IF Notes

Kriptografi Terapan untuk Jaringan

5 min read

Back to IF2230 Jaringan Komputer

Keamanan: Kriptografi Terapan untuk Jaringan

Questions/Cues

  • Apa 3 tujuan utama komunikasi aman?
  • Bedakan Kriptografi Simetris dan Asimetris.
  • Bagaimana kriptografi simetris mencapai kerahasiaan?
  • Apa itu Stream Cipher dan Block Cipher?
  • Apa saja properti Fungsi Hash Kriptografis?
  • Bagaimana cara mencapai integritas?
  • Apa itu HMAC?
  • Bagaimana cara mencapai autentikasi?
  • Apa itu Nonce dan mengapa diperlukan?
  • Apa masalah utama Kriptografi Simetris?
  • Bagaimana TLS/SSL bekerja secara umum?

Reference Points

  • Lecture 11

Tujuan dan Jenis Kriptografi

Kriptografi adalah ilmu dan seni untuk mengamankan komunikasi di hadapan pihak ketiga (penyerang). Tiga tujuan utamanya adalah:

  1. Kerahasiaan (Confidentiality): Memastikan hanya pihak yang berwenang yang dapat membaca isi pesan.
  2. Integritas (Integrity): Memastikan pesan tidak diubah atau dirusak selama transmisi.
  3. Autentikasi (Authentication): Memverifikasi identitas pengirim dan penerima.

Terdapat dua jenis utama kriptografi:

  • Kriptografi Simetris (Private Key): Menggunakan satu kunci rahasia yang sama untuk proses enkripsi dan dekripsi. Algoritma ini sangat cepat dan efisien, namun memiliki tantangan besar dalam hal distribusi kunci yang aman. Contoh: AES, RC4.
  • Kriptografi Asimetris (Public Key): Menggunakan sepasang kunci yang berbeda: sebuah public key yang dapat dibagikan secara bebas untuk enkripsi, dan sebuah private key yang harus dirahasiakan untuk dekripsi. Algoritma ini lebih lambat, tetapi secara elegan memecahkan masalah distribusi kunci. Contoh: RSA.

Kriptografi Simetris untuk Kerahasiaan

Kerahasiaan dicapai dengan proses enkripsi, mengubah plaintext menjadi ciphertext.

  • One-Time Pad (OTP): Secara teoretis merupakan enkripsi paling aman. Menggunakan kunci acak yang panjangnya sama dengan pesan dan hanya digunakan sekali. Namun, ini tidak praktis karena manajemen kuncinya yang sulit.
  • Stream Cipher (misal, RC4): Menggunakan kunci rahasia sebagai seed untuk menghasilkan aliran bit pseudo-acak (disebut keystream). Plaintext kemudian di-XOR dengan keystream ini untuk menghasilkan ciphertext.
  • Block Cipher (misal, AES): Memecah plaintext menjadi blok-blok berukuran tetap (misal, 128 bit). Setiap blok dienkripsi secara terpisah menggunakan kunci rahasia melalui beberapa putaran substitusi dan permutasi yang kompleks.

Integritas & Autentikasi dengan HMAC

Integritas dan autentikasi sering kali dicapai menggunakan fungsi hash dan kunci rahasia.

  • Fungsi Hash Kriptografis: Sebuah fungsi matematis yang mengambil input dengan panjang sembarang dan menghasilkan output (hash) dengan panjang tetap. Properti pentingnya:
    • One-way: Sangat sulit untuk menemukan input asli dari sebuah hash.
    • Collision-resistant: Sangat sulit untuk menemukan dua input berbeda yang menghasilkan hash yang sama.
  • HMAC (Hash-based Message Authentication Code):
    • Untuk Integritas: Pengirim menggabungkan pesan dengan kunci rahasia, lalu menghitung hash dari kombinasi tersebut. Hasil hash ini (disebut MAC atau tag) dikirim bersama pesan. Penerima melakukan perhitungan yang sama; jika hash-nya cocok, berarti pesan tidak diubah.
    • Untuk Autentikasi: Karena hanya pihak yang memiliki kunci rahasia yang dapat menghasilkan MAC yang benar, validitas MAC juga membuktikan bahwa pesan tersebut benar-benar berasal dari pengirim yang sah.
  • Mencegah Replay Attack dengan Nonce: Seorang penyerang bisa saja merekam sebuah pesan dan MAC-nya yang sah, lalu mengirimkannya kembali di lain waktu (replay attack). Untuk mencegah ini, digunakan Nonce (number used once), yaitu sebuah nilai acak yang dikirim sebagai “tantangan”. Pengirim harus menyertakan nonce ini dalam perhitungan HMAC-nya. Karena nonce selalu baru untuk setiap sesi, MAC yang dihasilkan pun selalu baru, membuat MAC yang direkam menjadi tidak valid.

Studi Kasus: Transport Layer Security (TLS/SSL)

TLS (penerus SSL) adalah protokol keamanan yang paling banyak digunakan saat ini (misalnya, untuk HTTPS). TLS secara cerdas menggunakan pendekatan hybrid untuk mendapatkan yang terbaik dari kedua dunia kriptografi.

  • Proses TLS Handshake (Disederhanakan):
    1. Autentikasi & Pertukaran Kunci (Asimetris): Klien dan server menggunakan kriptografi asimetris di awal. Server mengirimkan sertifikat digital-nya (yang berisi public key-nya) kepada klien. Klien memverifikasi sertifikat ini. Kemudian, klien membuat sebuah kunci rahasia sementara, mengenkripsinya dengan public key server, dan mengirimkannya.
    2. Pembuatan Kunci Sesi (Simetris): Hanya server yang dapat mendekripsi kunci rahasia sementara tersebut menggunakan private key-nya. Sekarang, baik klien maupun server sama-sama memiliki rahasia yang sama. Mereka menggunakan rahasia ini untuk menghasilkan satu set kunci sesi simetris yang baru.
    3. Komunikasi Aman: Semua komunikasi data selanjutnya dienkripsi dan diautentikasi menggunakan kunci sesi simetris yang cepat ini.

Dengan cara ini, proses pertukaran kunci yang rumit dan lambat hanya dilakukan sekali di awal, sementara transfer data utama berjalan dengan cepat dan aman.

Summary

  • Komunikasi aman membutuhkan tiga pilar: Kerahasiaan (hanya pihak berwenang yang bisa membaca), Integritas (data tidak diubah), dan Autentikasi (identitas pihak terverifikasi).
  • Kriptografi Simetris (satu kunci) sangat cepat dan efisien untuk enkripsi (dengan AES) dan autentikasi (dengan HMAC), namun memiliki kelemahan dalam hal distribusi kunci yang aman.
  • TLS/SSL adalah solusi praktis yang menggunakan pendekatan hybrid: Kriptografi Asimetris (dua kunci) digunakan di awal untuk proses autentikasi server dan pertukaran kunci rahasia secara aman. Setelah itu, komunikasi data utama dienkripsi menggunakan kunci sesi Simetris yang cepat dan baru dibuat.

Graph View

Backlinks