Kriptografi : Metode Algoritma AES

Algoritma kriptografi bernama Rijndael yang didesain oleh oleh Vincent Rijmen dan John Daemen asal Belgia keluar sebagai pemenang kontes algoritma kriptografi pengganti DES yang diadakan oleh NIST (National Institutes of Standards and Technology) milik pemerintah Amerika Serikat pada 26 November 2001. Algoritma Rijndael inilah yang kemudian dikenal dengan Advanced Encryption Standard (AES). Setelah mengalami beberapa proses standardisasi oleh NIST, Rijndael kemudian diadopsi menjadi standard algoritma kriptografi secara resmi pada 22 Mei 2002. Pada 2006, AES merupakan salah satu algoritma terpopuler yang digunakan dalam kriptografi kunci simetrik.

AES ini merupakan algoritma block cipher dengan menggunakan sistem permutasi dan substitusi (P-Box dan S-Box) bukan dengan jaringan Feistel sebagaiman block cipher pada umumnya. Jenis AES terbagi 3, yaitu :

1. AES-128
2. AES-192
3. AES-256

Pengelompokkan jenis AES ini adalah berdasarkan panjang kunci yang digunakan. Angka-angka di belakang kata AES menggambarkan panjang kunci yang digunakan pada tipa-tiap AES. Selain itu, hal yang membedakan dari masing-masing AES ini adalah banyaknya round yang dipakai. AES-128 menggunakan 10 round, AES-192 sebanyak 12 round, dan AES-256 sebanyak 14 round.

AES memiliki ukuran block yang tetap sepanjang 128 bit dan ukuran kunci sepanjang 128, 192, atau 256 bit. Tidak seperti Rijndael yang block dan kuncinya dapat berukuran kelipatan 32 bit dengan ukuran minimum 128 bit dan maksimum 256 bit. Berdasarkan ukuran block yang tetap, AES bekerja pada matriks berukuran 4x4 di mana tiap-tiap sel matriks terdiri atas 1 byte (8 bit). Sedangkan Rijndael sendiri dapat mempunyai ukuran matriks yang lebih dari itu dengan menambahkan kolom sebanyak yang diperlukan. Blok chiper tersebut dalam pembahasan ini akan diasumsikan sebagai sebuah kotak. Setiap plainteks akan dikonversikan terlebih dahulu ke dalam blok-blok tersebut dalam bentuk heksadesimal. Barulah kemudian blok itu akan diproses dengan metode yang akan dijelaskan. Secara umum metode yang digunakan dalam pemrosesan enkripsi dalam algoritma ini dapat dilihat melalui Gambar 6.

Gambar 6. Diagram AES

ADD ROUND KEY

Add Round Key pada dasarnya adalah mengkombinasikan chiper teks yang sudah ada dengan chiper key yang chiper key dengan hubungan XOR. Bagannya bisa dilihat pada gambar 7.

Gambar 7. Add Round Key

Pada gambar tersebut di sebelah kiri adalah chiper teks dan sebelah kanan adalah round key nya. XOR dilakukan per kolom yaitu kolom-1 chiper teks di XOR dengan kolom-1 round key dan seterusnya.

SUB BYTES

Prinsip dari Sub Bytes adalah menukar isi matriks/tabel yang ada dengan matriks/tabel lain yang disebut dengan Rijndael S-Box. Di bawah ini adalah contoh Sub Bytes dan Rijndael S-Box.

Gambar 8. Rijndael S-Box

Gambar 9. Ilustrasi Sub Bytes

Gambar 9 adalah contoh dari Rijndael S-Box, di sana terdapat nomor kolom dan nomor baris. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, tiap isi kotak dari blok chiper berisi informasi dalam bentuk heksadesimal yang terdiri dari dua digit, bisa angka-angka, angka- huruf, ataupun huruf-angka yang semuanya tercantum dalam Rijndael S-Box. Langkahnya adalah mengambil salah satu isi kotak matriks, mencocokkannya dengan digit kiri sebagai baris dan digit kanan sebagai kolom. Kemudian dengan mengetahui kolom dan baris, kita dapat mengambil sebuah isi tabel dari Rijndael S-Box. Langkah terakhir adalah mengubah keseluruhan blok chiper menjadi blok yang baru yang isinya adalah hasil penukaran semua isi blok dengan isi langkah yang disebutkan sebelumnya.

SHIFT ROWS

Shift Rows seperti namanya adalah sebuah proses yang melakukan shift atau pergeseran pada setiap elemen blok/tabel yang dilakukan per barisnya. Yaitu baris pertama tidak dilakukan pergeseran, baris kedua dilakukan pergeseran 1 byte, baris ketiga dilakukan pergeseran 2 byte, dan baris keempat dilakukan pergeseran 3 byte. Pergeseran tersebut terlihat dalam sebuah blok adalah sebuah pergeseran tiap elemen ke kiri tergantung berapa byte tergesernya, tiap pergeseran 1 byte berarti bergeser ke kiri sebanyak satu kali. Ilustrasi dari Tahap ini diperlihatkan oleh gambar di bawah ini.

Gambar 10. Ilustrasi dari Shift Row

Seperti yang terlihat pada Gambar 10, tahap shift row sama sekali tidaklah rumit, karena ini adalah proses standar yang hanya berupa pergeseran. Langkah terakhir adalah Mix Column.

MIX COLUMNS

Yang terjadi saat Mix Column adalah mengalikan tiap elemen dari blok chiper dengan matriks yang ditunjukkan oleh Gambar 11. Tabel sudah ditentukan dan siap pakai. Pengalian dilakukan seperti perkalian matriks biasa yaitu menggunakan dot product lalu perkalian keduanya dimasukkan ke dalam sebuah blok chiper baru. Ilustrasi dalam gambar 12 akan menjelaskan mengenai bagaimana perkalian ini seharusnya dilakukan. Dengan begitu seluruh rangkaian proses yang terjadi pada AES telah dijelaskan dan selanjutnya adalah menerangkan mengenai penggunaan tiap-tiap proses tersebut.

02 01 01 03

03 02 01 01

01 03 02 01

01 01 02 03

Gambar 11. Tabel untuk Mix Columns

Gambar 12. Ilustrasi Mix Columns

DIAGRAM ALIR AES

Kembali melihat diagram yang ditunjukkan oleh Gambar 6. Seperti yang terlihat semua proses yang telah dijelaskan sebelumnya terdapat pada diagram tersebut. Yang artinya adalah mulai dari ronde kedua, dilakukan pengulangan terus menerus dengan rangkaian proses Sub Bytes, Shift Rows, Mix Columns, dan Add Round Key, setelah itu hasil dari ronde tersebut akan digunakan pada ronde berikutnya dengan metode yang sama. Namun pada ronde kesepuluh, Proses Mix Columns tidak dilakukan, dengan kata lain urutan proses yang dilakukan adalah Sub Bytes, Shift Rows, dan Add Round Key, hasil dari Add Round Key inilah yang dijadikan sebagai chiperteks dari AES. Lebih jelasnya bisa dilihat dengan Gambar 13 dan 14 yang akan menerangkan mengenai kasus tersebut.

Gambar 13. Ilustrasi Ronde 2 hingga Ronde 6

Gambar 14. Ilustrasi Ronde 7 hingga Ronde 10

Dengan mengetahui semua proses yang ada pada AES, maka kita dapat menggunakannya dalam berbagai contoh kasus yang muncul di kehidupan sehari-hari.

Implementasi Advanced Encryption Standard

AES atau algoritma Rijndael sebagai salah satu algoritma yang penting tentu memiliki berbagai kegunaan yang sudah diaplikasikan atau diimplementasikan di kehidupan sehari- hari yang tentu saja membutuhkan suatu perlindungan atau penyembunyian informasi di dalam prosesnya.

Salah satu contoh penggunaan AES adalah pada kompresi 7-Zip. Salah satu proses di dalam 7-Zip adalah mengenkripsi isi dari data dengan menggunakan metode AES-256. Yang kuncinya dihasilkan melalui fungsi Hash. Perpaduan ini membuat suatu informasi yang terlindungi dan tidak mudah rusak terutama oleh virus yang merupakan salah satu musuh besar dalam dunia komputer dan informasi karena sifatnya adalah merusak sebuah data.

Hal yang serupa digunakan pada WinZip sebagai salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk melakukan kompresi. Tapi prinsip kompresi pun tidak sama dengan prinsip enkripsi. Karena kompresi adalah mengecilkan ukuran suatu data, biasanya digunakan kode Huffman dalam melakukan hal tersebut. Contoh penggunaan lain adalah pada perangkat lunak DiskCryptor yang kegunaannya adalah mengenkripsi keseluruhan isi disk/partisi pada sebuah komputer. Metode enkripsi yang ditawarkan adalah menggunakan AES-256, Twofish, atau Serpent.

Sumber :

http://saadus.files.wordpress.com/2011/11/des-dan-aes.pdf