2

1. Pendahuluan

Komunikasi data antar komputer berkembang untuk memenuhi kebutuhan

pengguna. Perkembangan ini mengakibatkan semakin besarnya informasi yang

disimpan dalam suatu sistem komputer baik organisasi maupun individu. Setiap

informasi yang disimpan harus dilindungi keamanannya dari pihak-pihak yang

tidak memiliki hak akses (unauthorized user). Keamaman data menjadi suatu hal

yang diprioritaskan dalam penyimpanan informasi. Kebutuhan pengamanan data

mendorong terciptanya algoritma-agoritma tertentu untuk mengamankan suatu

data [1].

Kriptografi dapat diartikan sebagai suatu ilmu ataupun seni yang

mempelajari bagaimana sebuah data dikonversi ke bentuk tertentu yang sulit

untuk dimengerti [2]. Kriptografi Data Encryption Standard (DES) menjadi

standard algoritma enkripsi kunci simetri, namun saat ini standard ini telah

tergantikan oleh algoritma lain karena DES dianggap tidak aman lagi [3]. Karena

DES mempunyai potensi kelemahan pada key, maka dibuat varian dari DES.

Salah satu contoh varian DES adalah Double DES dan Triple DES. Hal ini karena

DES memiliki kunci lemah yang mengakibatkan setiap putaran proses

enciphering menghasilkan plaintext semula [4].

Beranjak dari permasalahan di atas, maka dilakukan penelitian yang

memodifikasi DES dengan teknik menkombinasi antara Right Row dan Left Row

pada proses pembangkitan kunci internal disertai dengan kombinasi fungsi XOR

dan Concatenate. Fokus dalam penelitian ini adalah bagaimana memodifikasi

kriptografi DES dengan menggunakan teknik kombinasi Right Row dan Left Row

pada proses pembangkitan kunci internal. Peranan kunci yang penting dalam

proses enciphering menjadi alasan mengapa proses modifikasi DES dengan

kombinasi Right Row dan Left Row serta operasi XOR dan Concatenate dilakukan

pada proses ini. Pada pengujian modifikasi DES ini tidak dilakukan kriptanalisis

sebab memakan resource dan waktu yang cukup banyak, hal ini dikarenakan

kunci DES memiliki panjang 56 artinya 256 = 72.057.594.037.927.936

kemungkinan key yang harus dicoba secara paksa dengan super komputer [3].

2. Tinjauan Pustaka

Pada bagian ini akan membahas beberapa pustaka yang digunakan sebagai

landasan teori untuk memodifikasi Kriptografi DES. Berikut ini sebagai pustaka

yang diacu adalah penelitian terdahulu yang telah dilakukan terkait dengan

modifikasi kriptografi DES.

Penelitian sebelumnya yang berjudul Enhancing the Security of DES

Algorithm Using Transposition Cryptography Techniques menggunakan teknik

transposition untuk meningkatkan keamanan kriptografi DES. Penelitian ini

menggunakan plaintext yang akan dienkripsi dengan algoritma DES yang sudah

dimodifikasi dengan tambahan teknik transposition. Teknik transposition yang

digunakan dalam penelitian ini adalah Simple Columnar Transposition Technique

(SCTTMR). SCTTMR adalah teknik transposition yang menyusun plaintext ke

dalam sebuah bujur sangkar atau tabel atau matriks dan membacanya dengan

urutan kolom secara acak. Teknik SCTTMR dilakukan di awal proses enkripsi.

3

Sehingga plaintext yang akan dienkripsi menggunakan algoritma DES sudah

merupakan hasil dari modifikasi SCTTMR. Penelitian ini menghasilkan

peningkatan keamanan pada algoritma DES. Jika intruder ingin menyerang

algoritma modifikasi ini, maka diperlukan urutan random kolom yang digunakan

pada proses SCTTMR dan memerlukan waktu yang lebih lama [5].

Penelitian lain yang berjudul Modified Key Model of Data Encryption

Standard menggunakan 8 bit pertama hasil permutasi kompresi pertama dan 8 bit

terakhir pada permutasi ke dua sebagai 16 bit kombinasi untuk tiap 48 bit key

pada saat pengangkatan 16 kunci internal. Sehingga ketika dilakukan proses

enchipering DES kunci yang digunakan 48 bit pada 16 bit pertama selalu statik

atau sama. Tujuan dari penelitian ini adalah memperumit kriptografi DES normal

pada saat pengangkatan kunci sehingga lebih sulit untuk dilakukan teknik

kriptanalisis DES normal [6].

Kedua penelitian di atas merupakan penelitian yang memodifikasi

kriptografi DES dengan menggunakan teknik transposition dan pengangkatan

internal key. Berdasarkan penelitian sebelumnya maka penelitian ini akan

melakukan modifikasi algoritma DES dengan menkombinasi Right Row Left

Rows disertai dengan operasi XOR dan Concatenate. Penerapan teknik ini akan

dilakukan pada proses pembangkitan kunci internal DES. Dengan adanya teknik

ini yang dilakukan pada pembangkitan kunci diharapkan keamanan DES

meningkat.

Penelitian ini akan berfokus pada kriptografi DES maka dipaparkan lebih

jelas dan detail tentang DES. Data Encryption Standard (DES) termasuk ke dalam

sistem kriptografi simetri dan tergolong jenis cipher block. 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 [7].

Proses enkripsi DES dapat dilihat melalui Gambar 1. Saat proses enkripsi

berlangsung diperlukan 2 input utama, yaitu : plaintext yang akan dienkripsi dan

key. Panjang plaintext harus 64 bits dan key 56 bits.

Gambar 1 Proses Enkripsi DES [2]

4

Blok plaintext dipermutasi dengan matriks permutasi awal (initial

permutation atau IP). Hasil permutasi awal kemudian di-enciphering sebanyak 16

kali (16 putaran). Setiap putaran menggunakan kunci internal yang berbeda. Saat

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. Setiap putaran i, blok R merupakan masukan untuk fungsi

transformasi yang disebut f. Pada fungsi f, blok R dikombinasikan dengan kunci

internal Ki. Keluaran dari fungsi f dilakukan XOR dengan blok L untuk

mendapatkan blok R yang baru. Sedangkan blok L yang baru langsung diambil

dari blok R sebelumnya. Proses ini adalah satu putaran DES. Secara matematis,

satu putaran DES dinyatakan sebagai :

1 ii RL (1)

),( 11 iiii KRfLR (2)

Hasil enciphering kemudian dipermutasi dengan matriks permutasi balikan

(invers initial permutation atau IP-1 ) menjadi blok ciphertext. Secara lebih detail

algoritma enkripsi DES dapat dilihat pada Gambar 2.

Plainteks

IP

L0

R0

f

),( 1001 KRfLR L1

= R0

K1

f

),( 2112 KRfLR L2

= R1

K2

),( 15141415 KRfLR L15

= R14

K16

),( 16151516 KRfLR L16

= R15

IP-1

Cipherteks

f

Gambar 2 Algoritma Enkripsi DES[2]

5

Proses enciphering terjadi sebanyak 16 putaran, maka dibutuhkan kunci

internal sebanyak 16 buah, yaitu K1, K2, …, 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. Dalam permutasi

ini, tiap bit ke delapan (parity bit) dari delapan byte kunci diabaikan. Hasil

permutasinya 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 panjangnya 28 bit, yang masing-masing disimpan di dalam

C0 dan D0. Selanjutnya, kedua bagian digeser ke kiri (left shift) sepanjang satu

atau dua bit bergantung pada tiap putaran. Operasi pergeseran bersifat wrapping

atau round-shift. Setelah pergeseran bit, (Ci, Di) mengalami permutasi kompresi

dengan menggunakan matriks permutasi kompresi. Dengan permutasi ini, kunci

internal Ki diturunkan dari (Ci, Di) yang dalam hal ini Ki merupakan

penggabungan bit-bit Ci dengan bit-bit Di, , sehingga setiap kunci internal Ki

mempunyai panjang 48 bit. Proses pembangkitan kunci-kunci internal

ditunjukkan pada Gambar 3.

Kunci eksternal

Permutasi

PC-1

C0

D0

Left Shift Left Shift

C1

D1

Left Shift Left Shift

Permutasi

PC-2 K1

Cj

Dj

Permutasi

PC-2 Kj

Left Shift Left Shift

C16

D16

Permutasi

PC-2 K16

Gambar 3 Proses Pembangkitan Kunci-Kunci Internal DES [7]

Proses dekripsi terhadap ciphertext merupakan kebalikan dari proses

enkripsi. DES menggunakan algoritma yang sama untuk proses enkripsi dan

dekripsi. Jika pada proses enkripsi urutan kunci internal yang digunakan adalah

K1, K2, …, K16, maka pada proses dekripsi urutan kunci yang digunakan adalah

K16, K15, …, K1. Untuk tiap putaran 16, 15, …, 1, keluaran pada setiap putaran

deciphering adalah

1 ii RL (1)

6

),( 11 iiii KRfLR (2)

yang dalam hal ini, (R16, L16) adalah blok masukan awal untuk

deciphering. Blok (R16, L16) diperoleh dengan mempermutasikan ciphertext

dengan matriks permutasi IP-1. Pra-keluaran dari deciphering adalah (L0, R0).

Dengan permutasi awal IP akan didapatkan kembali blok plaintext semula.

Selama deciphering, K16 dihasilkan dari (C16, D16) dengan permutasi PC-2.

(C16, D16) tidak dapat diperoleh langsung pada permulaan deciphering. Tetapi

karena (C16, D16) = (C0, D0), maka K16 dapat dihasilkan dari (C0, D0) tanpa perlu

lagi melakukan pergeseran bit. (C0, D0) yang merupakan bit-bit dari kunci

eksternal K yang diberikan pengguna pada waktu dekripsi. Selanjutnya, K15

dihasilkan dari (C15, D15) yang mana (C15, D15) diperoleh dengan menggeser C16

(yang sama dengan C0) dan D16 (yang sama dengan C0) satu bit ke kanan. Sisanya,

K14 sampai K1 dihasilkan dari (C14, D14) sampai (C1, D1).

Proses kombinasi Right Row Left Row akan beroperasi pada row saat

pembagian C0 dan D0 dari external key ke pembangkitan internal key. Proses ini

akan bekerja dengan cara membagi kembali antara C0 dan D0 ke dalam 2 bagian

bit. Kemudian bit pada C0 bagian row kanan akan digeser ke kanan pada bit D0

bagian kanan, begitu pula dengan sebaliknya. Pada bit D0 bagian kanan akan

digeser ke kiri pada bit C0 bagian kanan. Sebagai contoh misal x = 11110101, y =

00001010 jika dilakukan teknik kombinasi Right Row Left Row maka bit x akan

dibagi menjadi 2 yaitu x left = 1111, x right = 0101 sedangkan y menjadi y left =

0000, y right = 1010. Lalu dilakuakn kombinasi dengan menggeser bit x right

0101 geser 4 ke kanan (rightrow) dgn y right maka skrg menjadi y left x right =

00000101. Lalu untuk y right digeser 4 bit ke kiri menjadi x left y right =

11111010. Kombinasi Right Row Left Row yang dilakukan pada row secara

sederhana dapat digambarkan pada Gambar 4.

Gambar 4 Teknik Kombinasi Right Row Left Row

Ada empat operasi logika yang sering dilakukan, yaitu AND, OR, XOR

dan NOT, dimana pada masing-masing operasi dilakukan untuk pengaturan bit

pada data biner. Operasi XOR sering digunakan untuk membalikkan kondisi bit

tertentu [8]. Proses XOR dapat digambarkan pada Tabel 1.

Tabel 1 Operasi XOR

7

Proses Concatenate adalah suatu proses yang dilakukan untuk

menggabungkan 2 string menjadi satu rangkaian string. Sebagai contoh String x

dan y jika dikonkatenasi maka akan menjadi xy. Atau contoh yang lain dalam

biner x = 110110, y = 101010, apabila dilakukan proses konkatenasi 𝑥 ∙ 𝑦 maka

akan menjadi xy = 110110101010 [9].

3. Metode Penelitian

Penelitian ini dilakukan melalui tahapan penelitian yang terbagi dalam enam

tahapan, yaitu (1) Pengumpulan bahan, (2) Analisis Kebutuhan, (3) Perancangan

modifikasi, (4) Modifikasi DES dengan Right Row Left Row, (5) Uji hasil

modifikasi, (6) Penulisan laporan.

Gambar 5 Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian berdasarkan Gambar 5. Tahap pertama: pengumpulan

bahan yaitu, melakukan pengumpulan terhadap data-data dari jurnal-jurnal, buku,

serta sumber yang terkait dengan modifikasi pada DES. Tahap kedua: analisis

kebutuhan yaitu, melakukan analisis mengenai kebutuhan apa saja yang

dibutuhkan dalam perancangan modifikasi DES dengan kombinasi Right Row Left

Row. Tahap ketiga: perancangan modifikasi yang meliputi pembuatan bagan

proses enkripsi dan dekripsi dalam modifikasi DES, serta gambaran-gambaran

umum mengenai modifikasi yang akan dilakukan; Tahap keempat: melakukan

modifikasi berdasarkan tahap ketiga kemudian melakukan analisis hasil dari

modifikasi kritografi DES yang dilakukan. Tahap kelima: melakukan uji hasil

modifikasi terhadap keseluruhan perancangan dan modifikasi yang telah dibuat.

Tahap keenam: penulisan laporan hasil penelitian, yaitu mendokumentasikan

proses penelitian yang sudah dilakukan dari tahap awal hingga akhir ke dalam

tulisan, yang akan menjadi laporan hasil penelitian.

Penulisan Laporan

Uji Hasil Modifikasi

Modifikasi DES dengan Kombinasi RightRow LeftRow

Perancangan Modifikasi

Analisis Kebutuhan

Pengumpulan Bahan

8

Metode perancangan aplikasi yang digunakan adalah metode waterfall.

Waterfall adalah metode yang melakukan pendekatan secara sistematis dan urut

mulai dari level kebutuhan sistem lalu menuju ke tahap analisis, desain, coding,

testing/verification dan maintenance. Secara umum tahapan pada model waterfall

dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6 Tahapan Metode Waterfall [9]

Analisa Kebutuhan ini merupakan analisa terhadap kebutuhan sistem.

Pengumpulan data dalam tahap ini bisa melakukan sebuah penelitian, studi

literatur. Sistem analis akan menggali informasi sebanyak-banyaknya tentang

DES dan modifikasi yang telah dilakukan sebelumnya. Kebutuhan yang

diperlukan salah satunya adalah software dan bahasa pemrograman C# yang akan

digunakan untuk coding.

Desain Sistem merupakan tahapan dimana dilakukan penuangan pikiran

dan perancangan sistem terhadap solusi dari permasalahan yang ada dengan

menggunakan perangkat pemodelan sistem seperti diagram alir data (data flow

diagram).

Penulisan kode program atau coding merupakan penerjemahan design

dalam bahasa yang bisa dikenali oleh komputer. Dilakukan oleh programmer yang

akan memodifikasi DES. Tahapan ini lah yang merupakan tahapan secara nyata

dalam mengerjakan suatu aplikasi. Setelah pengkodean selesai maka akan

dilakukan testing terhadap aplikasi yang telah dibuat tadi. Tujuan testing adalah

menemukan kesalahan-kesalahan terhadap aplikasi tersebut dan kemudian bisa

diperbaiki.

Pengujian Program Tahapan akhir dimana aplikasi yang baru diuji

kemampuan dan keefektifannya sehingga didapatkan kekurangan dan kelemahan

aplikasi yang kemudian dilakukan pengkajian ulang dan perbaikan terhadap

aplikasi menjadi lebih baik dan sempurna.

Penerapan Program dan pemeliharaan perangkat lunak yang sudah dibuat

pasti akan mengalami perubahan. Perubahan tersebut bisa karena mengalami

kesalahan karena perangkat lunak harus menyesuaikan dengan lingkungan

9

(periperal atau sistem operasi baru) baru, atau karena membutuhkan

perkembangan fungsional.

Proses enkripsi dan dekripsi modifikasi DES dengan Right Row Left Row

dapat digambarkan dengan diagram pada Gambar 7.

Gambar 7 Proses Enkripsi Modifikasi DES

Modifikasi DES dengan kombinasi Right Row Left Row dilakukan pada saat

pembangkitan kunci internal. Baik proses enkripsi maupun dekripsi DES akan

melalui proses pembangkitan kunci internal, dimana kunci internal akan

dipermutasi dengan PC-2 [8] untuk menghasilkan 16 kunci yang digunakan setiap

putaran enciphering. Peranan kunci yang penting dalam proses enciphering

menjadi alasan mengapa proses modifikasi DES dilakukan pada proses ini.

Modifikasi DES dengan kombinasi Right Row Left Row ini dilakukan setelah

proses permutasi kunci dengan PC-1 [8] dengan menghasilkan panjang kunci 56

bit. Berikut ini adalah tahapan-tahapan modifikasi DES pada pembangkitan kunci

internal dari Gambar 7.

Kunci Eksternal dengan panjang 8 karakter akan diubah ke biner

kemudian dilakukan permutasi dengan PC-1 [8] sehingga panjang kunci menjadi

56 bit. Setelah itu dibagi menjadi 2 bagian, yaitu C0 dan D0. C0 dan D0 memiliki

10

panjang masing-masing 28 bit. Perbedaan dengan proses DES biasa adalah C0 dan

D0 akan disimpan langsung sebagai kunci ke 0.

Pada modifikasi DES ini C0 dan D0 akan dibagi menjadi 2 bagian lagi,

sehingga masing-masing bagian memiliki panjang 14 bit. Bagian C0 diberi nama

C0 left dan C0 right, sedangkan D0 diberi nama D0 left dan D0 right.

Proses kombinasi Right Row Left Row dilakukan pada bagian ini yaitu

menggeser 14 bit C0 Right ke 14 bit bagian kanan D0 yaitu D0 Right. Dan

menggeser ke kiri 14 bit D0 right ke bagian kanan C0 yaitu C0 right. Kemudian

melakukan XOR antara C0 left dengan D0 right dan C0 right dengan D0 left. Proses

ini akan menghasilkan kunci dengan panjang 14 bit.

Penambahan bit kunci dilakukan agar panjang kunci kembali menjadi 28

bit, dengan cara konkatenasi bit yang dihasilkan pada proses sebelumnya (14 bit).

Hasil dari proses tersebut disimpan kembali sebagai C0 dan D0. Proses DES

kemudian berlangsung dengan melakukan left shift dan permutasi kompresi kunci

2 untuk menghasilkan 16 kunci.

Berikut akan dijelaskan pemaparan coding untuk melakukan modifikasi

DES dengan kombinasi Right Row Left Row pada pembangkitan kunci internal.

Berikut adalah penjelasan untuk masing-masing bagian pada modifikasi DES.

Pertama adalah coding untuk membagi menjadi 2 bagian lagi yaitu C0 left

dan C0 right dengan D0 left dan D0 right. Kode Program dapat dilihat pada Kode

Program 1

Kode Program 1 Penggalan Perintah Pembagian Setengah Kunci

Berikut adalah coding untuk proses XOR yang akan dilakukan pada

modifikasi DES. Sedangkan utuk operasi konkatenasi terletak di line 10 pada

Kode Program 2.

1. public string SetHalvesKey(bool IsLeft, string text){

2. if ((text.Length % 8) != 0){

3. return null;

4. }

5. int midindex = (text.Length / 2) - 1;

6. string result = "";

7. if (IsLeft){

8. result = text.Substring(0, midindex + 1);

9. }

10. else{ 11. result = text.Substring(midindex + 1); 12. } 13. return result;}

11

Kode Program 2 Penggalan Perintah Operasi XOR Antara C0 left dengan D0 right dan C0 right

dengan D0 left

Modifikasi DES dengan kombinasi Right Row Left Row yang terjadi pada

proses pembangkitan kunci ini memiliki alur yang sama baik proses enkripsi

maupun dekripsi. Ketika proses dekripsi berlangsung diperlukan terlebih dahulu

16 kunci internal untuk proses deciphering.

4. Implementasi dan Pembahasan

Penelitian ini melakukan modifikasi kriptografi DES dengan Right Row Left

Row. Penerapan modifikasi kriptografi DES terjadi pada pembangkitan kunci

internal. Peranan kunci internal penting dalam proses enciphering, karena dengan

kunci ini dilakukan 16 kali putaran enciphering yang akan menghasilkan

ciphertext. DES beroperasi pada ukuran blok 64 bit. DES mengenkripsikan 64 bit

plainteks menjadi 64 bit cipherteks dengan menggunakan 56 bit kunci internal

(internal key). Alur kerja proses enkripsi kriptografi DES dijelaskan melalui

skema pada Gambar 7 yang dimodifikasi dengan teknik kombinasi Right Row Left

Row dapat dijelaskan sebagai berikut.

Kunci eksternal dengan panjang 8 karakter diproses dengan mengubah

kunci eksternal ke bilangan hexadesimal, kemudian dari hexadesimal menjadi

biner dengan panjang kunci 64 bit (8 bit per karakter).

Hasil dari 64 bit biner tersebut dilanjutkan dengan permutasi kunci eksternal

dengan PC-1 [8]. Hasil dari permutasi ini menjadikan panjang kunci eksternal dari

64 bit menjadi 56 bit.

Kunci eksternal 56 bit yang telah mengalami permutasi dibagi menjadi 2

bagian C0 dan D0 dengan panjang masing-masing 28 bit. Jika pada proses DES

biasa C0 dan D0 akan disimpan langsung sebagai kunci ke 0.

Penambahan proses kombinasi Right Row Left Row dilakukan pada proses

pembangkitan kunci internal ini. Proses kombinasi Right Row Left Row dilakukan

dengan cara membagi 2 bagian kembali C0 dan D0, sehingga masing-masing

bagian memiliki panjang 14 bit. Bagian C0 diberi nama C0 left dan C0 right,

sedangkan D0 diberi nama D0 left dan D0 right. Kemudian proses kombinasi Right

Row Left Row dilakukan pada bagian ini yaitu menggeser 14 bit C0 Right ke 14 bit

1. public override string EncryptionStart(string text, string

key, bool IsHalf1){

2. string result = "";

3. int l = key.Length;

4. if (IsHalf1){

5. for (int j = 0; j < key.Length / 2; j++){

6. result += Convert.ToString(Convert.ToByte(text[j]) ^

Convert.ToByte(key[(key.Length / 2) + j])) + "";}}

7. else{

8. for (int j = 0; j < key.Length / 2; j++){

9. result += Convert.ToString(Convert.ToByte(text[(key.Length /

2) + j]) ^ Convert.ToByte(key[j])) + "";}}

10. result += result; 11. return result;}

12

bagian kanan D0 yaitu D0 Right. Dan menggeser ke kiri 14 bit D0 Right ke bagian

kanan C0 yaitu C0 Right.

Setelah proses kombinasi Right Row Left Row dilakukan operasi XOR antara

C0 left dengan D0 right dan C0 right dengan D0 left. Proses ini akan menghasilkan

kunci dengan panjang 14 bit.

Untuk proses pembangkitan kunci internal dan proses enciphering diperlukan

kunci dengan panjang 28 bit. Oleh karena itu penambahan bit kunci dilakukan

agar panjang kunci kembali menjadi 28 bit, dengan cara konkatenasi bit yang

dihasilkan pada proses sebelumnya (14 bit) menjadi 28 bit.

Hasil dari proses tersebut disimpan kembali sebagai C0 dan D0. Proses DES

kemudian berlangsung dengan melakukan left shift dan permutasi kunci dengan

PC-2 untuk menghasilkan 16 kunci dengan panjang masing-masing 48 bit.

Kemudian proses dilanjutkan dengan melakukan proses enchipering DES

yang dilakukan 16 kali dengan kunci internal yang telah dimodifikasi. File atau

teks yang akan dienkripsi diubah menjadi biner dengan kelipatan 64 bit. Jika hasil

belum kelipatan 64 bit maka dilakukan padding bit 0 sampai panjang menjadi

kelipatan 64 (plainteks).

Setiap kelompok 64 bit plainteks melalui proses permutasi dengan matriks ip

(64 bit). Dari hasil tersebut akan dibagi menjadi 2 bagian L0 dan R0 dengan

masing-masing panjang 32 bit. R0 akan menjadi Ln, sedangkan L0 akan di XOR

dengan hasil fungsi transformasi yang disebut f yang nantinya disimpan sebagai

Rn.

1 ii RL (1)

),( 11 iiii KRfLR (2)

Fungsi f terdiri dari 4 tahapan. Tahap pertama (E) : Rn_1 (R0) 32 bit akan

dipermutasi dengan matriks pc_e menghasilkan 48 bit yang disebut fungsi

ekspansi. Matriks pc_e dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2 Matriks pc_e Fungsi Ekspansi [8]

32 1 2 3 4 5 4 5 6 7 8 9

8 9 10 11 12 13 12 13 14 15 16 17

16 17 18 19 20 21 20 21 22 23 24 25

24 25 26 27 28 29 28 29 30 31 32 1

Tahap ke dua (XOR) : hasil dari tahap pertama di XOR kan dengan kunci

internal hasil enciphering (Kn) menghasilkan vektor A dengan panjang 48 bit.

AKRE ii )( 1 (5)

Tahap ke tiga (sBox_Transform) : vektor A akan dibagi menjadi 8 bagian,

masing-masing 6 bit untuk dilakukan proses substitusi S-box. Proses substitusi

dilakukan dengan menggunakan delapan buah kotak-S (S-box), S1 sampai S8.

Setiap kotak-S menerima masukan 6 bit dan menghasilkan keluaran 4 bit. Output

proses ini menghasilkan vektor B yang memiliki panjang 32 bit. Tahap ke empat

(Permutation P): vektor B akan dipermutasi dengan matriks permutasi P. Tujuan

permutasi adalah untuk mengacak hasil proses substitusi kotak-S. Permutasi

dilakukan dengan menggunakan matriks permutasi P (P-box) menghasilkan

panjang 32 bit (P(B)). Permutation Box dapat dilihat pada Tabel 3.

13

Tabel 3 P-Box [8]

16 7 20 21 29 12 28 17 1 15 23 26 5 8 31 10

2 8 24 14 32 27 3 9 19 13 30 6 22 11 4 25

Hasil dari fungsi f akan akan mengalami proses XOR dengan Li – 1 untuk

mendapatkan Ri

)(1 BPLR ii (6)

Sehingga output dari setiap putaran ke i sama dengan

))(,(),( 11 BPLRRL iiii (7)

Proses ini akan dilakukan sebanyak 16 kali dengan menggunakan kunci

internal (jaringan Feistel). Permutasi terakhir dilakukan setelah 16 kali putaran

terhadap gabungan blok kiri dan blok kanan. Proses permutasi menggunakan

matriks permutasi awal balikan (inverse initial permutation atau IP-1 ). Matrik

inverse initial permutation dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4 Matriks IP-1 [8]

40 8 48 16 56 24 64 32 39 7 47 15 55 23 63 31

38 6 46 14 54 22 62 30 37 5 45 13 53 21 61 29

36 4 44 12 52 20 60 28 35 3 43 11 51 19 59 27

34 2 42 10 50 18 58 26 33 1 41 9 49 17 57 25

Alur proses dekripsi merupakan kebalikan dari alur proses enkripsi. Dimana

setiap blok cipherteks akan diubah kembali menjadi plainteks. Modifikasi DES

dengan menggunakan kombinasi Right Row Left Row juga terletak pada proses

pembangkitan kunci internal proses dekripsi.

Untuk proses deciphering memiliki alur yang sama seperti proses

enchiphering sebab DES bekerja dalam Block Chiper. Yang membedakan adalah

ketika di awal 64 bit plainteks dipermutasikan terlebih dahulu dengan IP-1 [8].

Kemudian untuk kunci internal mengalami pembalikan pada fungsi f dengan

urutan (K16….K1).

Sebagai contoh terdapat file teks yang berisi tulisan “KRIPTOGRAFI

RAHASIA DATA”. File tersebut akan menjadi masukkan proses enkripsi

maupun dekripsi. Kunci eksternal yang diinputkan adalah “A4B234FF”. Berikut

ini adalah penjabaran dari tiap tahapan dalam proses enkripsi.

Kunci eksternal = A4B234FF

Kunci eksternal 8 karakter= A4B234FF

Kunci eskternal biner (64 bit) =

0100000100110100010000100011001000110011001101000100011001000110

Permutasi kunci eksternal dengan PC-1. Kunci eksternal menjadi (56 bit)=

00000000110001010011101000111101110011100010000000001010

Bagi kunci eksternal 56 bit menjadi 2 bagian C0 dan D0 dengan panjang masing-

masing 28 bit. C0 = 0000000011000101001110100011 dan D0 =

1101110011100010000000001010.

14

Lakukan kombinasi Right Row Left Row dengan membagi 2 bagian kembali

C0 dan D0, sehingga masing-masing bagian memiliki panjang 14 bit. Bagian C0

diberi nama C0 left = 00000000110001 dan C0 right = 01001110100011,

sedangkan D0 diberi nama D0 left = 11011100111000 dan D0 right =

10000000001010. Right Row dilakukan dengan menggeser 14 bit C0 right ke

bagian kanan 14 bit D0 yaitu D0 right. Sehingga bit C0 right bertukar dengan bit D0

right dan dikombinasikan menjadi 0100111010001111011100111000. Left Row

dilakukan dengan menggeser ke kiri 14 bit D0 right ke bagian kanan C0 yaitu

C0Right dan dikombinasikan menjadi C0 left D0 right 00000000110001

10000000001010

Kemudian melakukan operasi XOR antara C0 left dengan D0 right dan C0 right

dengan D0 left.

C0 = C0 left D0 right

= 00000000110001 ^ 10000000001010

= 10000000111011

D0 = C0 right D0 left

= 01001110100011 ^ 11011100111000

= 10010010011011

Konkatenasi bit yang dihasilkan pada proses sebelumnya (14 bit).

C0 = 1000000011101110000000111011

D0 = 1001001001101110010010011011

1. Hasil kunci yang sudah dimodifikasi melalui proses kombinasi Right Row Left

Row tersebut disimpan kembali sebagai C0 dan D0. Proses DES kemudian

berlangsung dengan melakukan left shift dan permutasi kunci dengan PC-2

untuk menghasilkan 16 kunci (Kn) dengan panjang masing-masing 48 bit.

C0 = 1000000011101110000000111011

C1 = 0000000111011100000001110111

C2 = 0000001110111000000011101110

C3 = 0000111011100000001110111000

… C16

D0 = 1001001001101110010010011011

D1 = 0010010011011100100100110111

D2 = 0100100110111001001001101110

D3 = 0010011011100100100110111001

… D16

K1 = 100100010001101011001010111101011101000110010000

K2 = 001000000010101011011010100111111010101001001100

K3 = 001101000111110000010100011100001101011111010000

K4 = 010001100010110101010000000110011010010000101111

…K16

2. Binarytext =

010010110101001001001001010100000101010001001111010001110101001

001000001010001100100100100100000010100100100000101001000010000

010101001101001001010000010010000001000100010000010101010001000

001

15

3. Setiap kelompok 64 bit plainteks melalui proses berikut :

a. plainteks (64 bit)=

111111111001101001110000011001010000000000000000001001011110

0011.

b. L0 = 11111111100110100111000001100101

R0 = 00000000000000000010010111100011

c. Ln = 00000000000000000010010111100011

Fungsi f terdiri dari 4 tahapan.

Tahap pertama (E) – hasil 48 bit:

E(Ri – 1) =

100000000000000000000000000100001011111100000110

Tahap ke dua (XOR) – hasil 48 bit :

A = E(Ri – 1) Ki

= 100000000000000000000000000100001011111100000110 ^

100100010001101011001010111101011101000110010000

= 000100010001101011001010111001010110111010010110

Tahap ke tiga (sBox_Transform) – hasil 32 bit :

B = 11011100100101101010010001011110

Tahap ke empat (Permutation P) – hasil 32 bit :

P(B) = 00010000000010100111000001110000

Hasil dari fungsi f akan di XOR kan dengan Li – 1 untuk mendapatkan Ri

Ri = Li – 1 P(B)

Ri = 11111111100110100111000001100101 ^

00001111110110101001000110111010

Ri = 11101111100100000000000000010101

d. Dari hasil di atas maka didapatkan :

L1 = 00000000000000000010010111100011

R1 = 11101111100100000000000000010101

Lakukan langkah di atas sampai 15 kali (L1..16, R1…16) berikutnya untuk

mendapatkan hasil akhir 64 bit pertama pada (L16,R16). Demikian pula

untuk proses dekripsi sama dengan proses manual untuk enkripsi hanya

saja kunci yang digunakan pada tahap c. sesuai dengan urutan (K16…K1)

Selanjutnya, menunjukkan modifikasi DES dengan teknik kombinasi Right

Row Left Row sebagai sebuah teknik kriptografi berdasarkan stinson, dengan

memenuhi syarat five-tuple [11] yaitu, syarat pertama: P adalah himpunan

berhingga dari plainteks. Rancangan kriptografi ini menggunakan plainteks

berupa 64 bit pada setiap pembagian bit cipher block DES. Ini menunjukkan

jumlah bit yang semuanya terbatas dalam sebuah himpunan yang berhingga, maka

himpunan plainteks pada modifikasi DES adalah himpunan berhingga; Syarat

kedua: C adalah himpunan berhingga dari cipherteks. Cipherteks dihasilkan dalam

elemen 64 bit, dimana karakter cipherteks, maka himpunan cipherteks yang

dihasilkan pada modifikasi DES dengan kombinasi Right Row Left Row

merupakan elemen terbatas karena hanya menghasilkan elemen bit; Syarat ketiga:

K merupakan ruang kunci (keyspace) yang merupakan himpunan berhingga dari

kunci. Penggunaan kombinasi Right Row Left Row pada awal pembangkitan

16

kunci internal DES yang digunakan dalam proses modifikasi yaitu melakukan

penggeseran bit antara C0 right dengan D0 right. Proses ini akan menghasilkan

kunci dengan panjang 14 bit. Syarat keempat: Untuk setiap 𝑘 ∈ 𝑲, terdapat aturan

enkripsi 𝑒𝑘 ∈ 𝑬 dan berkorespodensi dengan aturan dekripsi 𝑑𝑘 ∈ 𝑫. Setiap

𝑒𝑘: 𝑷 ⟶ 𝑪 dan 𝑑𝑘: 𝐶 ⟶ 𝑃 adalah fungsi sedemikian hingga 𝑑𝑘(𝑒𝑘(𝑥)) = 𝑥

untuk setiap plainteks 𝑥 ∈ 𝑷. Syarat keempat secara menyeluruh terdapat kunci yang dapat melakukan

proses enkripsi sehingga merubah plainteks menjadi cipherteks dan dapat

melakukan proses dekripsi yang merubah cipherteks ke plainteks. Sebelumnya

telah dibuktikan dengan kelipatan 64 bit pertama dapat melakukan proses enkripsi

dan dekripsi. Perancangan modifikasi modifikasi DES dengan teknik kombinasi

Right Row Left Row telah memenuhi five-tuple, maka terbukti menjadi sebuah

sistem kriptografi.

Aplikasi yang dibangun pada penelitian ini menerapkan modifikasi

kriptografi DES dengan menggunakan kombinasi Right Row Left Row. Aplikasi

ini menyediakan fungsi enkripsi dan dekripsi. Proses kriptografi aplikasi dapat

dilakukan pada file. Gambar 8 merupakan tampilan dari menu enkripsi.

Gambar 8 Tampilan Menu Enkripsi

Fungsi enkripsi mengharuskan pengguna untuk memilih file yang akan

dienkripsi. Setelah memilih file yang akan dienkripsi maka pengguna harus

memasukkan kunci yang akan digunakan untuk proses enkripsi. Kunci ekternal ini

akan digunakan untuk membangkitan kunci internal dalam proses enciphering

modifikasi DES. Setelah proses enkripsi berhasil dilakukan maka akan muncul

notifikasi proses selesai. Lama proses enkripsi dapat dilihat pada tombol “Waktu

Proses Enkripsi”. Perhitungan lama proses enkripsi dihitung berdasarkan selisih

waktu ketika proses mulai dilakukan sampai selesai. Gambar 9 merupakan

tampilan dari menu dekripsi. Seluruh element interface menu dekripsi sama

dengan menu enkripsi berserta fungsinya.

Gambar 9 Tampilan Menu Dekripsi

Hasil pengujian sistem dilakukan dengan membandingkan lamanya proses

enkripsi maupun dekripsi antara kriptografi DES dengan kriptografi modifikasi

DES. Perbandingan dilakukan dengan melakukan proses enkripsi dan dekripsi

17

terhadap file teks maupun gambar. Hal ini dilakukan untuk mengetahui kecepatan

kinerja modifikasi DES. Didapatkan hasil bahwa waktu proses enkripsi dan

dekripsi untuk kriptografi DES dan kriptografi DES yang dimodifikasi tidak jauh

berbeda atau dapat dikatakan sama. Perbandingan waktu antar proses enkripsi dan

dekripsi juga memiliki selisih waktu yang tidak banyak, baik dalam bentuk file

teks maupun file gambar. Hasil dari pengujian perbandingan kriptografi tersebut

yang dilakukan pada file teks dapat dilihat pada Gambar 10.

Gambar 10 Grafik Perbandingan Waktu Proses Enkripsi-Dekripsi File Teks antara Modifikasi

DES dengan DES.

Hasil dari pengujian perbandingan waktu kriptografi yang dimodifikasi

untuk file gambar dapat dilihat pada Gambar 11.

Gambar 11 Grafik Perbandingan Waktu Proses Enkripsi-Dekripsi File Gambar antara Modifikasi

DES dengan DES.

Selain hal tersebut dilakukan pula perbandingan penggunaan memori yang

diperlukan untuk menjalankan setiap proses kriptografi DES dan modifikasi DES.

Perbandingan dilakukan dengan melakukan proses enkripsi dan dekripsi terhadap

file teks maupun gambar. Hasil pengujian memori pada file teks dapat dilihat pada

Gambar 12.

1 kb 94 kb 213 kb 411 kb 768 kb 1028 kb

Enkripsi DES (s) 0.04 2.95 6.67 12.9 23.95 32.37

Enkripsi Modifikasi DES(s)

0.06 3.03 7.14 13.14 24.97 33.97

Dekripsi DES (s) 0.03 2.96 6.75 12.92 24.18 32.06

Dekripsi Modifikasi DES(s)

0.04 2.99 6.81 13.15 24.39 31.92

05

10152025303540

13 Kb 97 Kb 226 Kb 506 Kb 777 Kb 1039 Kb

Enkripsi DES (s) 0.39 3.06 7.14 15.92 24.51 32.72

Dekripsi DES (s) 0.4 3.04 6.98 15.79 24.2 32.54

Enkripsi Modifikasi DES(s)

0.39 2.93 6.95 15.73 24.5 31.75

Dekripsi Modifikasi DES(s)

0.4 3 7 14.5 22.7 30.51

05

101520253035

18

Gambar 12 Grafik Perbandingan Penggunaan Memory Proses Enrkipsi-Dekripsi File Teks antara

Modifikasi DES dengan DES.

Sedangkan untuk hasil dari pengujian perbandingan memori kriptografi

yang dimodifikasi untuk file gambar dapat dilihat pada Gambar 13.

Gambar 13 Grafik Perbandingan Penggunaan Memory Proses Enrkipsi-Dekripsi File Gambar

antara Modifikasi DES dengan DES.

Berdasarkan penelitian dengan keterbatasan spesifikasi yang digunakan

(stress point). Maka data tabel pada Gambar 10 dan Gambar 11 akan dimodelkan

pada grafik dengan bentuk fungsi yang dicocokkan dengan data tersebut (fitting).

Pemodelan ini dipergunakan untuk mengukur data yang lebih dari hasil pengujian

dan penelitian. Tabel pada Gambar 10 untuk waktu Proses Enkripsi modifikasi

DES pada file teks menunjukkan fitting terbaik pada fungsi polynomial derajat 2

yaitu 𝑦 = 𝑓(𝑥) dengan 𝑓(𝑥) = 1,0898x2 – 0,7325x – 0,247 dengan koefisien

determinasinya (R2) = 0,9949. Sedangkan untuk tabel pada Gambar 11

pengukuran waktu file gambar menunjukkan fitting terbaik pada fungsi

polynomial derajat 2 yaitu 𝑦 = 0,7598x2 + 1,261x – 2,229. Dengan koefisien

determinasinya (R2) = 0,9922. Grafik fitting dapat dilihat pada Gambar 14 dan

Gambar 15.

1 kb 94 kb 213 kb 411 kb 768 kb 1028 kb

Enkripsi DES (Mb) 10.5 15 24.2 47 58 78.5

Enkripsi Modifikasi DES(Mb)

11 17 25 48 60 79.5

Dekripsi DES (Mb) 11 16 24 38 52 77

Dekripsi Modifikasi DES(Mb)

11 17.5 25.2 38.5 52.6 77.8

0102030405060708090

13 kb 97 kb 226 kb 506 kb 777 kb 1039 kb

Enkripsi DES (Mb) 11 16 24 46 60 79

Enkripsi Modifikasi DES(Mb)

11 18 29.5 48 61 81

Dekripsi DES (Mb) 12 17.5 24.4 36 49.6 77

Dekripsi Modifikasi DES(Mb)

12 18 25.2 36.3 50 78

0102030405060708090

19

Gambar 14 Grafik fitting Pengukuran Waktu Proses

Modifikasi DES file teks

Gambar 15 Grafik fitting Pengukuran Waktu Proses

Modifikasi DES file gambar

Kemudian untuk pengukuran Memory pada tabel Gambar 12 modifikasi

DES menunjukkan fitting terbaik pada fungsi polynomial derajat 2 yaitu 𝑦 = 𝑓(𝑥)

dengan 𝑓(𝑥) = 1,4911x2 + 3,6911x + 4,55 dengan koefisien determinasinya (R2)

= 0,9881. Sedangkan untuk tabel pada Gambar 13 pengukuran waktu

menunjukkan fitting terbaik pada fungsi polynomial derajat 2 yaitu 𝑦 = 1,2679x2

+ 5,3393x + 3,5. Dengan koefisien determinasinya (R2) = 0,9963. Grafik fitting

dapat dilihat pada Gambar 16 dan Gambar 17.

Gambar 16 Grafik fitting Pengukuran Memory Proses

Modifikasi DES file teks

Gambar 17 Grafik fitting Pengukuran Memory Proses

Modifikasi DES file gambar

5. Simpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka terdapat beberapa

kesimpulan sebagai berikut: Modifikasi DES dilakukan pada pembangkitan kunci

internal yang akan digunakan dalam proses enciphering. Peranan kunci yang

penting dalam proses enciphering menjadi alasan mengapa proses modifikasi

DES dengan teknik kombinasi Right Row Left Row dilakukan pada proses ini.

Modifikasi kriptografi DES dilakukan dengan cara membagi 2 bagian kunci

internal dan melakukan kombinasi Right Row Left Row pada C0 Right dan D0

y = 1.0898x2 - 0.7325x - 0.247R² = 0.9949

0

10

20

30

40

1 kb 94 kb 213 kb 411 kb 768 kb 1028 kb

Enkripsi Modifikasi DES

Dekripsi Modifikasi DES (s)

Poly. (Enkripsi Modifikasi DES)

y = 0.7598x2 + 1.261x - 2.229R² = 0.9922

-10

0

10

20

30

40

13 Kb 97 Kb 226 Kb 506 Kb 777 Kb 1039Kb

Enkripsi Modifikasi DES (s)

Dekripsi Modifikasi DES (s)

y = 1.4911x2 + 3.6911x + 4.55R² = 0.9881

0

50

100

1 kb 94 kb 213 kb 411 kb 768 kb 1028 kbEnkripsi Modifikasi DES (Mb)

Dekripsi Modifikasi DES (Mb)

y = 1.2679x2 + 5.3393x + 3.5R² = 0.9963

0

50

100

13 kb 97 kb 226 kb 506 kb 777 kb 1039kb

Enkripsi Modifikasi DES (Mb)

Dekripsi Modifikasi DES (Mb)

20

Right. Kemudian melakukan XOR untuk setiap bagiannya. Hasil dari proses ini

akan menghasilkan bit baru untuk dilakukan konkatenasi dengan bit sebelumnya

yang akan digunakan untuk proses enciphering. Perbandingan waktu eksekusi

enkripsi dan dekripsi untuk kriptografi DES dan Modifikasi DES tidak jauh

berbeda atau dapat dikatakan sama. Begitu juga penggunaan memori dalam proses

enkripsi dan dekripsi kriptografi DES dan modifikasi DES hampir sama. Analisa

pengukuran data untuk waktu enkripsi modifikasi DES pada file teks 𝑓(𝑥) = 1,0898x2 – 0,7325x – 0,247. Sedangkan untuk file gambar 𝑓(𝑥) = 0,7598x2 +

1,261x – 2,229. Dan pada pengukuran data untuk memory pada enkripsi

modifikasi DES pada file teks 𝑓(𝑥) = 1,4911x2 + 3,6911x + 4,55. Sedangkan

untuk file gambar 𝑓(𝑥) = 1,2679x2 + 5,3393x + 3,5.

6. Daftar Pustaka

[1] Stallings, William. 2011. Cryptography and Network Security: Principles

and Practice, Fifth edition. Prentice Hall : United States.

[2] Bruce Schneier. 1996. Applied Cryptograp by: Protocols, Algorithms, and

Source Code in C. USA : John Wiley & Sons, Inc.

[3] Electronic Frontier Foundation. Cracking DES: Secrets of Encryption

Research, Wiretap Politics & Chip Design. O’Reilly & Associates Inc.,

July 1998.

[4] Wagner, Neal.R. 2003. The Laws of Cryptography with Java Code.

University of Texas : San Antonio.

http://www.cs.utsa.edu/~wagner/lawsbookcolor/laws.pdf (diakses tanggal

28 Mei 2014).

[5] Sombir, Sunil K.Maakar, Dr.Sudesh Kumar. 2013. Enhancing the Security

of DES Algorithm Using Transposition Cryptography Techniques.

ISSN:2277128X. International Journal of Advanced Research in Computer

Science and Software Engineering: India.

http://www.ijarcsse.com/docs/papers/Volume_3/6_June2013/V3I6-

0267.pdf (diakses tanggal 31 Mei 2014).

[6] Mohammed, Salih. 2010. Modified Key Model of Data Encryption

Standard. IEEE Member, Electrical Department. College of Engineering,

University of Anbar : Iraq.

http://www.iasj.net/iasj?func=fulltext&aID=14266.pdf (diakses tanggal 31

Mei 2014).

[7] Munir, Rinaldi. 2006. Kriptografi. Bandung: Penerbit Informatika.

[8] Forouzan, Behrouz A. 2008. Cryptography and Network Security. New

York : McGraw-Hill.

[9] Nugroho, Adi Sulistyo. 2013. Teori Bahasa & Otomata. Yogyakarta :

Penerbit Graha Ilmu.

[10] Pressman, Roger S. 2001. Software Engineering A Practitioner Aproach.

New York : McGraw-Hill.

[11] Stinson, D.R. 1995. Cryptography Theory and Practice. Florida: CRC

Press, Inc.