## ANALISIS CRYPTANALYS EXHAUSTIVE SEARCH DAN STATISTICAL
ATTACK PADA ALGORITMA PLAYFAIR CIPHER
E.Haodudin Nurkifli 1 , Deden Wahidin 2
1,2 Informatika,  Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Singaperbangsa Karawang
1 dudi.nurkifli@staff.unsika.ac.id, 2 deden.wahiddin@staff.unsika.ac.id

## Abstrak
Kriptologi merupakan ilmu yang menekuni dua bidang yaitu kriptografi dan kriptanalisis. Kriptografi merupakan seni untuk mengacak sebuah pesan dengan teorema tertentu sehingga pesan tidak bisa dimengerti maknanya atau disebut dengan cipherteks. Kriptanalisis merupakan seni untuk memecahkan cipherteks tanpa mengetahui kunci yang  digunakan.  Ada  banyak  algoritma  dalam  kriptografi  ataupun  kriptanalisis  Kajian  penelitian  ini memecahkan  cipherteks  yang  dihasilkan  oleh  algoritma  playfair  dengan  exhaustive  key  search  dan  statistical attack. Mekanisme pemecahan dengan exhaustive dilakukan dengan cara cryptanalis mengetahui algoritma yang digunakan  dan  mencoba  pemecahan  dengan  segala  kemungkinan  kunci.  Statistical  attack  memecahkan  dengan cara mencari nilai frekuensi kemungkinan kata yang digunakan.
Kata kunci: Exhaustive Key Search, Stastical Attack

## 1. Pendahuluan
Kriptologi  merupakan  ilmu  yang  menekuni dua  bidang  yaitu  kriptografi  dan  kriptanalisis. Kriptografi merupakan seni untuk mengacak sebuah pesan dengan teorema tertentu sehingga pesan tidak bisa  dimengerti  maknanya  atau  disebut  dengan cipherteks.  Kriptanalisis  merupakan  seni  untuk memecahkan  cipherteks  tanpa  mengetahui  kunci yang  digunakan.  Ada  banyak  algoritma  dalam kriptografi ataupun kriptanalisis.
Algoritma  exhaustive  key  search  merupakan algoritma  untuk  memecahkan  cipherteks  dengan cara  mencoba  satu  persatu  dengan  kemungkinan kunci.  Algortima  playfair  merupakan  algoritma kriptografi  yang  memiliki  pra-prosesing  sebelum melakukan enkripsi dan enkripsi dilakukan terhadap tabel playfair. Algoritma statistical attack merupakan pemecahan cipherteks dianalisis berdasarkan kemunculan huruf. Algoritma
kriptografi yang handal merupakan  algoritma  yang  sangat  sukar  dipecahkan atau  untuk  memecahkan  cipherteks  memerlukan waktu  lama.  Sebagian  penelitian  menggunakan kriptanalisis  untuk  mengukur  kehandalan  cipherteks yang dihasilkan oleh algoritma tertentu.
Penelitian  ini  akan  membahasa  bagaimana algoritma  playfair  bekerja  menghasilkan  cipherteks. Algoritma  exhaustive  key  search  dan  statistical attack  memecahkan  cipherteks  yang  dihasilkan  oleh playfair.
2. Tinjauan Pustaka Aftab (2013), Chaoudhary (2013)
memodifikasi  tabel  cipher  menjadi  7x4  dan menambahkan  dua  simbol  yaitu  *  dan  #. menampilkan  semua  huruf  (A-Z)  Agar  tidak  terjadi ambigu saat melakukan dekripsi. semakin meningkatnya confusion dan diffusion akan mempersulit kriptanalis memecahkan cipherteks.
Harris  dan  Attia  (2013),  Shakti  dan  Gupta (2013)  Memodifikasi  ukuran  tabel  cipher  menjadi 8x8 yang berisi huruf kapital (A-Z), angka (0-9) dan simbol.  Selain  memodifikasi  tabel  proses  enkripsi digabungkan  dengan  algortima  Linear  Feedback Shift  Register  (LFSR).  Ujicoba  dengan  cipherteks only  attack,  known  Plainteks  attack  dan  cipherteks attack  tidak  dapat  memecahkan  cipherteks  dari playfair  modifikasi.  kekuatan  tidak  hanya  substitusi dari  matrik  8x8  akan  tetapi  karena  digabungkan dengan cara mengacak bit menggunakan LFSR.
Khumar  (2013)  Memodifikasi  tabel  cipher menjadi  6x6  yang  berisi  (A-Z)  dan  (0-9). Menggabungkan  pengacakan  bit  dengan  LFSR setelah  bit  teracak  baru  melakukan  enkripsi  dengan playfair  cipher  tabel  6x6.  Menggabungkan  LFSR dan  Playfair  tabel  cipher  6x6  dapat  meningkatkan keamanan dari cipherteksnya.
Vatsa  (2012)  Memodeifikasi  proses  enkripsi pada  Caesar  cipher  dengan  membuat  tabel  up  (4x4) dan  tabel  down  (4x4).  Menghindari  brute  force attack  karena  dengan  tabel  yang  dibuat  setiap  huruf yang  sama  ketika  dienkripsi  tidak  menghasilkan
huruf  ciperteks  yang  sama.  Pembentukan  cipher dengan  tabel  dapat  memperkuat  cipherteks  dari Caesar cipher.
Khumar (2013), Ravindra (2011) Membahasa beberapa  kelemahan  algoritma  klasik:  Caesar, playfair,  vigenere,  cipher  hill.  Kelemahan  playfair cipher  mudah  ditebak  jika  kriptanalisis  menemukan cipher  dan  kuncinya.  Jika  kriptanalisis  hanya menemukan  chiperteks  maka  kriptanalisis  dapat menebak  digram  yang  terbentuk  dari  cipherteksnya. Playfair  dengan  tabel  cipher  5x5  tanpa  modifikasi akan membuat cipher mudah dipecahkan.
Menurut  Nidhal    (2013)  Pembuatan  tabel playfair  baru  dengan  ukuran  11x11  yang  berisi  (A- Z),  (a-z),  (0-9),  beberapa  simbol  aritmatik.  Lebih mengamankan di kombinisai dengan LFSR. Semakin  meningkatnya  confusion  dan  diffusion akan mempersulit kriptanalis memecahkan cipherteks.
Shrivastava    (2013)  Memodifikasi  ukuran tabel  cipher  menjadi  (8x8)  dan  menggunakan  multi round untuk mengacak isi tabel cipher. Mempersulit pemechana  analisis  digram  dan  frekuensi  analisis karena  semakin  acak  isi  tabel  akan  menghasilkan cipherteks yang acak.

## 3. Metodolgi

## .
Metode  yang  digunakan  dalama  penelitian  ini Hiatorical Reseach dengan tahapan :
a. Studi pustaka Tahap  melakukan  beberapa  kajian  kepustakaan mengenai algoritma playfair, algoritma exhaustive  key  search  dan  statistical  attack menggunakan  beberapa  karyailmiah:  Tesis, Desertasi, Jurnal nasional, jurnal internasional.
b. Analisis Tahap analisis melakukan kajian lebih mendalam terkait  bagaimana  algoritma  playfair  cipher bekerja  mulai  dari  pra  prosesing,  pembentukan tabel  kunci,  proses  enkripsi  dan  proses  dekripsi. algoritma  exhaustive  key  search  melakukan penebakan  plainteks  dengan  asumsi  bahwa mengetahui  algoritma  yang  digunakan  untuk proses enkripsi dan dekripsi. algoritma statistical attack bagaimana memecahkan cipherteks dengan  cara  mengukur  frekuensi  kemunculan huruf.
c. Pengujian Tahap  pengujian  yaitu  menguji  algoritma exhaustive search key dan statistical attack dalam memecahkan  cipherteks  yang  dihasilkan  oleh algoritma playfair
4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Algoritma Playfair
Ada dua proses dalam kriptografi yaitu enkripsi dan dekripsi.  Enkripsi  merupakan  proses  merubah plainteks  menjadi  cipherteks.  Dekripsi  merupakan proses  pengembalian  cipherteks  menjadi  plainteks. Skema enkripsi dan dekripsi tersaji pada gambar
Algoritma  Playfair  Termasuk  ke  dalam polygram cipher (salah  satu  tipe  dari  cipher  substitusi). Ditemukan  oleh  Sir  Charles  Wheatstone  dan  Baron Lyon  Playfair  pada  tahun  1854.  Playfair  Cipher digunakan  oleh  tentara  Inggris  pada  Perang  Boer (Perang Dunia I).
Algoritma  playfair  memiliki  tiga  mekanisme: pembentukan bigram, enkripsi dan dekripsi. Mekanime pemebentukan bigram:
1. Ganti huruf J (bila ada) dengan huruf. I
2. Tulis pesan dalam pasangan huruf  (bigram).
3. Jangan sampai ada pasangan huruf yang sama. Jika ada, sisipkan Z di tengahnya
4. Jika jumlah huruf ganjil,tambahkan huruf Z di akhir
Proses enkripsi:
1. Jika  ada  dua  huruf  terdapat  pada  baris  kunci yang sama maka tiap huruf diganti dengan huruf di kanannya (pada kunci yang sudah diperluas).
2. Jika  dua  huruf  terdapat  pada kolom  kunci  yang sama  maka  tiap  huruf  diganti  dengan  huruf  di bawahnya (pada kunci yang sudah diperluas)
3. Jika  dua  huruf  tidak  pada  baris  yang  sama  atau kolom  yang  sama,  maka  huruf  pertama  diganti dengan  huruf  pada  perpotongan  baris  huruf pertama  dengan  kolom  huruf  kedua.  Huruf kedua  diganti  dengan  huruf  pada  titik  sudut keempat  dari  persegi  panjang  yang  dibentuk dari 3 huruf yang digunakan sampai sejauh ini.
Proses dekripsi:
4. Jika  ada  dua  huruf  terdapat  pada  baris  kunci yang sama maka tiap huruf diganti dengan huruf di kirinya (pada kunci yang sudah diperluas).
5. Jika  dua  huruf  terdapat  pada kolom  kunci  yang sama  maka  tiap  huruf  diganti  dengan  huruf  di atasnya (pada kunci yang sudah diperluas)
6. Jika  dua  huruf  tidak  pada  baris  yang  sama  atau kolom  yang  sama,  maka  huruf  pertama  diganti dengan  huruf  pada  perpotongan  baris  huruf pertama  dengan  kolom  huruf  kedua.  Huruf kedua  diganti  dengan  huruf  pada  titik  sudut keempat  dari  persegi  panjang  yang  dibentuk dari 3 huruf yang digunakan sampai sejauh ini. Plainteks:  AKU  SEDANG  BERNYANYI  LAGU MERDU
kata kunci: RONGGO WALUYO
Eenkripsi Dekripsi Plainteks Plainteks Cipherteks Kunci Kunci
proses  pembuatan  bigram:  AK  US  ED  AN  GB  ER NY AN YI LA GU ME RD UZ Pembentukan table kucni dari kata kunci terseji pada table
Tabel. Table kunci playfair R O N G W R A L U Y B A C D E F H C I K M P Q I S T V X Z S R O N
G
W
Proses enkripsi: IL AV EF UR YW CN GU RU AP UL NY VM OC BV
4.2 Exhaustive Key Search Exhaustive  Key  Search  merupakan  algoritma  untuk pemecahan  cipherteks  dengan  cara  mencoba  satu persatu kunci.
Diketehui cipherteks: VHGDQJ. Pemecahan cipherteks dengan
menggunakan algoritma exhaustive key search tersaji pada table.
Tabel Exhaustive Key Search mememecahkan cipherteks Percobaan Ke-i Tebakan Plainteks V H G D Q J
25 W I H E R K
24 X J I F S L 23 Y K J G T M 22 Z L K H U N 21 A M L I V O
20
B N M J W P 19 C O N K X Q 18 D P O L Y R
17 E Q P M Z S 16 F R Q N A T 15 G S R O B U 14 H T S P C V 13 I U T Q D W 12 J V U R
E X 11 K W V S F Y 10 L X W T G Z 9 M Y X U H A 8 N Z Y V I B 7 O A Z W J C 6 P B A X K D 5 Q C B Y L E 4 R D C Z M F
3 S E D A N G 2 T F E B O H 1 U G F C P I
Tabel  di  atas  menyajikan  kemungkinan  besar plainteks  yang  dihasilkan  adalah  SEDANG,  karena dari  25  kali  pergeseran  huruf  pada  pergeseran  3 merupakan kata yang bermakna.

## 4.3 Statistical Attack
Statistical  attack  merupakan  pemecahan  cipherteks dengan beberapa mekanisme tersaji pada gambar.

## Gambar Skema Statistical Attack
Diberikan cipherteks: VHGDQJ Step 1 : Bentuk N Gram dari masing-masing karakter pada cipherteks. N Gram sebagai berikut: V H G D Q J
Step 2 : Menghitung Frekuensi kemunculan huruf:
Cipherteks  memiliki  6  karakter  yang  terdiri  1  *  {V, H,  G,  D,  Q,  J}.  Buatlah  fungsi  terhadap  cipherteks f(c):  f(V)  =  0.1,  f(H)=0.1,  f((G)=0.1,  f(Q)=0.1, f(J)=0.1.
Step  3 :  menghitung  korelasi  dari  masing-masing huruf  dalam  cipherteks  terhadap  kunci(k i ),  untuk kunci i : φ(i) = Σ 0 <= c <= 25 f(c) * p(c - i) c C: V=21, H=7, G=6, D=3, Q16, J=9. φ( i) = 0.1p(21 - i) + 0.1p(7 - i) + 0.1p(6 - i) + 0.1p(3
- i) + 0.1p(16 - i) + 0.1p(9 - i) Tabel. Tabel korelasi frekuensi i φ( i ) i φ( i ) i φ( i ) i φ( i ) i φ( i ) 0 6.2 6 2.6 12 -1 18 -4.6 24 -8.2 1 5.6 7 2 13 -1.6 19 -5.2 25 -8.8 2 5 8 1.4 14 -2.2 20 -5.8 3 4.4 9 0.8 15 -2.8 21 -6.4 4 3.8 10 0.2 16 -3.4 22 -7 5 3.2 11 -0.4 17 -4 23 -7.6
i=25, φ( i)=-8.8 dengan plainteks: WIHERK i=24, φ( i)=-8.2 dengan palitneks: XJIFSL i=3, φ( i)=4.4 dengan plainteks: SEDANG
Membentuk N-Gram Menghitung kemunculan huruf Memprediksi korelasi penebakan Plainteks

## 5. Kesimpulan
1. Playfair  melakukan  enkripsi  dan  dekripsi menggunakan tabel kunci.
2. Statistical  attack  dan  Exhaustive  key  Search tidak  dapat  memecahkan  cipherteks  yang dihasilkan  oleh  playfair  dengan  asumsi  bahwa cryptSanalys  tidak  mengatahui  algoritma  yang digunakan untuk enkripsi

## 6. Saran
1.  Perlu  menggunakan  algoritma  lain  untuk memecahkan playfair
2.  Kriptanalis  harus  mengetahui  algoritma  yang digunakan untuk memecahkan cipherteks.
3.  Mengkaji  algoritma  kasiski  dalam  pemecahan cipherteks  yang  dihasilkan  oleh  algoritma playfair.

## Daftar Pustaka:
Aftab, A. A., Shah, B. K., dan Muhammad, C. S., A Modified Version of Playfair Cipher Using 7×4 Matrix.,  International  Journal  of  Computer Theory  and  Engineering.,  Volume  5.,  No.  4., Agustus., 2013
Choudhary,  J.,  Kumar,  R.  G  dan  Singh,  S.,  A Generalized  Version  of  Play  Fair  Cipher., international  journal  of  advanced  computer technology., Volume 2., PP 2-6, Juni., 2013
Harris,  J.,  dan  Attia,  A.,  Modified  Version  of Cryptography  Playfair  Cipher  with  8x8  Linear Feedback  Shift  Register.,  European  Journal  of Industrial  and  System  Engineering.,  Volume 11., 2013
Kumar,  D.  M.,  dan  Jain,  D.,  The  Problem  Analysis on  Encryption  Technique  in  Cryptography., International Journal of Societal Applications of
Computer Science., Volume 2., Mei., 2013
Kumar,  V.,  et  al.,  Modified  Version  of  Playfair Cipher  Using  Linear  Feedback  Shift  Register and  Transpose  Matrix  Concept.,  International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering., Volume 3., Juni., 2013
Nidhal, O. A. H., dan Wasfi, B. A., 11 × 11 Playfair Cipher  based  on  a  Cascade  of  LFSRs.,  IOSR Journal of Computer Engineering.,  Volume 12.,
PP 29-35., Mei-Juni., 2013
Ravindra,  K.  B.,  Udaya,  S.  K.,  dan  Vina,  A.  B.,  A Survey  on  Recently  Modernized  Cryptographic Algorithms  and  Analysis  on  The  Block  Cipher
Generation Using Play Color Cipher Algorithm., International Journal of Mathematical., Volume 2., November., 2011
Shakti,  S.  S.,  dan  Gupta,  N.,  A  Novel  Approach  to Security  using  Extended  Playfair  Cipher., International Journal of Computer
Applications.,  Volume  20.,c  No.6.,    April., 2011
Shrivastava,  G.,  Chouhan,  M.,  dan  Dhawan,  M.,  A Modified  Version  Of  Extended  Plafair  Cipher (8x8).,  International  Journal  Of  Engineering And  Computer  Science.,  Volume  2.,  No.  956  - 961., April., 2013
Stallings, W.,  Cryptography and Network Security: Principles  and  Practice.,  5thedition,  Prentice Hall., January 24., 2010.
Vatsa,  S.,  Mohan,  T.,  dan    Vatsa,  A.  K.,  Novel Cipher  Technique  Using  Subtitution  Method., International  Journal  of  Information  and Network  Security.,  Volume  1.,  No.4.,  PP  313- 320., Oktober., 2012