implementasi algoritma block cipher clefia 128 bit untuk

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang
Volume 8 – ISSN: 2085-2347
IMPLEMENTASI ALGORITMA BLOCK CIPHER CLEFIA 128 BIT
UNTUK PENGAMANAN APLIKASI KOMUNIKASI CHAT
Aprita Danang Permana1, A’mas2
Lembaga Sandi Negara
[email protected], [email protected]
Abstrak
Komunikasi Chat merupakan salah satu media pertukaran informasi antara dua orang atau lebih secara online
melalui teknologi internet. Pengguna komunikasi chat diberikan beberapa kemudahan dalam pertukaran pesan
yang berupa teks maupun data (file). Dengan kemudahan tersebut, pengguna juga dihadapkan dengan kerawanan
dalam komunikasi chat ini, salah satunya yaitu kerawanan akses data dan modifikasinya. Seluruh percakapan
yang dilakukan akan selalu dilewatkan via server untuk dapat menuju ke pihak penerima. Sehingga rawan akan
adanya akses dan modifikasi pesan tersebut. Pada penelitian ini, penulis akan melakukan implementasi algoritma
kriptografi block cipher Clefia 128 bit untuk dapat melakukan pengamanan pada komunikasi chat yang
dilakukan.
Kata kunci : kriptografi, block cipher, clefia.
1.
Pendahuluan
Pada saat sekarang ini, teknologi berkembang
dengan pesatnya. Kebutuhan akan peralatan yang
dapat mendukungnya juga semakin meningkat.
Dengan kondisi seperti ini, sistem pertukaran
informasi semakin dipermudah dan semua orang
pun dapat dengan mudah untuk mendapatkan
akses terhadap informasi tersebut. Salah satunya
penggunaan teknologi chatting, para pengguna
dengan mudah melakukan pertukaran informasi
dengan pengguna lainnya pada saat kapanpun.
Hanya dengan mengirimkan pesan singkat,
pertukaran informasi sudah dapat dilakukan dari
manapun dan kapanpun. Namun tidak sedikit
pihak yang mengerti akan informasi yang
dikomunikasikan dapat dimanfaatkan oleh pihak
lain yang tidak berkepentingan ingin mengetahui
isi informasi atau bahkan melakukan pengubahan
informasi tersebut.
Menurut dokumen milik Symantec (Securing
Instant Messaging), pada Mei 2002 sekelompok
hacker melakukan penyerang terhadap sebuah
sistem server instant messaging atau chat dengan
cara mendapatkan akses kontrol server tersebut.
Data yang dicuri antara lain akun pengguna serta
melakukan penghapusan, modifikasi pesan yang
tersimpan pada server. Selain itu, pada saat
sekarang ini penggunaan komunikasi chat sudah
melakukan implementasi keamanan di dalamnya.
Sebagai contoh, aplikasi Whatsapp yang telah
menggunakan metode end-to-end encryption
sebagai fitur pengamanan komunikasi chat baik
komunikasi personal maupun grup.
A-179
Berdasarkan hal tersebut, penulis melakukan
penelitian untuk melakukan implementasi algoritma
block cipher Clefia 128 bit pada aplikasi komunikasi
chat. Diharapkan dengan adanya penelitian ini dapat
memberikan salah satu solusi untuk metode
pengamanan pada komunikasi chat. Selain itu juga
bertujuan untuk melakukan pengujian performasi
untuk algoritma block cipher Clefia 128 bit.
2. Landasan Teori
a. Algoritma Block Cipher
Berikut
merupakan
beberapa
definisi
mengenai block cipher:

Block cipher menurut William
Stalling (Stalling. 2005) adalah skema
enkripsi/dekripsi yang memperlakukan blok
plaintext secara keseluruhan untuk menghasilkan
blok ciphertext dengan panjang yang sama.

Block cipher menurut Alfred J.
Menezes dkk (Menezes dkk. 1997) adalah suatu
fungsi yang memetakan n-bit blok plaintext ke nbit blok ciphertext dengan n adalah panjang blok.
Block cipher dapat dipandang sebagai sistem
sandi substitusi sederhana dengan periode
panjang.
Fungsi
dalam
block
cipher
diparameterkan oleh K, yaitu kunci dengan
panjang k-bit dengan mengambil nilai-nilai dari
subset K (ruang kunci) dari himpunan semua
vektor-vektor k-bit Vk. Umumnya diasumsikan
kunci dipilih secara acak. Pengggunaan ukuran
blok plaintext dan ciphertext yang sama
bertujuan untuk menghindari penambahan data.
Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang
b.
Algoritma Clefia 128 Bit (Sony Corp, 2007)
CLEFIA merupakan algoritma yang didesain
atas dasar efisiensi namun tetap memperhatikan
keamanan. Algoritma ini telah ditetapkan sebagai
algoritma standar untuk pervasive computing yang
memiliki kriteria untuk penerapan pada device yang
memiliki sumberdaya terbatas melalui ISO/IEC
29192-2. Algoritma ini berbasis block cipher dengan
ukuran 128 bit blok dengan variasi kunci 128, 192
dan 256 bit.
CLEFIA menggunakan struktur Feistel yang
membagi blok menjadi 4 jalur masing-masing
berukuran 32 bit. Jumlah round pada CLEFIA
bervariasi tergantung panjang kuncinya, untuk kunci
128 bit memiliki jumlah round 18, kunci 192 bit
memiliki jumlah round 22 dan kunci 256 bit memiliki
jumlah round 26. Diagram algoritma CLEFIA dapat
dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Diagram Algoritma Clefia
Fungsi F merupakan komponen utama dalam
struktur algoritma CLEFIA yang berbasis
Feistel. Didalamnya harus melibatkan operasi
atau fungsi nonlinear dan memiliki sifat difusi
yang maksimal. Fungsi F pada CLEFIA
terdiri dari 3 komponen operasi yaitu operasi
XOR dengan kunci, fungsi nonlinear S-box
8x8 dan fungsi linear mixing. Fungsi F pada
CLEFIA dapat dilihat pada Gambar 2.
Volume 8 – ISSN: 2085-2347
M1 ini didefinisikan berdasarkan pada polinomial
primitive z 8 + z 4 + z 3 + z + 1 dengan
menggunakan matriks M0 dan M1 berukuran 4 x
4 berikut:
3. Metode Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan pada penelitian
ini adalah sebagai berikut :
 Melakukan studi literatur dan pengumpulan
data dari berbagai sumber seperti buku dan
internet mengenai penelitian yang akan
dilakukan.
 Melakukan
analisis
kebutuhan
dalam
implementasi algoritma Clefia untuk Secure
Chat.
 Melakukan proses perancangan aplikasi
Secure Chat.
 Membuat prototype aplikasi Secure Chat
menggunakan bahasa pemrograman C++.
 Melakukan pengujian komunikasi, fungsional
fitur dan performansi pada aplikasi Secure
Chat.
4. Pembahasan
4.1. Desain dan Implementasi Sistem
a. Desain Sistem
Desain sistem aplikasi Secure Chat
yang dilakukan, menitikberatkan kepada
permasalahan
kerahasian
data
yang
dikomunikasikan. Setiap pengguna yang akan
menggunakan aplikasi Secure Chat harus
melakukan registrasi dan otentikasi kepada
server chat. Lalu sistem akan melakukan
proses enkripsi dan dekripsi terhadap semua
pesan yang akan dikirim maupun diterima.
Proses pengiriman pesan chat dilakukan
melalui protokol komunikasi TCP Socket.
Gambar 3. Desain Aplikasi Secure Chat
b.
Gambar 2. Fungsi F pada Algoritma Clefia
S0 dan S1 merupakan fungsi nonlinear S-box
8x8, sedangkan M0 dan M1 merupakan fungsi
perkalian dengan matriks M0 dan M1 untuk
proses linear mixing. Perkalian matriks M0 dan
A-180
Implementasi Sistem
Pada tahap implementasi, digunakan
bahasa pemrograman C++ (Qt) pada sistem
operasi Windows 8. Penggunaan bahasa
pemrograman Qt untuk mempermudah dalam
proses interfacing sistem dan komunikasi
TCP Socket.
Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang
Volume 8 – ISSN: 2085-2347
Tahap pertama dalam sistem komunikasi
secure chat adalah Login. Pada tahap ini, user
akan memasukkan identitasnya serta alamat
server yang digunakan.
Gambar 7. Pesan Terenkripsi pada Server
Gambar 4. Tahapan User Login
Selanjutnya pada sisi server akan melakukan
otentikasi dan penyimpanan pada sistem server
tersebut. Jika sukses, maka server akan mengirimkan
pesan bahwa user telah diregistrasi.
Gambar 5. Registrasi Sukses
Dengan demikian, maka user tersebut sudah siap
untuk melakukan komunikasi Secure Chat. Pesan
yang dikirim bersifat broadcast kepada seluruh user
yang telah diregistrasi oleh server.
Gambar 6. Proses Komunikasi Chat
Pesan yang dikomunikasikan secara otomatis
akan dilakukan enkripsi/dekripsi oleh Secure
Chat client. Sedangkan pada sisi server akan
mendapatkan pesan terenkripsi sebagai
berikut :
A-181
4.2. Pengujian dan Analisis Sistem
Pada tahap pengujian dilakukan beberapa langkah
yaitu pengujian komunikasi dan pengujian
performansi. Pengujian komunikasi melakukan
pengujian pada komunikasi pesan pendek, sedang,
dan panjang. Sedangkan untuk pengujian
performansi melakukan pengujian kecepatan proses
enkripsi/dekripsi pada pesan pendek, sedang dan
panjang.
a. Pengujian Komunikasi
Pada pengujian komunikasi dilakukan
pengujian sebanyak 3 kali untuk setiap
parameter. Berikut hasil pengujiannya :
Tabel 1. Hasil Pengujian Komunikasi
Pesan asli
Pesan
Dekripsi
terenkripsi
Pesan pendek
“Hello”
"òp¹\\´\u008
Berhasil
5\u0088P\u0
092\u001Cú\
"®'3"
“Selamat Pagi”
"®\u008D¶1
Berhasil
#1\u001FëÉ\
u0007Ð\b½\
u0006Üm"
“Apa kabar?”
"\"D>Berhasil
[ö³\u0099^\f\
u009C¾Ç+\
u008F\u001
4"
Pesan Sedang
“Algoritma
"ÑÊ\b¤Á}\u0010ð; Berhasil
Block Cipher ¼\u009A\u007Fñ\u
Clefia 128 Bit” 001Eú\b\u0081Nén
õCÇaX\u0082%?a
æUU]Þ\u001E\")à{
ôÄ.\u0019j\u0090\
u00AD\u0098ò"
“Seminar
"\u0099Q#\u0097ø Berhasil
Nasional
®\u0086\u0096\u0
Teknologi
099öîê¸ÏPê\u000F
Informasi dan W\u0093ÔÈsKÑ\u
Aplikasinya”
0092ð~2\u00861a¢
D°\u0019Îãä\u0016
\u0083«ÝîB\u0081
Î\u0093¥n¹$\u008B
NúhÚÎÈú¹JëmÚ"
“Komunikasi
"G7'z!aXòè\tl\u008 Berhasil
ini
telah FîIR\u0014?s\u009
dilakukan
6¨`\u0010¼À{ίë!.
Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang
pengamanan
pesannya”
Pesan Panjang
“Tema:
Memperkok
oh
posisi
Indonesia
dalam
era
Masyarakat
Ekonomi
ASEAN
(MEA)
melalui
pengembang
an
energi
alternatif
dan
pemanfaatan
teknologi”
“Pada
penelitian
ini penulis
akan
membuat
desain
protokol
kriptografi
dan
mengimple
mentasikann
ya
pada
aplikasi
Secure
Chat”
“Setiap user
harus
membuktika
n keaslian
identitasnya
pada
saat
awal
komunikasi”
b.
xGÑ\u0005ëUi%Î\
r¼W·y(º\t|TEíðÂF\
u0014ª£Õ(\u0002\u
001F\tÇ<"
"\u009F³à¿¬àoFWCé
\u008B\u0004u\u008
C3Õ\u009BXF¾Ñ¡Iç
×ÞbâÝ\u0084ð\u000
EÓ·±|â\u001B\u0085
ù\u0081\u009E\u009
7ÊFÜÎ\u0012\u0091
ÃÌãàÎ\u0083\u0084Ö
Å\u0094là7\u0003è\u
0016\u0081~X\räzÖ
=¢©\u009D0!^\u009
5ÒÀ\u001Aû¸,\u0091
\u008F\u0010\u0087
U\u000F2Ï'Ò2\u009D
¼Ä^Ì\u0011ê±\r³\u00
0B»ôT\u001Aý\"*Ù\
u0099ÖäÖ\\ä5<\u000
5ø\u0098Y\u0081\u0
08D;ú\u0014\u008Eâ
PÇP\u001F7xEr"
"t7·U#\u0015Ä \u000
3=\u0098Ñb\u0011«à
ÄÄúN}PVÎ\u0089ñl¥
ì\u009E\u0005`ú8\u0
087\u0011½\fGfǸA¹
~¶p«\u001B\u0001@
\u001Fjó\u0091/BÄÃ
Ê\u0099&Þ|\b\u0081
{Ã#\u001AoéÓç©\u
0080u\u0096\u0080~
9ýc\u0095Ô½HÎ\u00
8CcûYÑ\u0016\u008
FJ£_)\u0015±m.\u00
9E5½´8lN9%\u0085)
x íý\u001F\u001F{â
ObQ\u0005"
"ó\u001DÚCÇøü£\u0
01A°iéâæþ\u001FSÿ
ÒA^Ôk.nïÂßl\"\fÆ,v
}î&(ÊOh}SgÖ°ny\u0
09A\u0080\u0010)\u
0015ÂiW\u0086A7\u
0019ß\u000FP6K_Õ\
u008B\\C´õ²¬r\u0098
[}Ï\u0002"
Volume 8 – ISSN: 2085-2347
Tabel 2. Hasil Pengujian Performansi
Pesan asli
Berhasil
“Hello”
“Selamat Pagi”
“Apa kabar?”
“Algoritma Block Cipher Clefia
128 Bit”
“Seminar Nasional Teknologi
Informasi dan Aplikasinya”
“Komunikasi ini telah dilakukan
pengamanan pesannya”
“Tema: Memperkokoh posisi
Indonesia dalam era Masyarakat
Ekonomi
ASEAN
(MEA)
melalui pengembangan energi
alternatif dan pemanfaatan
teknologi”
“Pada penelitian ini penulis
akan membuat desain protokol
kriptografi
dan
mengimplementasikannya pada
aplikasi Secure Chat”
“Setiap user harus membuktikan
keaslian identitasnya pada saat
awal komunikasi”
Berhasil
c.
Berhasil
Pengujian Performansi
Pada pengujian performansi dilakukan pengujian
menggunakan pesan pendek, sedang dan panjang
yang telah ditentukan sebelumnya dengan masingmasing pesan diuji sebanyak 10 kali.
Rata-rata
(ms)
0.017581
0.017983
0.01776
0.048595
0.063143
0.066579
0.143334
0.121736
0.081528
Analisis Hasil Pengujian
Berdasarkan hasil pengujian komunikasi, semua
pesan baik pesan pendek, sedang dan panjang dapat
dilakukan proses enkripsi dan dekripsi dengan baik.
Setiap pesan yang dikirimkan dapat dibaca oleh
semua user yang telah diregistrasi oleh server. Untuk
pesan pendek akan menghasilkan 16 byte karakter
sedangkan pesan sedang dan panjang akan berukuran
kelipatannya, dikarenakan algoritma Clefia mengubah
pesan ke dalam pesan terenkripsi dengan panjang 16
byte atau kelipatannya.
Sedangkan
pada
pengujian
performansi,
didapatkan bahwa panjang pesan yang berkisar antara
16 s.d 32 bit (pesan pendek) akan membutuhkan
waktu 0.01 ms s.d 0.02 ms , pesan sedang (64 s.d 128
bit) membutuhkan waktu 0.04 ms s.d 0.08 ms, lalu
untuk pesan panjang (> 128 bit) akan membutuhkan
waktu > 0.1 ms.
5.
A-182
Kesimpulan
1) CLEFIA merupakan algoritma yang didesain
atas
dasar
efisiensi
namun
tetap
memperhatikan keamanan.
2) Implementasi
algoritma
Clefia
pada
komunikasi chat dapat meningkatkan level
keamanan pesan.
Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang
3) Berdasarkan hasil pengujian yang telah
dilakukan, implementasi algoritma clefia pada
komunikasi chat dapat melakukan fungsi
enkripsi dan dekripsi dengan baik, serta
proses enkripsi dan dekripsi pesan efisien.
Daftar Pustaka:
Symantec. 2002. Securing Instant Messaging.
Symantec Enterprise Security.
Bruce Schneier. 2009. Applied Cryptography, Second
Edition. John Wliey & Sons Inc
Menezes, J. Alfred et al. 1996. Handbook ofApplied
Cryptography.
Sony Corporation. 2007. The 128-bit Blockcipher
CLEFIA.
Japan
A-183
Volume 8 – ISSN: 2085-2347