Kriptografi: Teknik Pengamanan Data di Dunia Maya

Kriptografi adalah suatu ilmu yang mempelajari bagaimana cara menjaga agar data atau pesan tetap aman saat dikirimkan, dari pengirim ke penerima tanpa mengalami gangguan dari pihak ketiga. Menurut Bruce Scheiner dalam bukunya "Applied Cryptography", kriptografi adalah ilmu pengetahuan dan seni menjaga message-message agar tetap aman (secure).

Kriptografi adalah cabang dari ilmu matematika yang memiliki banyak fungsi dalam
pengamanan data. Kriptografi adalah proses mengambil pesan/message dan menggunakan
beberapa fungsi untuk menggenerasi materi kriptografis (sebuah digest atau
message terenkripsi).

Kriptografi, secara umum adalah ilmu dan seni untuk menjaga kerahasiaan berita [bruce Schneier - Applied Cryptography]. Selain pengertian tersebut terdapat pula pengertian ilmu yang mempelajari teknik-teknik matematika yang berhubungan dengan aspek keamanan informasi seperti kerahasiaan data, keabsahan data, integritas data, serta autentikasi data [A. Menezes, P. van Oorschot and S. Vanstone - Handbook of Applied Cryptography]. Tidak semua aspek keamanan informasi ditangani oleh kriptografi.

Ada empat tujuan mendasar dari ilmu kriptografi ini yang juga merupakan aspek keamanan informasi yaitu :

• Kerahasiaan, adalah layanan yang digunakan untuk menjaga isi dari informasi dari siapapun kecuali yang memiliki otoritas atau kunci rahasia untuk membuka/mengupas informasi yang telah disandi.
• Integritas data, adalah berhubungan dengan penjagaan dari perubahan data secara tidak sah. Untuk menjaga integritas data, sistem harus memiliki kemampuan untuk mendeteksi manipulasi data oleh pihak-pihak yang tidak berhak, antara lain penyisipan, penghapusan, dan pensubsitusian data lain kedalam data yang sebenarnya.
• Autentikasi, adalah berhubungan dengan identifikasi/pengenalan, baik secara kesatuan sistem maupun informasi itu sendiri. Dua pihak yang saling berkomunikasi harus saling memperkenalkan diri. Informasi yang dikirimkan melalui kanal harus diautentikasi keaslian, isi datanya, waktu pengiriman, dan lain-lain.
• Non-repudiasi., atau nirpenyangkalan adalah usaha untuk mencegah terjadinya penyangkalan terhadap pengiriman/terciptanya suatu informasi oleh yang mengirimkan/membuat.

Konsep kriptografi sendiri telah lama digunakan oleh manusia misalnya pada peradaban Mesir dan Romawi walau masih sangat sederhana. Prinsip-prinsip yang mendasari kriptografi yakni:
Confidelity (kerahasiaan) yaitu layanan agar isi pesan yang dikirimkan tetap rahasia dan tidak diketahui oleh pihak lain (kecuali pihak pengirim, pihak penerima / pihak-pihak memiliki ijin). Umumnya hal ini dilakukan dengan cara membuat suatu algoritma matematis yang mampu mengubah data hingga menjadi sulit untuk dibaca dan dipahami.
Data integrity (keutuhan data) yaitu layanan yang mampu mengenali/mendeteksi adanya manipulasi (penghapusan, pengubahan atau penambahan) data yang tidak sah (oleh pihak lain).
Authentication (keotentikan) yaitu layanan yang berhubungan dengan identifikasi. Baik otentikasi pihak-pihak yang terlibat dalam pengiriman data maupun otentikasi keaslian data/informasi.
Non-repudiation (anti-penyangkalan) yaitu layanan yang dapat mencegah suatu pihak untuk menyangkal aksi yang dilakukan sebelumnya (menyangkal bahwa pesan tersebut berasal dirinya).

Berbeda dengan kriptografi klasik yang menitikberatkan kekuatan pada kerahasiaan algoritma yang digunakan (yang artinya apabila algoritma yang digunakan telah diketahui maka pesan sudah jelas "bocor" dan dapat diketahui isinya oleh siapa saja yang mengetahui algoritma tersebut), kriptografi modern lebih menitikberatkan pada kerahasiaan kunci yang digunakan pada algoritma tersebut (oleh pemakainya) sehingga algoritma tersebut dapat saja disebarkan ke kalangan masyarakat tanpa takut kehilangan kerahasiaan bagi para pemakainya.
Berikut adalah istilah-istilah yang digunakan dalam bidang kriptografi :
Plaintext (M) adalah pesan yang hendak dikirimkan (berisi data asli).
Ciphertext (C) adalah pesan ter-enkrip (tersandi) yang merupakan hasil enkripsi.
Enkripsi (fungsi E) adalah proses pengubahan plaintext menjadi ciphertext.
Dekripsi (fungsi D) adalah kebalikan dari enkripsi yakni mengubah ciphertext menjadi plaintext, sehingga berupa data awal/asli.
Kunci adalah suatu bilangan yang dirahasiakan yang digunakan dalam proses enkripsi dan dekripsi.

Kriptografi itu sendiri terdiri dari dua proses utama yakni proses enkripsi dan proses dekripsi. Seperti yang telah dijelaskan di atas, proses enkripsi mengubah plaintext menjadi ciphertext (dengan menggunakan kunci tertentu) sehingga isi informasi pada pesan tersebut sukar dimengerti.

Perkembangan komunikasi telah mendorong manusia untuk menyembunyikan informasi yang dimilikinya dari orang lain demi alasan keamanan dan privasi.
Seseorang yang berusaha untuk mengembangkan dan membuat kode kriptografi disebut cryptographer. Sedangkan seseorang yang berusaha memecahkan kode tersebut disebut cryptanalists.
Kriptografi telah dikenal sejak 4000 tahun yang lalu. Kriptografi dahulunya adalah usaha untuk mengubah pesan dengan menambah atau mengubah karakter tertentu. Sekarang, telah ditemukan metode kriptografi terbaru yaitu: quantum cryptography.

Physical Cryptography
Physical cryptography meliputi metode untuk menukar tempat (transposition) atau mensubtitusikan karakter tertentu dalam pesan.
Substitution Ciphers Adalah metode kriptografi dengan jalan mengganti karakter/simbol tertentu dengan karakter/simbol yang lain.
Misal “a“: “x“ dan “b” : “y”, maka
“apa kabar” : “xpx kxyxr”.
Masalah: (a) tidak aman dan (b) apakah “x” dalam pesan benar-benar “x” atau hasil substitusi?
Transposition Ciphers Adalah metode kriptografi dengan menukarkan atau mengacak kata/bagian kata dari pesan dengan aturan tertentu.
Contoh:
“Aku Cinta Kamu” : “kuA taCin muKa”
Steganography Yaitu proses menyembunyikan pesan dalam pesan lain dengan harapan agar pesan yang sesungguhnya tidak dapat dideteksi.
Contoh:
“Aku Cinta Kamu” : “Aku Sangat Cinta Durian Kamu”
Hybrid System Yaitu gabungan dari ketiga metode di atas. Contoh: Mesin Enigma yang dipakai Jerman dalam PD II untuk mengirim pesan ke perahu “U”-nya, menggunakan kombinasi antara subtitusi dan transposisi.

Quantum Cryptography
Quantum kriptografi adalah metode enskripsi yang relatif baru. Pada awal tahun 2002, aplikasinya dibatasi untuk laboratorium dan proyek rahasia pemerintah. Proses didasari oleh Prinsip Ketidakpastian Heisenberg yang sebenarnya dipakai dalam teori atom modern.
Dalam quantum kriptografi, pesan dikirim dengan menggunakan runtun foton. Jika penerima mengetahui urutan dan polaritas dari foton maka ia bisa menterjemahkan pesan tersebut, Dan jika seseorang yang berusaha mengintip pesan, beberapa foton akan berubah polaritasnya. Hal ini akan memberi tahu si penerima bahwa pesan telah dibaca orang lain, dan dia bisa meminta si pengirim untuk mengirim ulang pesan dengan polaritas foton yang berbeda.
Quantum kriptografi memungkinkan adanya enskripsi yang tidak bisa dipecahkan. Meski demikian biaya yang dibutuhkan sangat mahal dan masih dipakai dalam aplikasi yang terbatas.

Algoritma sandi adalah algoritma yang berfungsi untuk melakukan tujuan kriptografis. Algoritma tersebut harus memiliki kekuatan untuk melakukan (dikemukakan oleh Shannon):

• konfusi/pembingungan (confusion), dari teks terang sehingga sulit untuk direkonstruksikan secara langsung tanpa menggunakan algoritma dekripsinya
• difusi/peleburan (difusion), dari teks terang sehingga karakteristik dari teks terang tersebut hilang.

sehingga dapat digunakan untuk mengamankan informasi. Pada implementasinya sebuah algoritmas sandi harus memperhatikan kualitas layanan/Quality of Service atau QoS dari keseluruhan sistem dimana dia diimplementasikan. Algoritma sandi yang handal adalah algoritma sandi yang kekuatannya terletak pada kunci, bukan pada kerahasiaan algoritma itu sendiri. Teknik dan metode untuk menguji kehandalan algoritma sandi adalah kriptanalisa.

Dasar matematis yang mendasari proses enkripsi dan dekripsi adalah relasi antara dua himpunan yaitu yang berisi elemen teks terang /plaintext dan yang berisi elemen teks sandi/ciphertext. Enkripsi dan dekripsi merupakan fungsi transformasi antara himpunan-himpunan tersebut. Apabila elemen-elemen teks terang dinotasikan dengan P, elemen-elemen teks sandi dinotasikan dengan C, sedang untuk proses enkripsi dinotasikan dengan E, dekripsi dengan notasi D.
Enkripsi : E(P) = C
Dekripsi : D(C) = P atau D(E(P)) = P
Secara umum berdasarkan kesamaan kuncinya, algoritma sandi dibedakan menjadi :

• kunci-simetris/symetric-key, sering disebut juga algoritma sandi konvensional karena umumnya diterapkan pada algoritma sandi klasik
• kunci-asimetris/asymetric-key

Berdasarkan arah implementasi dan pembabakan jamannya dibedakan menjadi :

• algoritma sandi klasik classic cryptography
• algoritma sandi modern modern cryptography

Berdasarkan kerahasiaan kuncinya dibedakan menjadi :

• algoritma sandi kunci rahasia secret-key
• algoritma sandi kunci publik publik-key

Pada skema kunci-simetris, digunakan sebuah kunci rahasia yang sama untuk melakukan proses enkripsi dan dekripsinya. Sedangkan pada sistem kunci-asimentris digunakan sepasang kunci yang berbeda, umumnya disebut kunci publik(public key) dan kunci pribadi (private key), digunakan untuk proses enkripsi dan proses dekripsinya. Bila elemen teks terang dienkripsi dengan menggunakan kunci pribadi maka elemen teks sandi yang dihasilkannya hanya bisa didekripsikan dengan menggunakan pasangan kunci pribadinya. Begitu juga sebaliknya, jika kunci pribadi digunakan untuk proses enkripsi maka proses dekripsi harus menggunakan kunci publik pasangannya.

Skema ini adalah algoritma yang menggunakan kunci yang berbeda untuk proses enkripsi dan dekripsinya. Skema ini disebut juga sebagai sistem kriptografi kunci publik karena kunci untuk enkripsi dibuat untuk diketahui oleh umum (public-key) atau dapat diketahui siapa saja, tapi untuk proses dekripsinya hanya dapat dilakukan oleh yang berwenang yang memiliki kunci rahasia untuk mendekripsinya, disebut private-key. Dapat dianalogikan seperti kotak pos yang hanya dapat dibuka oleh tukang pos yang memiliki kunci tapi setiap orang dapat memasukkan surat ke dalam kotak tersebut. Keuntungan algoritma model ini, untuk berkorespondensi secara rahasia dengan banyak pihak tidak diperlukan kunci rahasia sebanyak jumlah pihak tersebut, cukup membuat dua buah kunci, yaitu kunci publik bagi para korensponden untuk mengenkripsi pesan, dan kunci privat untuk mendekripsi pesan. Berbeda dengan skema kunci-simetris, jumlah kunci yang dibuat adalah sebanyak jumlah pihak yang diajak berkorespondensi.