Teori dan Aplikasi Kriptografi

Buku ini mencoba menjelaskan teori dan praktek kriptografi dan ditujukan terutama kepada pembaca yang ingin memperdalam pengetahuannya mengenai kriptografi. Banyak orang yang enggan membaca buku yang berisi matematika karena presentasi matematika biasanya hambar. Kriptografi tidak bisa dipisahkan dari matematika, jadi buku ini juga berisi matematika, akan tetapi penulis mencoba menggunakan bahasa yang sederhana dan memberi motivasi dan penjelasan untuk setiap rumus matematika agar mudah dipahami dan tidak membosankan.

Mudah-mudahan buku ini berguna bagi pembaca yang ingin memperdalam pengetahuan di bidang kriptografi. Kalau ada kesalahan dalam buku ini, mohon maaf sebelumnya. untuk pengunjung blog yang berminat dengan buku ini bisa menghubungi pengelola blog ini. Selamat membaca!

DAFTAR ISI
Halaman
Kata Pengantar
1	Pendahuluan
2	Konsep-konsep Dasar
2.1	Konsep Acak…………………………………………….	6
2.2	One-Time Pad……………………………………………	7
2.3	Cryptanalysis…………………………………………….	9
2.3.1	Known Plaintext Attack…………………………………	9
2.3.2	Analisa Statistik………………………………………….	11
2.3.3	Brute Force Search………………………………………	13
2.4	Manajemen Kunci………………………………………	14
2.5	Operasi Dasar……………………………………………	16
2.6	Ringkasan………………………………………………..	18
3	Matematika I Aritmatika Modular	19
3.1	Group, Monoid, Ring dan Field . . . . . . . . . . . . . . . . . …	19
3.2	Prinsip Induksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………	21
3.3	GCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………	23
3.4	Algoritma Euclid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………	25
3.5	Aritmatika Modular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………	30
3.6	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………...	36
4	Kriptografi Simetris Sederhana.
4.1	Enkripsi Affine………………………………………….	37
4.2	Transformasi Digraph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……...	41
4.3	Matrik Enkripsi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	44
4.4	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………...	50
5	Matematika II - Polynomial Field
5.1	Integral Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………..	52
5.2	Homomorphism dan Ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……	53
5.3	Principal Ideal Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …….	61
5.4	Prime Ideal dan Maximal Ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . …..	63
5.5	Polynomial Ring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	68
5.6	Euclidean Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………	72
5.7	Polynomial Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………	77
5.8	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………...	78
6	Kriptografi Stream Cipher
6.1	RC4………………………………………………………	81
6.2	Ringkasan………………………………………………..	89
7	Kriptografi Block Cipher
7.1	DES………………………………………………………	92
7.2	Mode Operasi DES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……...	99
7.3	3DES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………..	102
7.4	AES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………..	103
7.5	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………..	110
8	Analisa Block Cipher
8.1	Differensial Cryptanalysis……………………………….	115
8.1.1	Analisa 1 Putaran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……………..	116
8.1.2	Mekanisme n-round Characteristic . . . . . . . . . . . ………	118
8.1.3	Penggunaan n-round Characteristic . . . . . . . . . . . ………	123
8.1.4	Differensial Cryptanalysis DES…………………………	124
8.2	Linear Cryptanalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……...	125
8.2.1	Perkiraan Linear untuk S-boxes . . . . . . . . . . . . . ……….	126
8.2.2	Perkiraan Linear untuk DES . . . . . . . . . . . . . . ………….	127
8.2.3	Known Plaintext Attack DES . . . . . . . . . . . . . . ………...	130
8.3	Pelajaran dari Cryptanalysis DES . . . . . . . . . . . . . . . …..	131
8.4	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………...	132
9	Cryptographically Secure Hashing
9.1	MD5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………..	135
9.2	SHA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………	141
9.3	Hash Message Authentication Code . .  . . . . . . . . . . . . …	144
9.4	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………...	145
10	Matematika III - Dasar untuk PKC
10.1	Fermat's Little Theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …….	147
10.2	Chinese Remainder Theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . …...	148
10.3	Fungsi Euler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………	150
10.4	Group of Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………..	153
10.5	Homomorphism Theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……	159
10.6	Field Extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………….	165
10.7	Finite Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………..	170
10.8	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………...	177
11	Matematika IV – Kuadrat
11.1	Quadratic Residue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………	179
11.2	Akar Kuadrat Modulo Bilangan Ganjil . . . . . . . . . . . . …	194
11.3	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	197
12	Matematika V - Algebraic Number
12.1	Ruang Vektor dan Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ….	199
12.2	Separable Field Extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …..	201
12.3	Norm, Trace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………	206
12.4	Algebraic Number Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …..	213
12.5	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	232
13	Matematika VI - Test Bilangan Prima
13.1	Pseudoprime dan Bilangan Carmichael . . . . . . . . . . . . …	233
13.2	Metode Solovay-Strassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ….	239
13.3	Metode Miller-Rabin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……	241
13.4	Test Deterministik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……..	251
13.5	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	252
14	Matematika VII - Penguraian Bilangan Bulat
14.1	Metode Rho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………	254
14.2	Fermat Factorization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …….	258
14.3	Metode Dixon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……...	259
14.4	Metode Continued Fraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …..	263
14.5	Metode Quadratic Sieve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …...	272
14.6	Metode Number Field Sieve . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . …..	277
14.7	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	288
15	Matematika VIII - Logaritma Diskrit
15.1	Metode Silver-Pohlig-Hellman . . . . . .. . . .  . . . . . . . …..	289
15.2	Metode Baby Steps - Giant Steps . . . . . . . .. . . . . . . . . …	290
15.3	Metode Index Calculus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …...	293
15.4	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	295
16	Kriptografi Public Key
16.1	RSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………	298
16.2	Diffe-Hellman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……...	301
16.3	DSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………	302
16.4	ElGamal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………..	304
16.5	Knapsack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………..	306
16.6	Zero-Knowledge Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …..	309
16.7	Penggunaan Kriptografi Public Key . . . . . . . . . . .. . . …..	313
16.8	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	313
17	Kriptografi Elliptic Curve
17.1	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	322
18	Quantum Key Distribution
18.1	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	326
19	Kebutuhan Akan Kriptogra
19.1	Informasi Sensitif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …….	329
19.2	Mencegah Penyadapan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …...	331
19.3	Mencegah Penyamaran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …...	333
19.4	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	334
20	Aplikasi - Pengamanan Sesi
20.1	SSL/TLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………...	335
20.1.1	Standard SSL/TLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………..	336
20.1.2	Penggunaan SSL/TLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………	339
20.2	SSH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………….	340
20.2.1	Standard SSH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……………	341
20.2.2	Penggunaan SSH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………..	342
20.3	IPsec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………...	343
20.3.1	Standard IPsec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……………	344
20.3.2	Penggunaan IPsec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………...	350
20.4	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	350
21	Aplikasi - Pengamanan Email
21.1	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	356
22	Aplikasi – Authentication
22.1	Kerberos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	357
22.2	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	360
23	Aplikasi - PKI
23.1	PGP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………….	362
23.2	X.509 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………	364
23.3	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	370
24	Aplikasi - Cryptographic Library
24.1	OpenSSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………...	372
24.2	RSA BSafe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………..	373
24.3	Cryptlib . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………...	374
24.4	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	383
25	Analisa Protokol Kriptografi
25.1	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………...	397
26	Kendala Penggunaan Kriptografi
26.1	Manajemen Kunci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……..	399
26.2	Sistem Terlalu Rumit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……..	400
26.3	Sistem Tidak Sesuai Kebutuhan . . . . . . .  . . . . . . . . . …..	401
26.4	Ringkasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……….	402
LAMPIRAN
A	Daftar Notasi, Singkatan dan Istilah	411
B	Tabel untuk cipher f DES	417
C	Tabel S-box AES	421
D	Tabel untuk algoritma MD5	423