Labels

Kriptografi : Algoritma DES

DES (Data Encryption Standard) adalah algoritma cipher blok yang populer karena dijadikan standard algoritma enkripsi kunci-simetri, meskipun saat ini standard tersebut telah digantikan dengan algoritma yang baru, AES, karena DES sudah dianggap tidak aman lagi. Sebenarnya DES adalah nama standard enkripsi simetri, nama algoritma enkripsinya sendiri adalah DEA (Data Encryption Algorithm), namun nama DES lebih populer daripada DEA. AlgoritmaDES dikembangkan di IBM dibawah kepemimpinan W.L. Tuchman pada tahun 1972. Algoritma ini didasarkan pada algoritma Luciferyang dibuat oleh Horst Feistel. Algoritma ini telah disetujui olehNational Bureau of Standard (NBS) setelah penilaian kekuatannya oleh National Security Agency (NSA) Amerika Serikat.

DES termasuk ke dalam sistem kriptografi simetri dan tergolong jeniscipher blok. DES beroperasi pada ukuran blok 64 bit. DES mengenkripsikan 64 bit plainteks menjadi 64 bit cipherteks dengan menggunakan 56 bit kunci internal (internal key) atau upa-kunci(subkey). Kunci internal dibangkitkan dari kunci eksternal (external key) yang panjangnya 64 bit.


Gambar 6.1 Skema global algoritma DES


Skema global dari algoritma DES adalah sebagai berikut (lihat Gambar 6.1):
  1. Blok plainteks dipermutasi dengan matriks permutasi awal (initial permutation atau IP).
  2. Hasil permutasi awal kemudian di-enciphering- sebanyak 16 kaH (16 putaran). Setiap putaran menggunakan kunci internal yang berbeda.
  3. Hasil enciphering kemudian dipermutasi dengan matriks permutasi balikan (invers initial permutation atau IP-1 ) menjadi blok cipherteks.
Di dalam proses enciphering, blok plainteks terbagi menjadi dua bagian, kiri (L) dan kanan R), yang masing-masing panjangnya 32 bit. Kedua bagian ini masuk ke dalam 16 putaran DES. Pada setiap putaran i, blok R merupakan masukan untuk fungsi transformasi yang ;isebut f. Pada fungsi f, blok R dikombinasikan dengan kunci internal K,. Keluaran dai =angsi f di-XOR-kan dengan blok L untuk mendapatkan blok R yang baru. Sedangkan blok - yang baru langsung diambil dari blok R sebelumnya. Ini adalah satu putaranDES. Secara watematis, satu putaran DES dinyatakan sebagai

Li=Ri-1 (6.1)

R i=L i-1 f(Ri-1, K i) (6.2)

Gambar 6.3 memperlihatkan skema algoritma DES yang lebih rinci. Satu putaran DES merupakan model jaringan Feistel (lihat Gambar 6.2). Perlu dicatat dari Gambar 6.2 bahwa ika (L,6, R,6) merupakan keluaran dari putaran ke-16, maka (R,6, L,s) merupakan pra­:ipherteks (pre-ciphertext) dari enciphering ini. Cipherteks yang sebenarnya diperoleh dengan melakukan permutasi awal balikan, IP-1, terhadap blok pra-cipherteks.

Gambar 6.2. Jaringan Feistel untuk satu putaran DES

Gambar 6.3 Algoritma Enkripsi dengan DES Permutasi Awal

Sebelum putaran pertama, terhadap blok plainteks dilakukan permutasi awal (initial-permutation atau IP). Tujuan permutasi awal adalah mengacak plainteks sehingga urutan bit-bit di dalamnya berubah. Pengacakan dilakukan dengan menggunakan matriks permutasi awal berikut ini:


Cara membaca tabel/matriks: dua entry ujung kiri atas (58 dan 50) artinya:

"pindahkan bit ke-58 ke posisi bit 1"

"pindahkan bit ke-50 ke posisi bit 2", dst


Pembangkitan Kunci Internal
Karena ada 16 putaran, maka dibutuhkan kunci internal sebanyak 16 buah, yaitu K,, Kz, ...,K16. Kunci-kunci internal ini dapat dibangkitkan sebelum proses enkripsi atau bersamaan dengan proses enkripsi. Kunci internal dibangkitkan dari kunci eksternal yang diberikan oleh pengguna. Kunci eksternal panjangnya 64 bit atau 8 karakter.

Misalkan kunci eksternal yang tersusun dari 64 bit adalah K. Kunci eksternal ini menjadi masukan untuk permutasi dengan menggunakan matriks permutasi kompresi PC- 1 sebagai berikut:


Dalam permutasi ini, tiap bit kedelapan (parity bit) dari delapan bytekunci diabaikan. Hasil 7-ermutasinya adalah sepanjang 56 bit, sehingga dapat dikatakan panjang kunci DES adalah 56 bit. Selanjutnya, 56 bit ini dibagi menjadi 2 bagian, kiri dan kanan, yang masing-masing nanjangnya 28 bit, yang masing-masing disimpan di dalam Co dan DO:

CO: berisi bit-bit dari K pada posisi

57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, 1, 58, 50, 42, 34, 26, 18

10, 2, 59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3, 60, 52, 44, 36

Do: berisi bit-bit dari K pada posisi

63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7, 62, 54, 46, 38, 30, 22

14, 6, 61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5, 28, 20, 12, 4


Selanjutnya, kedua bagian digeser ke kiri (left shift) sepanjang satu atau dua bit bergantung pada tiap putaran.

Mode DES
  • DES dapat dioperasikan dengan mode ECB, CBC, OFB, dan CFB. Namun karena kesederhanaannya, mode ECB lebih sering digunakan pada paket program komersil meskipun sangat rentan terhadap serangan. 
  • Mode CBC lebih kompleks daripada EBC namun memberikan tingkat keamanan yang lebih bagus daripada mode EBC. Mode CBC hanya kadang-kadang saja digunakan. 
Implementasi Hardware dan Software DES 
  • DES sudah diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras. 
  • Dalam bentuk perangkat keras, DES diimplementasikan di dalam chip. Setiap detik chip ini dapat mengenkripsikan 16,8 juta blok (atau 1 gigabit per detik). 
  • Implementasi DES ke dalam perangkat lunak dapat melakukan enkripsi 32.000 blok per detik (pada komputer mainframe IBM 3090). 
Keamanan DES 
Isu-isu yang menjadi perdebatan kontroversial menyangkut keamanan DES:
  1. Panjang kunci 
  2. Jumlah putaran 
  3. Kotak-S 
Panjang kunci
  • Panjang kunci eksternal DES hanya 64 bit atau 8 karakter, itupun yang dipakai hanya 56 bit. Pada rancangan awal, panjang kunci yang diusulkan IBM adalah 128 bit, tetapi atas permintaan NSA, panjang kunci diperkecil menjadi 56 bit. Alasan pengurangan tidak diumumkan. 
  • Tetapi, dengan panjang kunci 56 bit akan terdapat 256 atau 72.057.594.037.927.936 kemungkinan kunci. Jika diasumsikan serangan exhaustive key search dengan menggunakan prosesor paralel mencoba setengah dari jumlah kemungkinan kunci itu, maka dalam satu detik dapat dikerjakan satu juta serangan. Jadi seluruhnya diperlukan 1142 tahun untuk menemukan kunci yang benar. 
  • Tahun 1998, Electronic Frontier Foundation (EFE) merancang dan membuat perangkat keras khusus untuk menemukan kunci DES secara exhaustive search key dengan biaya $250.000 dan diharapkan dapat menemukan kunci selama 5 hari. Tahun 1999, kombinasi perangkat keras EFE dengan kolaborasi internet yang melibatkan lebih dari 100.000 komputer dapat menemukan kunci DES kurang dari 1 hari. 
Jumlah putaran
  • Sebenarnya, delapan putaran sudah cukup untuk membuat cipherteks sebagai fungsi acak dari setiap bit plainteks dan setiap bit cipherteks. Jadi, mengapa harus 16 kali putaran? 
  • Dari penelitian, DES dengan jumlah putaran yang kurang dari 16 ternyata dapat dipecahkan dengan known-plaintext attack lebih mangkus daripada dengan brute force attack. 
Kotak-S 
  • Pengisian kotak-S DES masih menjadi misteri tanpa ada alasan mengapa memilih konstanta-konstanta di dalam kotak itu. 
Kunci Lemah dan Kunci Setengah Lemah
  • DES mempunyai beberapa kunci lemah (weak key). Kunci lemah menyebabkan kunci-kunci internal pada setiap putaran sama (K1 = K2 = … = K16). Akibatnya, enkripsi dua kali berturut-turut terhadap plainteks menghasilkan kembali plainteks semula. 
  • Kunci lemah terjadi bila bit-bit di dalam Ci dan Di semuanya 0 atau 1, atau setengah dari kunci seluruh bitnya 1 dan setengah lagi seluruhnya 0. 
  • Kunci eksternal (dalam notasi HEX) yang menyebabkan terjadinya kunci lemah adalah (ingat bahwa setiap bit kedelapan adalah bit paritas). 
      Kunci lemah (dengan bit paritas)        Kunci sebenarnya         

0101 0101 0101 0101                        0000000 0000000 
1F1F 1F1F 1F1F 1F1F                        0000000 FFFFFFF 
E0E0 E0E0 F1F1 F11F                       FFFFFFF 0000000 
FEFE FEFE FEFE FEFE                     FFFFFFF FFFFFFF 

  • Selain kunci lemah, DES juga mempunyai sejumlah pasangan kunci setengah-lemah (semiweak key). Pasangan kunci setengah- lemah mengenkripsikan plainteks menjadi cipherteks yang sama. Sehingga, satu kunci dalam pasangan itu dapat mendekripsi pesan yang dienkripsi oleh kunci yang lain di dalam pasangan itu. 
  • Kunci setengah-lemah terjadi bila: Register C dan D berisi bit-bit dengan pola 0101…0101 atau 1010…1010, Register yang lain (C atau D) berisi bit-bit dengan pola 0000…0000, 1111…1111, 0101…0101, atau 1010…1010 
  • Ada 6 pasang kunci setengah lemah (dalam notasi HEX): 
a. 01FE 01FE 01FE 01FE dan FE01 FE01 FE01 FE01 
b. 1FE0 1FE0 0EF1 0EF1 dan E01F E01F F10E F10E 
c. 01E0 01E0 01F1 01F1 dan E001 E001 F101 F101 
d. 1FFE 1FFE 0EFE 0EFE dan FE1F FE1F FE0E FE0E
e. 011F 011F 010E 010E dan 1F01 1F01 0E01 0E01 
f. E0FE E0FE F1FE F1FE dan FEE0 FEE0 FEF1 FEF1

Sumber :
Labels:

Comments

Post a Comment

Popular Posts