCG P1 K1 P2 K2 P3 K3 P4 K4 Ciphertext Gambar 3 Rancangan Diagram Proses Enkripsi Gambar 3 merupakan proses enkripsi pada perancangan kriptografi block cipher berbasis pada teknik lipat amplop dan linear congruential generator. Tahap persiapan dan langkah-langkah proses enkripsi perancangan kriptografi block cipher, dijelaskan sebagai berikut : a) Menyiapkan plaintext; b) Mengubah plaintext (P) menjadi biner dengan mengikuti tabel ASCII; c) Dalam rancangan 7

diagram proses enkripsi memiliki rumus untuk menghasilkan plaintext dan menghasilkan kunci : 1) Plaintext 1 (P1) melakukan pengurutan dengan melakukan pola lipat amplop linear congruential generator (LCG) kemudian di XOR dengan Kunci 1 (K1) menghasilkan Plaintext 2 (P2); 2) Plaintext 2 (P2) melakukan pengurutan dengan melakukan pola lipat amplop dan linear congruential generator (LCG) kemudian di XOR dengan Kunci 2 (K2) menghasilkan Plaintext 3 (P3); 3) Plaintext 3 (P3) melakukan pengurutan dengan melakukan pola lipat amplop dan linear congruential generator (LCG) kemudian di XOR dengan Kunci 3 (K3) menghasilkan Plaintext 4 (P4); 4) plaintext 4 (P4) melakukan pengurutan dengan melakukan pola lipap amplop linear congruential generator (LCG) kemudian di XOR dengan Kunci 4 (K4) menghasilkan Ciphertext (C). Setelah dilakukan proses enkripsi dengan 4 proses plaintext, maka selanjutnya proses dekripsi akan ditunjukan pada Gambar 4. Ciphertext K4 C3 K3 C2 K2 C1 K1 Plaintext Gambar 4 Rancangan Diagram Proses Dekripsi Gambar 4 merupakan proses dekripsi pada perancangan kriptografi block cipher berbasis teknik lipat amplop dan linear congruential generator. Tahap persiapan dan langkah-langkah proses dekripsi perancangan kriptografi block cipher, dijelaskan sebagai berikut : a) Menyiapkan Ciphertext; b) Mengubah Ciphertext (C) menjadi biner dengan mengikuti tabel ASCII; c) Dalam rancangan diagram proses dekripsi memiliki rumus untuk menghasilkan plaintext dan menghasilkan kunci : 1) Ciphertext 4 (C4) melakukan pengurutan dengan melakukan pola lipat amplop dan di XOR dengan Kunci 4 (K4) menghasilkan ciphertext 3 (C3); 2) Ciphertext 3 (C3) melakukan pengurutan dengan melakukan pola lipat amplop dan di XOR dengan Kunci 3 (K3) menghasilkan ciphertext 2 (C2); 3) Ciphertext 2 (C2) melakukan pengurutan dengan melakukan pola dan di XOR dengan Kunci 2 (K2) menghasilkan ciphertext 1 (C1); 4) Ciphertext 1 (C1) 8

melakukan pengurutan dengan melakukan pola lipat amplop dan di XOR dengan Kunci 1 (K1) menghasilkan Plaintext 1 (P1), kemudian (P1) di masukkan lagi ke dalam pola lipat amplop dan linear congruential generator (LCG) bit di mengubah sesuai table ASCII sehingga menghasilkan Plaintext (P). 4. Hasil dan Pembahasan Pada bagian ini akan dibahas secara lebih rinci mengenai perancangan dan implementasi algoritma kriptografi cipher block berbasis pada teknik lipat amplop dan linear congruential generator. Bagian ini juga akan membahas tentang proses enkripsi dan dekripsi serta, proses pembangkitan bilangan acak yang digunakan pada kunci sehingga menghasilkan suatu nilai keacakan yang baik. Gambar 5 Lipat Amplop Gambar 5 merupakan Lipat amplop yang dijadikan sebagai pola algoritma lipat amplop yang diterapkan pada matrix plaintext. Pada Gambar 6 menggambarkan proses pemasukkan plaintext akan diubah menjadi biner dan dimasukan kedalam matrix 64-bit. Langkah pertama memasukan bit dilakukan secara horizontal dari kolom pertama adalah r1,r2,r3, r64. r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 r9 r10 r11 r12 r13 r14 r15 r16 r17 r18 r19 r20 r21 r22 r23 r24 r25 r26 r27 r28 r29 r30 r31 r32 r33 r34 r35 r36 r37 r38 r39 r40 r41 r42 r43 r44 r45 r46 r47 r48 r49 r50 r51 r52 r53 r54 r55 r56 r57 r58 r59 r60 r61 r62 r63 r64 Gambar 6 Proses Enkripsi Pemasukan Bit Pada Teknik Lipat Amplop 9

Gambar 7 Proses Enkripsi Pengambilan Lipatan 1 Pada Teknik Lipat Amplop Gambar 8 Proses Enkripsi Pengambilan Bit Lipatan 2 Pada Teknik Lipat Amplop Gambar 7 merupakan proses lipatan 1 dari pemasukan bit pada Gambar 6. Hasil dari proses lipatan 1 dapat dilihat pada Gambar 8. Pengambilan bit pada lipatan 1 dimulai dari r64, r56, r48, r8 dan dimasukan kedalam matriks secara vertikal yang nantinya akan menjadi proses lipatan 2, seperti terlihat pada gambar 8. Selanjutnya proses lipatan 3 dari hasil lipatan 2 ditunjukan pada Gambar 9. Gambar 9 Proses Enkripsi Pengambilan Bit Lipatan 3 Pada Teknik Lipat Amplop Gambar 10 Hasil pengambilan bit dari rancangan proses Enkripsi menggunakan Pola Lipat Amplop 10

Gambar 10 merupakan hasil akhir dari pengambilan bit lipatan ke-3, dimana pengambilan bit dimulai dari r37, r45, r53,.,r36 dan dimasukkan secara vertikal pada kolom pertama didalam matriks 8x8. r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 r9 r10 r11 r12 r13 r14 r15 r16 r17 r18 r19 r20 r21 r22 r23 r24 r25 r26 r27 r28 r29 r30 r31 r32 r33 r34 r35 r36 r37 r38 r39 r40 r41 r42 r43 r44 r45 r46 r47 r48 r49 r50 r51 r52 r53 r54 r55 r56 r57 r58 r59 r60 r61 r62 r63 r64 Gambar 11 Rancangan Proses Kunci Gambar 11 merupakan proses pemasukan bit kedalam matrix 8x8 dilakukan secara vertikal di mulai dari r1, r2, r3,,r64. Gambar 12 Hasil pengambilan bit dari Rancangan Proses Kunci Gambar 12 merupakan proses pengambilan bit pada kunci. Pengambilan kunci digunakan untuk menyamarkan pola plaintext pada ciphertext dan membuat bit-bit semakin acak, sehingga sulit dipecahkan oleh kriptanalis. Pengambilan bit pada kunci dilakukan sesuai pola pada kunci. Bit yang pertama diambil dimuli dari r33, r25, r17,, r42. Alur proses enkripsi dan dekripsi telah dijelaskan di pembahasan sebelumnya yaitu pada bagian metode perancangan sistem. Proses yang lebih lengkap mengenai alur enkripsi serta dekripsi akan dijabarkan pada Gambar 13 dan Gambar 14. 11

Gambar 14 Rancangan Diagram Enkripsi Gambar 14 menggambarkan proses enkripsi, secara keseluruhan proses enkripsi ada empat putaran, yang di dalam setiap putarannya terdiri dari dua proses yaitu, proses untuk pembentukan plaintext dan, proses untuk pembentukan kunci. Plaintext diubah ke dalam bentuk bit sesuai dengan tabel ASCII, dan rangkaian bit dimasukkan ke matriks 8x8 secara horizontal. Pengambilan bit menggunakan teknik lipat amplop dan, hasil pengambilan rangkaian biner akan ditampung menjadi P1. Hal yang sama juga terjadi pada proses pembentukan kunci, letak perbedaannya adalah pada pola yang digunakan dan, kunci yang diinputkan akan dibangkitkan menggunakan generator pembangkit bilangan acak semu yaitu linear congruential generator (LCG). Rangkaian bit pada P1 akan di XOR dengan rangkaian bit pada K1 sehingga menghasilkan C. Kemudian rangkaian bit pada C1 akan digunakan sebagai plaintext untuk proses masuk bit pada putaran ke-2. Sedangkan rangkaian bit pada K1 akan diguakan untuk proses masuk bit kunci pada putaran ke-2. Proses putaran ke-2, ke-3, dan ke-4 meruakan proses yang hampir sama dengan proses putaran ke-1. Perbedaannya adalah pola yang sama tapi setiap pengambilan yang berbeda di setiap putaran. Penggunaan bilangan acak untuk pembangkitan kunci dimaksudkan untuk menghasilkan nilai yang tidak dapat diprediksi sehingga didapatkan suatu nilai keacakan yang cukup baik. Pembangkit bilangan acak didapatkan dari, nilai ratarata desimal bilangan kunci dijumlahkan dengan nilai konstanta a, kemudian nilai 12

tersebut yang akan digunakan dalam rumus pembangkit bilangan acak. Bit-bit hasil dari pembangkitan bilangan acak inilah yang akan digunakan di dalam proses 1 pada bagian kunci di putaran pertama. Nilai-nilai konstanta Linear Congruential Gonerator (LCG) yang digunakan untuk pembangkitan kunci pada perancangan algoritma ini adalah, nilai konstanta a = 1541, b = 2957, dan m = 14000 [1]. Proses dekripsi merupakan pengembalian ciphertext ke plaintext. Algoritma kriptografi berbasis pada bentuk lipat amplop dan Linear Congruential Generator merupakan kriptografi kunci simetris sehingga, untuk proses dekripsi dari algoritma ini merupakan kebalikan dari proses enkripsi yang artinya terdiri dari 4 putaran juga dan menggunakan kunci yang sama. Alur proses dekripsi ditunjukkan pada Gambar 15. Gambar 15 Rancangan Diagram Dekripsi 13

Pengujian kriptografi menggunakan perhitungan secara manual. Proses enkripsi pada pengujian kriptografi ini menggunakan kata LUHUKAIJ sebagai plaintext dan JUVENTUS sebagai kunci. Proses yang dijabarkan dalam pembahasan ini adalah proses pada putaran pertama. Plaintext LUHUKAIJ dan kunci JUVENTUS diubah ke biner menjadi : L : 01001100 U : 01010101 H : 01001000 U : 01010101 K : 01001011 A : 01000001 I : 01001001 J : 01001010 J : 01001010 U : 01010101 V : 01010110 E : 01000101 N : 01001110 T : 01010100 U : 01010101 S : 01010011 Pengambilan rangkaian biner pada matriks 8x8 untuk plaintext dan kunci sesuai dengan pola yang telah ditunjukkan pada Gambar 10 dan Gambar 12, yang merupakan pola pengambilan pada putaran pertama. Tabel 2 Hasil Perubahan Nilai dari plaintext ke ciphertext dan Hexa No Plaintext NILAI CIPHERTEXT 1 P1 (10110000 00000000 10011111 11100000 10100000 00001111 10110000 01010101) 64 200 89 224 221 10 137 0 Hexa 40 C8 59 E0 DD 0A 89 00 2 P2 (11100001 10000000 01000001 10100101 01000101 00001111 00000001 01100010 ) 119 130 155 35 25 62 60 118 77 82 9B 23 19 3E 3C 76 3 P3 (11101111 011111110 010110000 10000000 11010110 11111000 00011001 01001010) 4 P4 (10101111 10101001 10101110 00101111 11101101 01111010 10110110 00100010) 198 175 115 133 190 208 223 240 76 39 199 127 161 50 23 195 C6 AF 73 85 BE D0 DF F0 4C 27 C7 7F A1 32 17 C3 Tabel 2 adalah hasil proses enkripsi tiap putaran, bit digunakan sebagai inputan kedalam matriks 8x8 algoritma lipat amplop dan linear congruential generator yang kemudian hasil(output) enkripsinya (ciphertext) menggunakan nilai hexa. 14

Aplikasi yang dibangun akan melakukan proses enkripsi dan dekripsi pada data teks, setelah dimasukkan sejumlah karakter sebagai plaintext kunci dengan batasan 8 karakter maka proses enkripsi akan ditampilkan pada output text, dan langsung dilakukan proses dekripsi dari output text. Pengujian berikutnya merujuk pada Persamaan 6, yang merupakan persamaan untuk mencari nilai korelasi antara plaintext dan ciphertext. Nilai korelasi berkisar dari -1 sampai 1. Apabila nilai korelasi mendekati 1 maka nilai plaintext dan ciphertext sangatlah berhubungan (berkorelasi) sedangkan, apabila nilai korelasi yang dihasilkan semakin mendekati 0 (nol) maka, nilai plaintext dan ciphertext saling tidak berhubungan dan secara statistik apabila suatu kriptografi dengan nilai korelasi antara ciphertext dan plaintext mendekati 0 (nol) dapat dikatakan cukup baik. Tabel 3 Nilai Korelasi Pada Tiap Proses Korelasi Proses 1 0,7206881321 Proses 2 0,002656902 Proses 3-0,37859548 Proses 4-0,04387136 Tabel 3 menunjukkan hasil dari pengujian korelasi dari setiap proses didalam algoritma yang dirancang. Nilai-nilai yang dihasilkan adalah, nilai korelasi. Merujuk pada kekuatan hubungan korelasi pada Tabel 1 maka, nilai-nilai hasil pengujian korelasi yang ditampilkan pada Tabel 3, proses 1 berada dikisaran hubungan sangat kuat, proses 2 berada dikisaran tidak ada hubungan, proses 3 dan 4 berada dikisaran hubungan moderat, sehingga dapat dikatakan bahwa algoritma kriptografi yang dirancang dapat menyamarkan plaintext. Sebagai implementasi dari algoritma ini maka dibuat sebuah aplikasi enkripsi dan dekripsi dengan inputan berupa file teks, dan outputnya juga berupa file teks. Jumlah karakter untuk inputan pada kunci dibatasi paling banyak 8 karakter, dan untuk mengisi blok-blok yang kosong pada matriks 8x8 maka akan dilakukan padding karakter. Karakter yang digunakan untuk padding dalam perancangan aplikasi ini adalah karakter Null (0). Proses padding adalah proses penambahan byte-byte berupa karakter Null pada bit-bit sisa yang masih kosong pada blok terakhir plaintext, sehingga ukurannya menjadi sama dengan ukuran blok penyandian. Sebagian besar ukuran arsip yang akan disandikan tidak merupakan kelipatan dari ukuran blok penyandian, sehingga blok terakhir dari arsip memiliki ukuran yang lebih kecil dari ukuran blok penyandian. Hal ini mengakibatkan tidak sesuainya perhitungan matematis pada blok terakhir pada penerapan beberapa algoritma kriptografi yang perhitungan matematisnya mengharuskan ukuran blok penyandian sesuai dengan yang telah ditentukan[10]. Proses Generate adalah pembangkit kunci yaitu proses penambahan kunci dengan bilangan acak LCG sehingga decimal key lebih acak karena bilangan decimal tersebut ditambahkan bilangan acak LCG yang kemudian dimod 256. 15

Kriptografi dapat dikatakan sebagai sebuah teknik kriptografi jika memenuhi 5-tuple yaitu P, C, K, E, dan D [6]. Akan ditunjukkan bahwa perancangan ini memenuhi kelima (5-tuple). P adalah himpunan berhingga dari plaintext. Dalam penelitian perancangan ini menggunakan 256 karakter yang diambil dari table ASCII, himpunan plaintext pada algoritma Lipat Amplop merupakan himpunan berhingga. C adalah himpunan berhingga dari ciphertext. Ciphertext dihasilkan dalam 256 karakter ASCII. K, keyspace adalah himpunan berhingga dari kunci. Jumlah karakter kunci yang dipakai dalam perancangan ini adalah 256 karakter yang diambil dari tabel ASCII. Sehingga ruang kunci merupakan himpunan berhingga. E, enkripsi dan D, dekripsi, setiap dan adalah fungsi sedemikian hingga ( ( )) untuk setiap plaintext. Pembahasan sebelumnya telah membahas proses enkripsi dan dekripsi sehingga telah memenuhi tuple E dan D. Karena telah memenuhi kelima kondisi maka algoritma Lipat Amplop merupakan sebuah sistem kriptografi dan dapat diimplementasikan ke dalam bentuk aplikasi. Gambar 16 dan Gambar 17 adalah tampilan dari hasil implementasi algoritma Lipat Amplop. Gambar 16 Tampilan Program Proses Enkripsi Gambar 16 merupakan tampilan proses enkripsi dari plaintext dan kunci. Untuk memperoleh ciphertext maka harus diinputkan plaintext serta kunci yang sudah ditentukan pada input teks. Waktu yang dibutuhkan untuk proses enkripsi file LUHUKAIJ adalah 0,030747399 detik, dan alokasi memori yang digunakan adalah 3446,5703125 bytes. 16

Gambar 17 Tampilan Program Proses Dekripsi Gambar 17 merupakan tampilan proses dekripsi, dimana ciphertext yang dihasilkan dari proses enkripsi digunakan dalam proses dekripsi untuk mengembalikan pesan ke bentuk awal dengan memilih button dekripsi agar diproses untuk memperoleh plaintext kembali. Waktu yang dibutuhkan untuk proses dekripsi file adalah 0,051401241 detik, dan alokasi memori yang digunakan adalah 3825,96875 bytes. Pembahasan berikutnya mengenai hasil pengujian dari kriptografi yang telah dirancang. Pengujian yang dilakukan terhadap aplikasi dari algoritma kriptografi ini yakni, pengujian waktu dan pengujian memori. Data yang dinputkan sebagai plaintext sebanyak 28 data yang dipilih dengan sembarang sesuai dengan banyak karakter yang diinputkan. Data terkecil yang diinputkan adalah 10 karakter dan, data terbesar yang diinputkan adalah 1000 karakter. Hasil dari pengujian secara statistik mengandung informasi terhadap kekuatan algoritma kriptografi yang dirancang. Keterbatasan data yang diujicobakan bukan menunjukkan keterbatasan algoritma dalam memproses data tetapi pada keterbatasan hardware dan software, oleh karena itu digunakan metode fitting (pencocokan kurva), sehinga dapat diperoleh model yang secara statistik dapat mewakilkan data dalam hal ini kemampuan algoritma. Grafik 2 menunjukkan hasil dari pengujian waktu proses enkripsi yang dilakukan terhadap plaintext yang telah diujicobakan, sumbu x menyatakan banyaknya karakter sedangkan sumbu y menunjukkan waktu (detik). Berdasarkan grafik hasil pengujian tersebut maka dilakukan fitting dan diperoleh model persamaan terhadap algoritma kriptografi berbasis pada teknik lipat amplop dan linear congruential generator sebagai berikut. f ( x) 0,1305 x 210,03 (12) 17

Grafik 2 Grafik Waktu pada Proses Enkripsi Grafik 2 juga memberikan nilai R 2 = 0,1175, yang merupakan nilai dari pengujian waktu terhadap plaintext, sehingga dapat disimpulkan secara statistik bahwa Persamaan 12 lemah dijadikan model terhadap algoritma kriptografi berbasis pada teknik lipat amplop dan linear congruential generator, sehingga model ini dapat digunakan untuk memproyeksikan dan menginterpolasikan kebutuhan waktu berdasarkan inputan karakter, sebagai contoh data yang diinputkan sebanyak 1000 karakter maka berdasarkan Persamaan 9 diperoleh f ( 1000) 0,1305(1000) 210,03 = 345,08 ms (13) Pengujian memori dapat dilihat pada Grafik 3. Grafik 3 menunjukkan hasil dari pengujian memori yang dilakukan terhadap plaintext, yang telah diujicobakan. Sumbu x menunjukkan banyaknya karakter, dan sumbu y menunjukkan banyaknya memori yang digunakan. Grafik 3 Grafik Memori pada Prosess Enkripsi Grafik 3 secara umum diberikan pada Persamaan 14. Berdasarkan hasil pengujian didapatkan nilai R 2 sebesar 1 dan model persamaan algoritma yang dirancang sebagai berikut, f ( x) 0,99x 3, 33 (14) Nilai R 2 pada Grafik 3 yang didapatkan sebesar 1 sehingga, secara statistik Persamaan 14 baik untuk dijadikan model yang dapat digunakan untuk memproyeksikan dan atau menginterpolasikan kebutuhan memori berdasarkan inputan karakter pada algoritma kriptografi berbasis pada teknik lipat amplop dan linear congruential generator. 18

5. Simpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan yaitu perancangan algoritma kriptografi berbasis pada teknik lipat amplop dan linear congruential generator dapat melakukan proses enkripsi dan dekripsi dan telah memenuhi 5-tuple sehingga dapat dikatakan sebagai sebuah sistem kriptografi. Pengujian korelasi pada setiap putaran, memiliki hubungan korelasi yang berbeda. Nilai korelasi plaintext terhadap ciphertext secara statistik yang dihasilkan pada putaran keempat berkisar pada nilai -0,04387136, yang artinya nilai plaintext dan ciphertext tidak saling berhubungan, sehingga dapat dikatakan bahwa algoritma kriptografi yang dirancang dapat menyamarkan plaintext. 19

6. Daftar Pustaka [1] Munir, Rinaldi, 2006, Kriptografi, Informatika. Bandung, Indonesia. [2] Hutasoit, J. T. H. P., 2011. Penerapan Prinsip Operasi Cipher Block Chaining (CBC) Pada Algoritma Kriptografi Klasik. Jurusan Teknik Informatika ITB Bandung. [3] Mone, A. S., 2015. Penggunaan Motif Kain Tenun Timor dan Linear Congruential Generator (LCG) dalam Merancang dan Mengimplementasikan Algoritma Kriptografi Cipher Block. Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga. [4] Mauliku, W. M., 2015. Perancangan dan Implementasi Algoritma Kriptografi Block Cipher Berbasis pada Bentuk Piramida dan Linear Congruential Generator. Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga. [5] Menezes, A.J., P.C. van Oorschot, & S.A. Vanstone. 1997. Handbook of Applied Cryptography, CRC Press. [6] Stinson, D. R., 1995.Cryptography: Theory and Practice. CRC Press, Boca Raton, London, Tokyo. [7] Mongomery C. Douglas, Runger C. George, 2003, Applied Statistics and Probability For Engineers. John Wiley & Sons Inc. US. [8] De Vaus, David A., 2001, Research Design in Social Research, London, Sage. [9] mathworld.wolfram.com,2015. http://mathworld.wolfram.com/leastsquaresfittinglogarithmic.html. Diakses pada 30 Juni 2015. [10] Dafid, Oktober 2006, Kriptografi Kunci Simetris Dengan Menggunakan Algoritma Crypton, STMIK MDP Palembang. 20