Data Encryption Standard (DES)

Data Encryption Standard (DES)

Rinaldi Munir (2006) mengartikan Data Encryption Standard (DES) merupakan algoritma enkripsi yang paling banyak dipakai di dunia. DES diadopsi oleh NIST (National Institute of Standard and Technology) sebagai standar pengolahan informasi Federal AS. Secara umum DES terbagi menjadi tiga kelompok, yaitu pemrosesan kunci, enkripsi data 64 bit, dan dekripsi data 64 bit yang mana satu kelompok saling berinteraksi satu dengan yang lainnya.

            Algoritma DES

DES termasuk ke dalam sistem kriptografi kunci simetri dan tergolong ke dalam cipher blok. DES beroperasi pada ukuran blok 64 bit. DES mengenkripsi 64 bit plainteks menjadi 64 bit cipherteks dengan menggunakan 56 bit kunci internal (internal key). Kunci internal dibangkitkan dari kunci eksternal (external key) yang panjangnya 64 bit.

 Di dalam proses enchipering, blok plainteks dibagi menjadi dua bagian, kiri (L) dan kanan (R), yang masing-masing panjangnya 32 bit. Kedua bagian ini masuk ke dalam 16 putaran DES. Pada setiap putaran i, blok R merupakan masukan untuk fungsi transformasi yang disebut f. pada fungsi f, blok R dikombinasikan dengan kunci internal K_i. keluaran dari fungsi f di –XOR-kan dengan blok L untuk mendapatkan blok R yang baru. Sedangkan blok L yang baru langsung diambil dari blok R sebelumnya. Ini adalah satu putaran DES. Secara matematis, satu putaran DES dinyatakan sebagai :

L_i = R_i-1

R_i = L_i-1  f(R_i-1, K_i)

Kriptografi

Kriptografi (cryptographi) berasal dari Bahasa Yunani: “cryptos” artinya “secret” (rahasia), sedangkan “graphein” artinya “writing” (tulisan). Sehingga  kriptografi berarti “secret writing” (tulisan rahasia). Jadi kriptografi didefinisikan sebagai ilmu dan seni untuk menjaga kerahasiaan pesan dengan cara menyandikannya kebentuk yang tidak dapat dimengerti lagi maknanya. Kata “seni” dalam definisi tersebut berasal dari fakta sejarah bahwa pada masa-masa awal sejarah kroptografi, setiap orang mungkin mempunyai cara yang unik untuk merahasiakan pesan. Cara-cara tersebut mungkin berbeda-beda pada setiap pelaku kriptografi sehingga setiap cara menulis pesan rahasia, pesan tersebut mempunyai nilai estetika tersendiri sehingga kriptografi berkembang menjadi sebuah seni merahasiakan pesan. (Menezes, Oorschot and Vanstone, 1996)  
Definisi di atas mungkin cocok pada masa lalu dimana kriptografi digunakan untuk keamanan komunikasi penting seperti komunikasi di kalangan militer, diplomat dan mata-mata. Namun saat ini kriptografi lebih dari sekedar privacy, tapi juga untuk tujuan data integrasi, authentication, dan non-repudiation. A.Menezes mendefinisikan kriptografi sebagai ilmu yang mempelajari teknik-teknik matematika yang berhubungan dengan aspek keamanan informasi seperti kerahasiaan, integritas data serta otentikasi. Definisi ini dapat dianggap sebagai pembanding antara kriptografi pada masa lalu dan kriptografi masa sekarang. Dewasa ini kriptografi berkembang menjadi sebuah disiplin ilmu sendiri karena teknik-teknik kriptografi dapat diformulasikan secara matematika sehingga menjadi sebuah metode yang formal. 

 Plainteks dan Cipherteks

Pesan (message) adalah data atau informasi yang dapat dibaca dan dimengerti maknanya. Nama lain dari pesan adalah plainteks (plaintext) atau teks jelas (cleartext). Pesan dapat berupa data atau informasi yang dikirim (melalui kurir, saluran telekomunikasi, dll) atau yang disimpan di dalam media perekam (kertas, storage, dll). Pesan yang tersimpan tidak hanya berupa teks, tetapi juga dapat berbentuk citra (image), suara, bunyi (audio), video atau berkas biner lainnya.

 Agar pesan tidak dapat dimengerti maknanya oleh pihak lain, maka pesan dapat disandikan ke bentuk lain yang tidak dapat dipahami. Bentuk pesan yang tersandi disebut cipherteks (ciphertext) atau kriptogram (cryptogram). Cipherteks harus dapat ditransformasikan kembali menjadi plainteks semula agar pesan yang diterima bisa dibaca.

Enkripsi dan Dekripsi

Proses penyandian plainteks menjadi cipherteks disebut enkripsi (encryption) atau enciphering. Sedangkan proses mengembalikan cipherteks menjadi plainteks semula dinamakan dekripsi (decryption) atau deciphering. Enkripsi dan dekripsi dapat diterapkan baik pada pesan yang dikirim maupun pada pesan yang tersimpan. 

Cipher dan Kunci

Algoritma kriptografi disebut juga cipher yaitu aturan untuk enchipering dan deciphering, atau fungsi matematika yang digunakan untuk enkripsi dan dekripsi. Beberapa cipher memerlukan algoritma yang berbeda untuk enciphering dan deciphering.  Konsep matematika yang mendasari algoritma kriptografi adalah relasi antar dua buah himpunan yaitu himpunan yang berisi elemen-element plainteks dan himpunan yang berisikan cipherteks. Enkripsi dan dekripsi merupakan fungsi yang memetakan elemen-elemen antara dua himpunan tersebut.

Misalnya P mewakili plainteks dan C menyatakan cipherteks maka fungsi enkripsi E memetakan P  ke  C,

E(P) = C

Dan fungsi dekripsi D memetakan C ke P,

D(C) = P

Karena proses enkripsi kemudian dekripsi mengembalikan pesan ke pesan awal, maka persamaan berikut harus benar,

D(E(P)) = P

Keamanan algoritma kriptografi sering diukur dari banyaknya kerja (word) yang dibutuhkan untuk memecahkan cipherteks menjadi plainteks tanpa mengetahui kunci yang digunakan. Kerja ini dapat diekivalenkan dengan waktu, memori, uang dan lain-lain. Semakin banyak kerja yang diperlukan berarti juga semakin lama waktu yang dibutuhkan, maka semakin kuat algoritma kriptografi tersebut, yang berarti  semakin aman digunakan untuk menyandikan pesan.

Jika keamanan kriptografi ditentukan dengan menjaga kerahasiaan algoritmanya, maka algoritma kriptografinya dinamakan algoritma restricted, dimana algoritma restricted ini mempunyai sejarah tersendiri di dalam kriptografi. Algoritma restricted biasanya digunakan oleh sekelompok orang untuk bertukar pesan satu sama yang lain. Mereka membuat suatu algoritma enkripsi dan algoritma enkripsi tersebut hanya diketahui oleh anggota kelompok itu saja. Tetapi algoritma restricted  tidak cocok lagi saat ini, sebab setiap kali ada anggota kelompok  keluar, maka algoritma kriptografi harus diganti lagi.

Kriptografi modern mengatasi masalah di atas dengan menggunakan kunci, yang dalam hal ini algoritma tidak lagi dirahasiakan, tetapi kunci harus dijaga kerahasiaannya. Kunci (key) adalah parameter yang digunakan untuk transformasi enciphering dan deciphering. Kunci biasanya berupa string atau deretan bilangan. Dengan menggunakan kunci K maka fungsi enkripsi dapat ditulis sebagai:

 E_K(P) = C

dan fungsi dekripsi dapat ditulis sebagai :

D_K(C) = P

Dan kedua fungsi ini memenuhi :

D_K(E_K(P)) = P

Tujuan Kriptografi

Kriptografi bertujuan untuk memberikan layanan keamanan sebagai berikut:

1.  Kerahasiaan (confidentiality), adalah layanan yang bertujuan untuk menjaga agar pesan tidak dapat dibaca oleh pihak-pihak yang tidak berhak. Didalam kriptografi, layanan ini direalisasikan dengan menyandikan pesan menjadi cipherteks.

2.  Integritas data (data integrity), adalah layanan yang menjamin bahwa pesan masih asli/utuh atau belum pernah dimanipulasi selama pengiriman. Di dalam kriptografi,  layanan ini direalisasikan dengan menggunakan tanda tangan digital (digital signature). Pesan yang telah ditandatangani menyiratkan bahwa pesan yang dikirim adalah asli.

3.  Otentikasi (authentication), adalah layanan yang berhubungan dengan identifikasi, baik mengidentifikasi kebenaran pihak-pihak yang berkomunikasi maupun mengidentifikasi kebenaran sumber pesan. Dua pihak yang saling berkomunikasi harus dapat mengotentikasi satu sama lain sehingga ia dapat memastikan kebenaran sumber pesan. Pesan yang dikirim melalui saluran komunikasi juga harus diotentikasi asalnya. Otentikasi sumber pesan secara implisit juga memberikan kepastian integritas data, sebab jika pesan telah dimodifikasi berarti sumber pesan sudah tidak benar. Oleh karena itu, layanan integritas data selalu dikombinasikan dengan layanan otentikasi sumber pesan. Didalam kriptografi, layanan ini direalisasikan dengan menggunakan tanda tangan digital. Tanda-tangan digital menyatakan sumber pesan.

4.  Nirpenyangkalan (non-repudiation), adalah layanan untuk mencegah entitas yang berkomunikasi melakukan penyangkalan, yaitu pengirim pesan menyangkal melakukan pengiriman atau penerima pesan menyangkal telah menerima pesan. Sebagai contoh misalnya pengirim pesan memberi otoritas kepada penerima pesan untuk melakukan pembelian, namun pengirim pesan menyangkal telah memberikan otoritas tersebut.