Jurnal Unitek Vol.15 No.2 Juli - Desember 2022 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957

## Algoritma Hybrid dengan Kombinasi Elgamal Algorithm dan Electronic Code Book untuk Mengatasi Masalah Key Distribution
Agung Purnomo Sidik
Fakultas Sains & Teknologi, Universitas Pembangunan Panca Budi Jalan Gatot Subroto Km. 4,5 - Kota Medan - Sumatera Utara agung@dosen.pancabudi.ac.id

## ABSTRAK
Tujuan dari penelitian ini adalah mengombinasikan algoritma kunci publik Elgamal dengan model operasi Electronic Code Book (ECB) untuk menghasilkan algoritma yang cepat dan aman  yang  terbebas  dari  masalah key  distribution .  Masalah key  distribution terjadi dikarenakan adanya proses pengiriman kunci rahasia dalam jaringan publik. Model operasi Electronic Code Book (ECB) digunakan untuk proses enkripsi dengan panjang blok 128-bit. Algoritma Elgamal digunakan untuk mengenkripsi kunci simetris 128-bit yang berbentuk acak  untuk  menghasilkan cipher  key yang  bersifat  publik  atau  tidak  rahasia.  Hasil penelitian  menunjukkan  masalah key  distribution berhasil  teratasi. Cipher  text yang dihasilkan sangat kuat karena terdapat 2 128 kombinasi acak dari cipher text per blok dan 2 128 kombinasi kunci acak yang mungkin. Waktu proses dekripsi lebih cepat dari pada waktu proses enkripsi. Waktu proses enkripsi dan dekripsi sangat cepat sehingga cocok digunakan untuk  mengenkripsi  dan  mendekripsi  data  yang  berukuran  besar.  Sifat  kunci  yang  acak sepanjang  128-bit  dan  terenkripsi  dengan  algoritma  Elgamal  membuat  kunci  sulit  untuk dipecahkan.
Kata kunci: Elgamal, ECB, Enkripsi, Dekripsi, Key Distribution.

## ABSTRACT
This research aimed to combine the Elgamal public key algorithm with the Electronic Code Book  (ECB)  operating  model  to  produce  fast  and  secure  algorithms,  and  overcome  key distribution  problems.  Key  distribution  problems  occured  due  to  sending  a  secret  key  to  a public network. The Electronic Code Book (ECB) operating model was used for the encryption process with a block length of 128 bits. The Elgamal algorithm was used to encrypt a random 128-bit  symmetric  key  to  generate  a  non-secret  cypher  key.  The  results  showed that  the  key distribution  problem  was  successfully  resolved.  The  resulting  cypher  text  was  very  strong because there are 2 128 random combinations of ciphertext per block and 2 128 possible random key  combinations.  The  decryption  process  time  was  faster  than  the  encryption  process.  The encryption and decryption process time was very fast, so it  was suitable for encrypting and decrypting large data. The random nature of the 128-bit key and encrypted with the Elgamal algorithm made the key difficult to crack.
Keywords: Elgamal, ECB, Encrypt, Decrypt, Key Distribution.
Jurnal Unitek Vol.15 No.2 Juli - Desember 2022 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957

## Pendahuluan
Pesatnya pertumbuhan teknologi informasi dan komunikasi saat ini memungkinkan setiap  orang  untuk  mengirimkan  dan  menerima  informasi  secara  bebas  dan  cepat,  tanpa memandang ruang dan waktu (Khairatunnisa, 2021). Keamanan data yang tidak memadai akan  memungkinkan  pihak  luar  mengakses,  memanfaatkan,  atau  memanipulasi  pesan yang disampaikan (Andriyanto et al, 2020). Sehingga diperlukan suatu upaya khusus untuk meningkatkan keamanan pesan agar bersifat private (Ilaga & Sari, 2018).
Peningkatan  keamanan  pesan  dapat  dilakukan  dengan  mengenkripsi  pesan  yang dikirimkan  (Widarma  et  al,  2019).  Terdapat  dua  jenis  algoritma  enkripsi  yang  dapat digunakan  berdasarkan  jenis  kuncinya,  yaitu  algoritma  simetris  (kunci  private)  dan algoritma  asimetris  (kunci  publik)  (Sidik,  2019)  (Urva,  2017).  Kelemahan  dari  algoritma simetris adanya masalah pada key distribution , dimana kunci yang dihasilkan seluruhnya bersifat  rahasia  sehingga  tidak  memungkinkan  untuk  dikirimkan  melalui  jalur  publik dengan  aman,  namun  kelebihannya  algoritma  simetris  memiliki  proses  enkripsi  dan dekripsi  yang  cepat  (Tampubolon,  2021).  Sebaliknya,  algoritma  asimetris  memiliki kelemahan pada  proses  enkripsi  dan dekripsi  yang  cukup  lambat,  namun  tidak  memiliki masalah key distribution (Pljonkin, 2021).
Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan sebuah algoritma hybrid yang memiliki kemampuan  pemrosesan  enkripsi  dan  dekripsi  yang  cepat,  aman,  dan  tidak  memiliki masalah key  distribution .  Algoritma  hybrid  dihasilkan  dari  kombinasi  algoritma  Elgamal dan Electronic  Code  Book (ECB)  128-bit  dengan  teknik  dasar  XOR  untuk  mempercepat proses enkripsi dan dekripsi serta kunci acak sepanjang 128-bit.

## Metode Penelitian
Objek pada penelitian ini adalah pesan teks yang bisa dikirim melalui SMS, email, atau  lainnya.  Algoritma  simetris  yang  digunakan  adalah  algoritma  XOR  dengan  model operasi Electronic  Code  Book (ECB)  dengan  panjang  blok  128-bit  yang  digunakan  untuk mengenkripsi dan dekripsi pesan teks (Eka & Putra, 2020). Kunci simetris menggunakan kunci  acak  128-bit.  Algoritma  asimetris  yang  digunakan  adalah  algoritma  Elgamal  yang digunakan untuk mengenkripsi kunci simetris menjadi cipher key agar bersifat publik (tidak rahasia), dan mendekripsi kembali menjadi kunci simetris (Rachmawati et al, 2018).
Metode penyelesaian masalah pada penelitian ini terbagi menjadi tiga tahapan, yaitu: (Pal et al, 2021)
1. Tahap Pembangkitan Kunci
a. Membangkitkan Kunci Simetris Kunci simetris digunakan untuk mengenkripsi pesan teks menjadi cipher text , dan mendekripsi cipher text menjadi plain text (pesan teks asal) (Fauzi, 2019).
b. Membangkitkan Kunci Asimetris Kunci asimetris terdiri dari public key da private key (Ordonez et al, 2018). Public key digunakan untuk mengenkripsi kunci simetris menjadi cipher key , sedangkan private  key digunakan  untuk  mendekripsi cipher  key kembali  menjadi  kunci simetris Imran et al, 2020).
Jurnal Unitek Vol.15 No.2 Juli - Desember 2022 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957
2. Tahap Enkripsi Mengenkripsi pesan teks menjadi cipher text dan mengenkripsi kunci simetris menjadi cipher key .
3. Tahap Dekripsi
Mendekripsi cipher  key menjadi  kunci  simetris  dan  mendekripsi cipher  text menjadi plain text .
Metode penyelesaian masalah tersebut dapat dilihat dalam diagram berikut:
Gambar 1. Diagram Proses Penyelesaian Masalah yang Diusulkan
Flowchart dari setiap tahapan dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2. Alur Proses Tahapan Pembangkitan Kunci Simetris dan Kunci Asimetris
Jurnal Unitek Vol.15 No.2 Juli - Desember 2022 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957
Gambar 3. Alur Proses Tahapan Enkripsi Plain Text dan Kunci Simetris
Gambar 4. Alur Proses Tahapan Dekripsi Cipher Text dan Cipher Key
Metode  penyelesaian  masalah  pada  penelitian  ini  diimplementasikan  ke  dalam bentuk aplikasi pengiriman pesan dengan bahasa pemrograman PHP.
Jurnal Unitek Vol.15 No.2 Juli - Desember 2022 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957

## Hasil dan Pembahasan
Hasil percobaan yang dilakukan dengan aplikasi yang berhasil dibangun dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 5. Hasil Pembangkitan Kunci Asimetris
Proses pembangkitan kunci asimetris menghasilkan dua buah kunci, yaitu public key yang bersifat tidak rahasia yang digunakan untuk enkripsi kunci simetris, serta private key yang bersifat rahasia yang digunakan untuk dekripsi cipher key . Proses ini dilakukan oleh penerima pesan. Setelah kunci asimetris dibangkitkan, penerima pesan mengirimkan public key kepada pengirim pesan, sedangkan private key tetap tersimpan di aplikasi.
Gambar 6. Hasil Pembangkitan Kunci Simetris, Enkripsi Plain Text, dan Enkripsi Kunci Simetris
Jurnal Unitek Vol.15 No.2 Juli - Desember 2022 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957
Proses enkripsi memakan waktu 0,00144 milidetik untuk 21 karakter plain text yang dienkripsi menjadi 64 karakter heksadesimal cipher text (dua blok cipher text dimana 1 blok cipher text terdiri dari 32 karakter heksadesimal). Kunci simetris yang dihasilkan sepanjang 128-bit  atau  32  karakter  heksadesimal. Cipher text  dan cipher  key yang  dihasilkan menggunakan bilangan heksadesimal.
Gambar 7. Hasil Dekripsi Cipher Key dan Cipher Text
Proses dekripsi memakan waktu 0,00144 milidetik untuk mengembalikan cipher text menjadi plain  text (pesan  teks  asli).  Sehingga  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  proses dekripsi lebih cepat dari proses enkripsi. Waktu proses enkripsi dan dekripsi untuk pesan dengan panjang yang berbeda-beda dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 1. Waktu Proses Enkripsi dan Dekripsi yang Diperlukan Panjang Pesan (karakter) Waktu Enkrispsi (ms) Waktu Dekripsi (ms) Selisih (ms) Rasio Enkripsi/ Dekripsi (%) 100 0,00307696 0,00302277 0,00005419 1,76 1000 0,02982211 0,02906033 0,00076179 2,55 10.000 0,32335207 0,31449234 0,00885973 2,74 100.000 3,18798734 3,06521653 0,12277081 3,85 1.000.000 28,92458423 27,58129002 1,34329421 4,64 10.000.000 304,28511252 287,88244103 16,40267149 5,39 100.000.000 2871,29849423 2691,11827493 180,18021930 6,28
Tabel 1 menunjukkan hasil pengujian enkripsi dan dekripsi untuk pesan sepanjang 100,  1.000,  10.000,  100.000,  1.000.000,  10.000.000,  dan  100.000.000  karakter.  Hasil
Jurnal Unitek Vol.15 No.2 Juli - Desember 2022 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957
pengujian menunjukkan bahwa waktu proses yang dibutuhkan enkripsi selalu lebih lama dari  pada  waktu  yang  dibutuhkan  untuk  proses  dekripsi.  Persentase  perbedaan  waktu dekripsi terhadap waktu enkripsi dapat dilihat pada grafik berikut:
Gambar 8. Persentase Perbedaan Waktu Dekripsi dengan Enkripsi
Gambar  8  menunjukkan  bahwa  semakin besar  panjang  pesan  yang  diproses  maka persentase waktu dekripsi yang dibutuhkan akan semakin cepat. Oleh karena itu, algoritma ini sangat layak digunakan untuk mengenkripsi dan dekripsi data yang berukuran besar.

## Analisis Keamanan
Kunci  simetris  yang  dibangkitkan  terdiri  dari  128-bit  acak  yang  tidak  dapat diprediksi.  Oleh  karena  itu,  terdapat  2 128 atau  3,40282  x  10 38 kombinasi  kunci acak  yang mungkin  (Murdowo,  2019).  Kombinasi  kunci  ini  sangat  sulit  dipecahkan  karena  bersifat acak dan memiliki kombinasi kunci yang sangat banyak. Kelemahan pada kunci simetris ini ada  pada  sifatnya  yang  private  atau  rahasia  (Andriyanto,  2020).  Proses  enkripsi  kunci simetris dengan menggunakan public key dari algoritma Elgamal menghasilkan cipher key yang bersifat publik atau tidak rahasia (Jintcharadze & Iavich, 2020). Sehingga kelemahan kunci  simetris  telah  terjawab.  Sifat cipher  key yang  bersifat  publik  ini  menghilangkan masalah key  distribution (Tampubolon,  2021) (Shenoy-Hejamadi  et  al,  2017).  Hal  ini dikarenakan  pengirim  pesan  dapat  mengirimkan cipher  text dan cipher  key di  dalam jaringan terbuka (publik) karena sifat cipher text dan cipher key yang tidak lagi private atau rahasia (Kumar et al, 2019).
Cipher text dihasilkan dari proses enkripsi plain text dengan kunci simetris acak pada blok  128-bit  dengan  model  operasi electronic  code  book .  Proses  enkripsi plain  text dengan kunci simetris yang acak akan menghasilkan cipher text yang seluruhnya benar-benar acak sehingga  metode  pemecahannya  yang  paling  memungkinkan  adalah  dengan  metode exhaustive search atau metode bruto-force yaitu mencoba satu per satu kemunginan (Das & De, 2018). Blok 128-bit akan menghasilkan 2 128 atau 3,40282 x 10 38 kemungkinan cipher text untuk  masing-masing  blok  sehingga  akan  dibutuhkan  waktu  yang  sangat  lama  untuk memecahkan cipher  text tanpa  kunci  walau  dengan  komputer  yang  sangat  cepat  (Sidik,
2019). Andai digunakan komputer dengan kecepatan 1 Sekstiliun per detik atau 10 21 operasi
Jurnal Unitek Vol.15 No.2 Juli - Desember 2022 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957
per detik, masih dibutuhkan 10,79 x 10 9 tahun untuk memecahkan setiap blok dari cipher text . Oleh karena itu, dapat disimpulkan cipher text yang dihasilkan masih sangat aman.

## Simpulan
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  kombinasi  dari  algoritma  Elgamal  dengan  model operasi electronic code book menghasilkan algoritma hybrid yang cepat, aman, dan mampu mengatasi masalah key distribution sehingga proses pengiriman pesan dan kunci menjadi lebih  aman.  Waktu  proses  yang  dibutuhkan  untuk  dekripsi  lebih  cepat  dari  pada  waktu proses enkripsi dimana semakin panjang pesan yang diproses maka persentase kecepatan waktu dekripsi terhadap enkripsi akan semakin meningkat.

## Daftar Pustaka
Andriyanto, R., Khairijal, K., & Satria, D. (2020). Penerapan Kriptografi AES Class Untuk Pengamanan  URL  WEBSITE  Dari Serangan SQL  INJECTION. JURNAL  UNITEK , 13(1), 34-48.
Das, J. C., & De, D. (2018). QCA Based Secure Nanocommunication Block Cipher Design Based on Electronic Code Book. Malaysian Journal of Computer Science, 31(2), 130-142. Eka, I. A. W. A. P., & Putra, W. H. C. G. B. (2020). Perbandingan Waktu Enkripsi Antara Metode  Electronic  Codebook  (ECB)  dan  Chipher  Block  Chaining  (CBC)  Dalam Algoritma Blowfish. JURNAL ILMU KOMPUTER INDONESIA, 5(1), 50-54.
Fauzi,  A.  (2019).  Analisa  Kombinasi  Pesan  Teks  Ke  Dalam  File  Audio  Memanfaatkan Algoritma  Data  Encryption  Standard  Dan  Metode  End  of  File. JTIK  (Jurnal  Teknik Informatika Kaputama), 3 (1), 1-8.
Ilaga,  K.  R.,  &  Sari,  C.  A.  (2018).  Analysis  of  Secure  Image  Crypto-Stegano  Based  on Electronic Code Book and Least Significant Bit. J. Appl. Intell. Syst, 3(1), 28-38. Imran,  O.  A.,  Yousif,  S.  F.,  Hameed,  I.  S.,  Abed,  W.  N.  A.  D.,  &  Hammid,  A.  T.  (2020). Implementation of El-Gamal Algorithm for Speech Signals Encryption and Decryption. Procedia Computer Science, 167, 1028-1037.
Jintcharadze, E., & Iavich, M. (2020). Hybrid Implementation of Twofish, AES, ElGamal and RSA Cryptosystems. In 2020 IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS) (pp. 1-5). IEEE.
Khairatunnisa,  K.,  &  Sari,  F.  (2021).  Sistem  Informasi  Donor  Darah  Pada  Unit Tranfusi  Darah  Palang  Merah  Indonesia  Kota  Dumai  Berbasis  Website. Jurnal Unitek, 14(1), 30–37
Kumar, A., Dadheech, P., Singh, V., Poonia, R. C., & Raja, L. (2019). An Improved Quantum Key  Distribution  Protocol  for  Verification. Journal  of  Discrete  Mathematical  Sciences and Cryptography, 22(4), 491-498.
Murdowo,  S.  (2019).  Mengenal  Kriptografi  Modern  Sederhana  Menggunakan  Electronik Code Book (ECB). Jurnal Ilmiah Infokam, 15(1).
Ordonez, A. J., Medina, R. P., & Gerardo, B. D. (2018, April). Modified El Gamal Algorithm for  Multiple  Senders  and  Single  Receiver  Encryption. In  2018  IEEE  Symposium  on Computer Applications & Industrial Electronics (ISCAIE) (pp. 201-205). IEEE. Pal, P., Sahana, B. C., Ghosh, S., Poray, J., & Mallick, A. K. (2021). Voice Password-Based Secured Communication Using RSA and ElGamal Algorithm. In Progress in Advanced Computing and Intelligent Engineering (pp. 387-399). Springer, Singapore.
Jurnal Unitek Vol.15 No.2 Juli - Desember 2022 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957
Pljonkin,  A.  P.  (2021).  Vulnerability  of  the  Synchronization  Process  in  the  Quantum  Key Distribution System. In Research Anthology on Advancements in Quantum Technology (pp. 345-354). IGI Global.
Rachmawati, D., Budiman, M. A., & Saffiera, C. A. (2018). An Implementation Of Elias Delta Code And ElGamal Algorithm In Image Compression And Security. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 300, No. 1, p. 012040). IOP Publishing. Shenoy-Hejamadi, A., Pathak, A., & Radhakrishna, S. (2017). Quantum Cryptography: Key Distribution and Beyond. Quanta, 6(1), 1-47.
Sidik,  A.  P.  (2019).  Rancangan  Model  Algoritma  Hybrid  Teknik  Enkripsi  XOR  dengan Kombinasi Mode Block Cipher CBC-ECB 512-Bits dan Algoritma RSA. Jurnal Teknik dan Informatika, 6(2), 1-7.
Tampubolon, A. (2021). Implementasi Kombinasi Algoritma RSA dan Algoritma DES Pada Aplikasi  Pengaman  Pesan  Teks. Jurnal  SAINTIKOM  (Jurnal  Sains  Manajemen Informatika dan Komputer), 20(1), 38-43.
Urva,  G.  (2017).  Analisis  Penggunaan  Enkripsi  End  To  End  Pada  Aplikasi  Whatsapp Messengger. Jurnal Unitek, 10(1), 34-45.
Widarma, A., Siregar, H. F., & Irawan, M. D. (2019). Teknik Keamanan Data Menggunakan Vigenere Cipher Dan Electronic Code Book (ECB). J-SAKTI (Jurnal Sains Komputer dan Informatika), 3(2), 393-400.