Kriptografi Ilmu yang Mempelajari Pembuatan Kode

Teknik-teknik Sederhana Kriptografi

Ilmu yang secara khusus mempelajari pembuatan kode-kodean ini disebut dengan Kriptografi. 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)

Dalam dunia persandian klasik, ada dua tipe/cara utama untuk menciptakan/memecahkan sandi, yaitu substitusi dan transposisi. 
Sandi substitusi mengubah satu huruf atau karakter di pesan (plaintext), menurut aturan kunci (key), menjadi karakter lain di sandi rahasia (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

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.


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.
Jadi, 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:

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.

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

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 cryptanalyst (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:

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 di-setting 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.