Teknik-teknik Sederhana Kriptografi

Teknik-teknik Sederhana Kriptografi

Ilmu yang secara khusus mempelajari pembuatan kode-kodean ini disebut dengan Kriptografi. Kalo lo nanti niat kuliah masuk jurusan Ilmu Komputer/IT, lo bakal pelajarin ini sebagai mata kuliah wajib. Kriptografi (bahasa Yunani, “kriptos” – rahasia dan “graphein” – tulisan) adalah pembelajaran dan praktek cara-cara yang memungkinkan komunikasi yang aman (alias rahasia) dari pihak ketiga. Ada tiga komponen kode utama yang menjadi perhatian kita, yaitu
  1. pesan rahasia (plaintext)
  2. kunci (key) dan
  3. sandi (ciphertext)
pesan-kunci
Dalam dunia persandian klasik, ada dua tipe/cara utama untuk menciptakan/memecahkan sandi, yaitu substitusi dan transposisi. Pada tulisan ini, gue akan bahas sandi substitusi aja ya. Sandi substitusi mengubah satu huruf atau karakter di pesan (plaintext), menurut aturan kunci (key), menjadi karakter lain di sandi rahasi (ciphertext).

Sandi Caesar

Contoh paling simpelnya sandi substitusi adalah sandi Caesar. Sandi Caesar adalah sandi substitusi yang menggunakan kunci yang panjangnya 1 karakter doang (karakter diambil dari alfabet). Biasanya, para pihak yang terlibat udah sepakat dan sama2 tau kalo mereka bakal pake Sandi Caesar dengan kunci karakter tertentu untuk bertukar pesan rahasia.
Pengirim pesan: punya pesan asli, tau kunci, tau pake Sandi Caesar. Dia gunain untuk menghasilkan sandi rahasia.
Penerima pesan: tau kunci, tau pake Sandi Caesar, tau sandi rahasia. Dia gunain buat memecahkan sandi rahasia untuk mendapatkan pesan asli.
Indeks Urutan Alfabet
Indeks Urutan Alfabet

Alfabet yang dipakai untuk merangkai pesan (plaintext) diberi indeks nomor seperti gambar di atas. Karakter yang dipake sebagai kunci juga diambil dari alfabet. Kunci ini bakal "ditambahin" atau buat "menggeser" karakter pesan asli untuk membentuk sandi. Kalau ketika ditambahkan atau digeser menghasilkan indeks lebih dari 25, urutan indeks bakal balik lagi ke 0. Dari Z mentok, balik lagi ke A. Langsung aja ke contoh, ya.
Misalnya, kita mau tulis ZENIUS dengan kunci B. Huruf Z-E-N-I-U-S dalam urutan alfabetik adalah 25-4-13-8-20-18. Kunci "B", nilai indeksnya 1. Dengan menambahkan kunci B (1) ke pesan kita, sandi yang terbentuk jadinya ditambahin aja +1 atau geser ke kanan 1x semuanya, jadi seperti ini: 26-5-14-9-21-19. Lalu yang lebih dari 25, kita ulang ke 0. Berhubung yang yang lebih dari 25 cuma satu karakter, jadinya yang diubah karakter pertama itu doang. Jadinya seperti ini: 0-5-14-9-21-19. Nah, dari indeks alfabet ini, kita ubah lagi ke dalam bentuk abjad, jadi sandi yang kita dapet adalah AFOJVT.
Jadi, waktu gue kirim sandi rahasia bentuknya adalah AFOJVT menggunakan kunci yang gua gunakan adalah B (1), kemudian oleh si penerima pesan, tinggal dikurangin indeksnya sama dia atau digeser ke kiri 1x, sandi tersebut didekripsi dan dibaca menjadi ZENIUS.
caesar0
Ngerti kan caranya? Ini masih tergolong sandi yang simpel banget.
Nah, kalo udah ngerti, coba pecahkan sandi rahasia yang gue kasih ya. Sandi rahasianya, ORUBKEUA. Pake kunci, G. Tulis jawabannya di bagian komen ya..

Sandi Atbash

Sandi klasik lain contohnya adalah sandi Atbash. Sandi Atbash ini menukar urutan huruf yang dari depan ke belakang jadi belakang ke depan seperti di bawah ini:
  • Pesan: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
  • Sandi: ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Dengan menggunakan sandi Atbash, pesan ZENIUS akan menjadi sandi AVMRFH. Si penerima pesan, tinggal tukar balik aja tuh urutan hurufnya. Nama Atbash ini sendiri berasal dari penggunaan pertamanya dalam huruf Yahudi, yaitu Aleph-Tav-Beth-Shin, huruf pertama, terakhir, kedua, dan kedua sebelum terakhir dalam bahasa Yahudi. Kalau dalam huruf latin namanya kurang lebih akan jadi Azby. Jadi nama dari sandi ini sendiri, menggambarkan mekanismenya, lucu yah?
Kalo nama gue disandiin pake Sandi Atbash, IVAN WASKITA --> REZM DZHPRGZ. Kalo nama lo gimana?

Sandi Polialfabet

Sandi substitusi ada juga yang kuncinya lebih dari 1 karakter, biasa disebut sebagai sandi polialfabet. Yang paling umum adalah sandi Vigenere. Tekniknya sama aja kayak Sandi Caesar, bedanya, kuncinya aja lebih dari 1 karakter. Berarti kita masih bisa memanfaatkan indeks urutan alfabet yang kita gunakan untuk Sandi Caesar sebelumnya.
Langsung ke contoh penggunaannya. Kita mau tulis pesan ZENIUS dengan kunci 3 huruf UAN. Caranya sama aja kayak Sandi Caesar, tinggal lo tambahin aja indeks nomornya. Berhubung kuncinya (UAN) terdiri dari 3 karakter, sedangkan pesannya (ZENIUS) terdiri dari 6 karakter, kita bisa ngulangin kuncinya sehingga panjang karaktern kunci = panjang karakter pesan --> UANUAN. Ini berlaku untuk semua case, di mana panjang karakter kunci tidak sama dengan panjang karakter pesan. Tinggal lo ulangi aja karakter kunci. Misal, pesan = IVANWASKITA (11 karakter), kunci = UNYU (4 karakter). Tinggal lo ulang aja karakter kuncinya jadi 11 karakter --> UNYUUNYUUNY.
vigenereJadi, kalo gua kirim sandi polialfabet TEACUF dengan formula kunci UANUAN, maka sang penerima bisa membaca pesan tersebut sebagai ZENIUS. Segini doang sih, masih gampang dimengerti lah, ya?
Oke, last challenge nih, ya. Menggunakan Sandi Vigenere, coba pecahkan sandi rahasia ini: "Riyigssonv msmhrzu" dengan kunci "zenius". Selamat utak-atik :p

Sandi Berlapis

Untuk memperkuat sandi, pesan rahasia militer melakukan sandi beruntun, misalnya setelah kita lakukan Atbash ke kata ZENIUS menjadi AVMRFH, kita sandikan lagi dengan sandi polialfabet 3 huruf UAN menjadi UVZLFU. Nah lho, sandinya emang sama-sama ngga bisa dibaca, tapi buat orang yang gak tau kuncinya, akan jauh lebih susah untuk dapetin PESAN ASLI-nya. Enigma sendiri juga make sandi beruntun polialfabet seperti ini nih, tapi bukan cuma 2, 3, atau 4 lapis, tapi 9 LAPIS..!! Gila ya!? Makanya Enigma ini konon adalah mesin enkripsi yang tidak mungkin bisa dipecahkan, saking rumitnya kunci yang digunakan. Selain itu, kunci yang digunakan oleh mesin ini juga berganti-ganti terus dalam 24 jam. Kebayang gak tuh gimana caranya kalo pesan rahasia 9 lapis ini dicoba untuk dipecahkan secara manual oleh otak manusia?
Nah, dengan kejeniusan seorang Alan Turing, dia akhirnya membuat sebuah mesin yang bisa mengkomputasi setiap kode menjadi pesan dengan delay waktu hanya beberapa menit, gokil gak tuh?? Keren-nya lagi, mesin yang dia buat ini akhirnya menjadi pelopor dari alat yang kita kenal sekarang sebagai KOMPUTER.
Okay, sekarang gua ajak lo semua buat sejenak menjadi seorang Alan Turing, kita sama-sama oprek kerumitan dari mesin ENIGMA!

The Enigma

Enigma adalah mesin mekanikal dan elektrikal yang mengubah pesan menjadi sandi. Gambarannya seperti di bawah:
enigma
Bagian mekanik mesin Enigma
Kalau kita mau bikin sandi, yang kita perlu lakukan cuma ketik aja pesan kita huruf per huruf, terus catet "lampu yang menunjukan karakter sandi" mana yang nyala di lampboard. Terus kalau kita mau translate kode balik ke pesan rahasia kita, tinggal masukin kodenya terus catet lagi lampu-berhuruf mana yang nyala. Gampang kan? Cara pakenya memang gampang, tapi bikin kodenya ternyata ngga sesimpel itu.
enigma2
denah bagian dalam mesin enigma
Inilah gambaran sederhana ketika Enigma membuat kode berlapis. Pertama-tama ketika kita mengetik suatu pesan melalui keyword, informasi tersbut bakal masuk ke yang namanya plugboard (1). Abis keluar dari plugboard, dia bakal masuk ke rotor kanan (2), lalu ke rotor tengah (3), rotor kiri (4), reflector (5), balik masuk ke rotor kiri (6), tengah (7), kanan (8), lalu masuk lagi ke plugboard (9). Setelah keluar dari plugboard, baru deh sinyal listriknya masuk ke papan lampu, nyalain huruf mana yang akan jadi kodenya. Di masing-masing step itu, huruf yang kita masukin bakal diubah jadi huruf lain, jadi Enigma itu sandi 9 tingkat!
Yuk kita bahas gimana ketiga part ini – rotor, plugboard, reflector – masing-masing mengubah sinyal huruf kita.

Plugboard

Plugboard di Enigma ini terdiri dari satu papan listrik yang isinya huruf sama colokan di masing-masing huruf. Nempel di situ ada 10 pasang huruf yang dihubungin sama kabel yang dicolokin ke sana. Gunanya plugboard ini adalah generate sandi level satu, mengubah huruf karakter yang di-input melalui keyboard jadi huruf lain (or not). Contohnya:
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
E H S R A G F B Z J K L M N O R V P C X Y W V T U I
enigma3
plugboard memungkinkan sistem pengacakan sandi dapat terus berganti secara fleksibel
Dalam contoh di atas, kita hubungin A sama E, B sama H, C sama S dan seterusnya. Di kode enigma standar Jerman, bakal ada 6 huruf yang ngga berpasangan, dalam contoh kita tadi, J sampai O. Kalau kita ketik ZENIUS, yang keluar dari plugboard ini adalah IANZYC. Karena hubungan kabel ini berpasangan dan ga berubah, kalau kita masukin IANZYC ke dalem plugboard yang keluar kembali menjadi ZENIUS. Ngerti kan? Nah, itu baru lapis satu doang looh..

Rotor dan reflektor

Ada tiga rotor yang dipakai di Enigma, masing-masing di posisi kanan, tengah dan kiri. Masing-masing rotor ini mengambil input huruf dari proses sebelumnya (berarti rotor kanan pertama mengambil input dari plugboard) lalu mengubahnya jadi huruf lain dengan proses Caesar. Di ujung tiga rotor ini bakal ada reflector yang juga akan ngubah huruf yang dia dapet jadi huruf lain juga. Di bawah adalah kode rotor dan reflektor Enigma yang digunakan pasukan Jerman:
Kode rotor ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
I EKMFLGDQVZNTOWYHXUSPAIBRCJ
II AJDKSIRUXBLHWTMCQGZNPYFVOE
III BDFHJLCPRTXVZNYEIWGAKMUSQO
IV ESOVPZJAYQUIRHXLNFTGKDCMWB
V VZBRGITYUPSDNHLXAWMJQOFECK
VI JPGVOUMFYQBENHZRDKASXLICTW
VII NZJHGRCXMYSWBOUFAIVLPEKQDT
VIII FKQHTLXOCBJSPDZRAMEWNIUYGV
Reflector A EJMZALYXVBWFCRQUONTSPIKHGD
Reflector B YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT
Reflector C FVPJIAOYEDRZXWGCTKUQSBNMHL

Nah, tabel di atas inilah kurang lebih penggambaran sistem acak kode berlapis. Kebayang kan lo gimana caranya para cyptanalyst (ahli pemecah kode) dibuat keblinger karena ada 1,59 x 10^14 banyak kemungkinan yang harus mereka pecahkan untuk setiap karakter huruf pesan rahasia yang dikirimkan?
Kalo lo perhatiin contoh gambar yang gue kasih di atas, tipe rotor itu semua ada 8, tapi di gambar itu yang dipake cuma 3. Maksudnya apa? Maksudnya jika rotor yang dipake untuk pengiriman sandi itu diganti atau ditukar tempatnya, seluruh mekanisme pengacakan sandinya jadi beda. Sehingga penerima pesan harus tau rotor mana aja dan posisinya masing-masing yang dipake sama pengirim pesan. Terus, gimana caranya dong pasukan Jerman tau kode satu sama lain? Ternyata, mereka terbitin edaran kaya gini nih setiap bulan:
nazi
surat edaran pasukan Jerman untuk menyeragamkan settingan enigma dari hari ke hari
Dari tanggal 1 sampai 31, edaran ini ngasih tau semua operator Enigma rotor mana aja yang dipake dan posisinya (kiri tengah kanan). Jadi Setiap kali mau nulis atau baca pesan, semua Enigma harus disetting seperti ini, supaya pesan yang dikirim dan diterima sama.
Inilah kehebatan Jerman dalam memakai Enigma. Pertama, Enigmanya sendiri udah susah banget buat dibaca setiap harinya. Kuncinya, yang dicetak dalam edaran kaya di atas, di refresh tiap sebulan sekali. Jadi kalau seandainya mesin Enigma dan edaran itu direbut sama pihak sekutu, ya cuma bisa jalan buat sebulan, karena awal bulan depan udah diganti lagi tuh kode. Ada lagi system Kenngruppen di edaran itu, yang dibuat untuk mengecoh pasukan sekutu dengan membuat pesan asal-asalan yang banyak untuk menipu sang pemecah kode. Sekutu memang kelabakan banget nih ngadepin kode Jerman yang susah banget dipecahin. Mereka harus bisa mecahin kode ini pagi-pagi setiap hari karena besoknya lagi kunci kodenya udah berubah sesuai dengan perubahan jenis rotor, posisi rotor, dan pasangan-pasangan plugboard yang dipake.

Terus gimana caranya Alan Turing memecahkan kode Mesin Enigma?

Sebelum cara pemecahan kode ini diselesaikan oleh Turing, dkk, seorang matematikawan Polandia bernama Marian Rejewski adalah orang pertama yang menemukan struktur detail mesin Enigma yang digunakan angkatan bersenjata Jerman. Jerih payahnya terbayarkan ketika dia berhasil menciptakan mesin Bomba yang berhasil memecahkan kode Enigma. Tapi karena Polandia keburu diserang Jerman duluan tahun 1939, para intelegen Polandia sempat kocar-kacir sebelum akhirnya berhasil melarikan salah satu mesin Enigma dan mesin Bomba ke Inggris. Sejak saat itulah, para matematikawan jago dan ahli-ahli statistik paling jago di Eropa seperti– Gordon Welchman, Max Newman, dan Alan Turing berkumpul di Bletchley Park dan meneruskan upaya pemecahkan kode Enigma.
Pada awalnya, mereka mencoba untuk memecahkan kode enigma dengan cara manual, namun ternyata cara itu sangatlah sulit karena mekanisme sandi berlapis ditambah para pengirim pesan selalu merubah kombinasi rotor setiap harinya. Sampai akhirnya Turing, dkk mencoba meneruskan inspirasi mesin Bombe yang mampu memecahkan sandi mesin Enigma dengan waktu yang lebih cepat daripada waktu manual, tapi tetap dibutuhkan waktu lebih dari 18 jam untuk bisa menyelesaikan seluruh pesan sandi.
Alan_Turing_photo
Alan Turing OBE, FRS : pioneering computer scientist, mathematician, cryptanalyst, , mathematical biologist (1912 - 1954)
Sampai akhirnya Turing menemukan celah pada mesin Enigma. Cara kerja mesin Engima dengan 9 level kode dan rotor yang bergerak dengan mekanisme roda yang berputar, sehingga tidak memungkinkan satu huruf keluar sebagai huruf itu sendiri. Jadi, kalau kita masukin huruf A ke Enigma, huruf A ga bakal nyala. Hal ini memungkinkan mesin pemecah kode untuk mencari lokasi kata-kata umum di sandi. Begitu lokasi kata-kata itu sudah ketemu di sandi, kemungkinan kombinasi rotor dan posisi rotor langsung turun drastis, jadi ga semua kemungkinan yang sampe 10 pangkat 14 itu perlu dicoba sama para pemecah kode.
Akhirnya, mesin “Bombe” dapat digunakan dengan sangat efisien sehingga memungkinkan Sekutu untuk memecahkan kode Enigma setiap paginya dalam waktu 20 menit aja. Tentu saja, pemecahan informasi ini tidak secara gamblang diberitakan, bahkan tidak diberitahukan secara penuh pada pihak militer Inggris dan sekutu. Kenapa begitu? Alan Turing sengaja hanya membocorkan rencana-rencana tertentu yang dianggap krusial supaya pihak Jerman tidak curiga bahwa mesin Enigma yang mereka miliki sudah berhasil dibongkar oleh pihak sekutu. Bisa lo bayangkan sendiri gimana rasanya Alan Turing dkk. harus menghadapi tantangan berikutnya (baik moral maupun teknis) untuk memilah informasi yang mereka berikan pada pihak militer Sekutu, dan mana yang sengaja tidak diberitahukan, agar tidak menimbulkan kecurigaan.
Mungkin sampai di sini lo semua berpikir bahwa Alan Turing adalah seorang jenius luar biasa yang telah mengubah sejarah baik dalam teknologi informasi maupun tatanan struktur politik dunia, hanya dengan menjadi seorang ahli matematika (tuh kan siapa bilang ahli matematika tidak bisa mengubah dunia?). Akan tetapi jangan lo sangka Alan Turing diperlakukan sebagai seorang pahlawan perang, kehidupan pribadinya bisa dibilang sangat tragis.
Setelah Perang Dunia II, dia ditangkap dan dihukum karena pengakuannya sebagai seorang homoseksual. Konsekuensinya dia dikeluarkan dari kerjaannya sebagai Konsultan Kriptografi di Departemen Komunikasi Inggris waktu itu, dan diwajibkan meminum obat yang membuat hormon dalam tubuhnya tidak stabil sampai menyebabkan dia impoten dan tumbuh payudara seperti perempuan. (ini beneran! untuk detailnya bisa ditanyain di comment section)
Tiga tahun setelah dia dihukum, akhirnya Turing memutuskan untuk bunuh diri di umur 41 dengan memakan apel yang mengandung sianida. Akhirnya, setelah lebih dari 50 tahun, pada tahun 2014 pemerintah Inggris secara resmi menyatakan permintaan maaf atas perlakuan mereka terhadap Alan Turing. Tanpa kontribusi Turing, gue mungkin ngga bisa tulis dokumen seperti ini buat dijadiin blog dan kemajuan kita dalam penggunaan komputer mungkin tidak akan maju sepesat sekarang.

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

KERJA INTELIJEN DI DUNIA MAYA .

MENJADI AGEN RAHASIA

Membuat pesan Rahasia