MEREVIEW ARTIKEL ” PERANCANGAN TEKNIK KRIPTOGRAFI BLOCK CIPHER BERBASIS PERMAINAN TRADISIONAL RANGKU ALU”

 1. Permasalahan

Pengaruh teknologi informasi kini berperan hampir di setiap aspek kehidupan baik dalam pemerintahan, pendidikan, kesehatan, perbankan, bahkan dalam bidang militer sekalipun. Dengan semakin berkembangnya teknologi informasi, kini setiap orang dapat mengakses dan bertukar informasi atau data dengan mudah menggunakan internet baik yang bersifat publik maupun pribadi. Berkaitan dengan hal tersebut, tentunya tingkat keamanan data sangat diperlukan. Hal tersebut dilakukan agar data yang dikirimkan dapat sampai ke tujuan dengan aman serta guna mengantisipasi penyalahgunaan data oleh pihak yang tidak bertanggung jawab atau pihak yang tidak memiliki hak.

Oleh karena itu dikembangkan sebuah cabang ilmu yang mempelajari tentang keamanan informasi atau data yang disebut dengan Kriptografi. Kriptografi adalah ilmu yang mempelajari tentang teknik enkripsi data dimana data diacak dengan sebuah kunci sehingga menghasilkan data hasil enkripsi dan hanya dapat didekripsi oleh orang yang memiliki kunci dekripsi tersebut [1]. Namun dengan diterapkannya algoritma Kriptografi Block Cipher, bukan berarti hal tersebut merupakan jaminan sebuah data akan menjadi aman. Karena seiring dengan perkembangan teknologi, sudah banyak Algoritma Kriptografi Block Cipher yang sudah berhasil dipecahkan. Dengan demikian tentunya perlu dilakukan sebuah pengembangan algoritma baru agar polanya lebih sulit untuk dipecahkan.
Berdasarkan latar belakang masalah tersebut, maka dilakukan penelitian tentang perancangan Kriptografi menggunakan algoritma Block Cipher dengan memanfaatkan pola permainan tradisional Rangku Alu dari daerah Nusa Tenggara Timur (NTT) yang di dalamnya dikombinasikan dengan tabel S-Box. Rangku Alu merupakan permainan tradisional yang menggunakan bambu sebagai alat permainannya, Rangku Alu dapat dijadikan sebagai sarana edukasi dan pembentukan diri. Cara memainkannya adalah dengan membagi pemain menjadi dua kelompok, yaitu kelompok yang bermain dan kelompok yang menjaga. Kelompok yang menjaga menggerak-gerakkan bambu (empat orang berjongkok membentuk bidang persegi dan memegang dua bambu) sambil menyayi. Kelompok pemain yang mendapat giliran bermain akan melompat di sela-sela bambu. Mereka harus menghindari jepitan bambu. Penari akan masuk dalam bidang persegi dan melompat-lompat sesuai irama buka-tutup bambu. Ketika bermain, bambu yang digerakkan menghasilkan irama yang berpola. Permainan tersebut dapat lebih menarik lagi dengan menyanyi bersama-sama mengikuti pola irama suara bambu [2]. Berdasarkan permainan Rangku Alu tersebut, pola pergerakan pemain dan pola pergerakan bambu diadopsi untuk diterapkan ke dalam perancangan Kriptografi. Pola permainan Rangku Alu dipilih karena memiliki keunikan dimana pergerakan polanya menyebar terstruktur. Pembuatan algoritma kriptografi baru dengan pola permainan Rangku Alu bertujuan untuk menciptakan suatu kriptografi block chiper yang baru, sehingga dapat membantu memperbaiki dan memperbarui kriptografi yang ada agar lebih bervariatif.

2. Pembahasan

Syarat Kriptografi adalah dapat memenuhi lima-tupel (five-tuple) (P, C, K, Ek, Dk) dengan kondisi [10] :

1. P adalah himpunan berhingga dari plaintext. Pada rancangan Kriptografi ini menggunakan plaintext yang ekuivalen dengan karakter ASCII printable. Maka himpunan plaintext pada perancangan Kriptografi ini adalah himpunan berhingga.
2. C adalah himpunan berhingga dari ciphertext. Chipertext dihasilkan dalam elemen heksadesimal (1,2,….,9,A,….,F), maka himpunan chipertext yang dihasilkan merupakan elemen terbatas.
3. K Merupakan ruang kunci (Keyspace), adalah himpunan berhingga dari kunci.
4. Untuk setiap k ∈ K, maka ada Dk ∈ E dan berkorespondensi dengan aturan dekripsi Dk ∈ D. Setiap ek : P  C dan dk : C  P adalah fungsi sedemikian hingga dk(ek(x)) = x untuk setiap plaintext x ∈ P.
   E = Enkripsi

D = Dekripsi
Untuk mencapai hasil yang maksimum dari nilai yang acak, maka dalam pengujian ini menggunakan korelasi yang merupakan teknik statistik untuk mengukur kekuatan hubungan antara dua variabel dan untuk mengetahui bentuk hubungan antara dua variabel tersebut dengan hasil yang bersifat kuantitatif. Kekuatan hubungan antara dua variabel itu disebut dengan koefisien korelasi. Untuk mengetahui tingkat hubungan kuat atau lemahnya nilai korelasi, dapat menggunakan acuan dari Tabel I.
TABEL I
KLASIFIKASI KOEFISIEN KORELASI
Interval Koefisian
Tingkat Hubungan
0,00 – 0,199
Sangat Rendah
0,20 – 0,399
Rendah
0,40 – 0,599
Sedang
0,60 – 0,799
Kuat
0,80 – 1,000
Sangat Kuat
Selain itu proses block cipher ini menggunakan operasi XOR dimana output yang dihasilkan dari proses enkripsi akan susah ditebak, karena apabila dilihat dasar dari XOR seperti berikut :
• 0 XOR 0 = 0
• 0 XOR 1 = 1
• 1 XOR 0 = 1
• 1 XOR 1 = 0
Maka apabila hasil output adalah 0 untuk mendapatkan inputnya kriptoanalis tidak tahu, bisa jadi input yang dihasilkan adalah 1 atau 0. Dasar tersebut digunakan untuk melakukan kriptografi block cipher.
Kemudian S-Box (Substitution Box) merupakan salah satu prinsip dalam perancangan block cipher dimana proses s-box itu sendiri adalah mengganti karakter inputan dengan karakter yang sudah menjadi ketetapan pada sebuah tabel dimana ditunjukkan pada Gambar 2.. Secara teoritis, S-Box adalah satu-satunya algoritma yang mempunyai kemampuan untuk membuat hubungan yang tidak linier antara plaintext dan ciphertext. Maka dari itu, penggunaan S-Box ditujukan agar membuat Kriptografi block cipher menjadi lebih acak. Hal ini dilakukan dengan cara mensubstitusikan bilangan hexadecimal ke dalam tabel S-Box dan kemudian ambil output dari tabel S-Box berupa bilangan hexadecimal yang baru.

Dalam algoritma ini, pola yang diambil berasal dari permainan tradisional Rangku Alu yang kemudian digunakan sebagai proses pengambilan bit. Berikut adalah empat pola yang akan digunakan.
Gambar 6. Pola A dari Permainan Tradisional Rangku Alu
Pada Gambar 6 menunjukkan sebuah formasi awal dari permainan tradisional Rangku Alu, formasi ini digunakan untuk membuat Pola A dengan cara mengambil dari posisi tongkat bambu (tanda lingkaran orange) dan penarinya (tanda kotak biru). Setelah memberi tanda dan melihat formasinya, langkah berikutnya melakukan pemetaan posisinya dalam Pola A.
Gambar 7. Pola B dari Permainan Tradisional Rangku Alu
Pada Gambar 7 menunjukkan sebuah formasi dimana permainan mulai siap dimainkan, formasi ini yang akan digunakan untuk membuat Pola B dan caranya sama seperti cara menggambil Pola A yang berdasarkan posisi tongkat bambu dan posisi penarinya.
Gambar 8. Pola C dari Permainan Tradisional Rangku Alu
Pada gambar 8 menunjukkan posisi bambu menjadi terbuka dan pemain melompat ke posisi di antara dua bambu. Dari proses tersebut maka dapat dilakukan pemetaan yang menghasilkan C.
Gambar 9. Pola D dari Permainan Tradisional Rangku Alu
Pada Gambar 9 menunjukkan adanya perubahan posisi bambu kembali saling berdekatan dan pemain melompat keujung yang satunya. Dari proses tersebut maka dap dilakukan pemetaan yang menghasilkan Pola D
Gambar 6, Gambar 7, Gambar 8, dan Gambar 9 masing-masing menunjukkan empat pola yang berbeda dimana masing-masing pola diambil merupakan pola yang berasal dari pola permainan tradisional Rangku Alu. Berdasarkan pola tersebut, dilakukanlah pengujian korelasi dengan mengkombinasikan urutan pola tersebut yang bertujuan untuk menemukan nilai korelasi terbaik. Pengujian yang dilakukan menggunakan contoh plaintext yaitu “DIESUKSW” dan kunci yaitu “BUDAYAKU”.
Berdasarkan hasil pengujian korelasi, maka hasil terbaiklah yang akan digunakan sebagai acuan perancangan dalam proses enkripsi dan dekripsi.
TABEL II RATA-RATA NILAI KORELASI
POLA
NILAI
POLA
NILAI
ABCD
0.1739066
CABD
0.316055506
ABDC
0.503568289
CADB
0.202153318
ACBD
0.011053989
CBAD
0.504687923
ACDB
0.097015629
CBDA
0.076848471
ADBC
0.337461274
CDAB
0.242745957
ADCB
0.749254038
CDBA
0.451843594
BACD
0.272551791
DABC
0.12415066
BADC
0.300657006
DACB
0.042473019
BCAD
0.670632353
DBAC
0.322277928
BCDA
0.1839073
DBCA
0.134645077
BDAC
0.587720191
DCAB
0.284338932
BDCA
0.445050163
DCBA
0.232420937
Tabel II menujukkan hasil korelasi terbaik dari kombinasi pola yang digunakan. Dimana nilai terbaiknya terdapat pada pola ACBD,yang di dapat dari proses satu kali putaran pada masing-masing kombinasi. Kombinasi inilah yang akan digunakan untuk melanjutkan proses enkripsi hingga putaran ke-10 untuk menghasilkan ciphertext.

3. Hasil Pembahasan

Enkripsi Block Cipher memiliki kelemahan mudahnya pendeteksian terutama jika ada blok-blok data yang sama di enkripsi manggunakan kunci yang sama, maka akan menghasilkan cipherteks yang sama. Kunci dalam dunia kriptografi merupakan data yang bersifat private, sekali data kunci telah di ketahui seorang kriptoanalis juga perlu melakukan analisa berkaitan dengan ukuran blok (dalam penelitian ini menggunakan 64 bit), alur pola yang digunakan (nilai korelasi 0,011), metode untuk meningkatkan keacakan (menambahkan metode XOR), serta berapa putaran yang digunakan (menggunakan total 20 putaran). Kemudian berdasarkan penelitian yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa Kriptografi Block Cipher 64 bit berbasis pola permainan tradisional Rangku Alu ini menghasilkan output yang acak sehingga dapat digunakan sebagai alternatif dalam pengamanan data. Dalam pengujian Avalanche Effect yang dilakukan, menunjukkan bahwa proses enkripsi di setiap putaran memiliki perubahan yang mencapai 49,38% yang berarti masuk ke dalam kategori yang sangat baik.