KEAMANAN DATA DAN METODA ENKRIPSI

Oleh: Budi Sukmawan, Jan. 1998

Aspek keamanan data sebenarya meliputi banyak hal yang saling berkaitan, tetapi khusus dalam tulisan ini penulis akan membahas tentang metoda enkripsi dan keamanan proteksi data pada beberapa program-program aplikasi umum. Hampir semua program aplikasi seperti MS Word, WordPerfect, Excel, PKZip menyediakan fasilitas proteksi data dengan pem-password-an, tapi sebenarnya fasilitas ini mudah untuk dibongkar. Bahkan program khusus proteksi data seperti Norton Diskreet (mungkin sekarang sudah jarang digunakan) yang memproteksi data dengan metoda DES ataupun metoda "proprietary" yang lebih cepat, sebenarnya sangat tidak aman. Metoda DES yang digunakan mempunyai kesalahan dalam implementasinya yang sangat mengurangi keefektipan dari metoda tersebut. Walaupun dapat menerima password sampai 40 karakter, karakter ini kemudian diubah menjadi huruf besar semua dan kemudian di-reduce menjadi 8 karakter. Hal ini menyebabkan pengurangan yang sangat besar terhadap kemungkinan jumlah kunci enkripsi, sehingga tidak hanya terbatasnya jumlah password yang mungkin, tetapi juga ada sejumlah besar kunci yang equivalen yang dapat digunakan untuk mendekrip file. Sebagai contoh file yang dienkrip dengan kunci 'xxxxxxx' dapat didekrip dengan 'xxxxxx', 'xxxxyy', 'yyyyxx'. PC Tools (mungkin ini juga sudah sulit ditemukan) adalah contoh lain paket software yang menyediakan fasilitas proteksi data yang sangat tidak aman. Implementasi DES pada program ini mengurangi 'round' pada DES yang seharusnya 16 menjadi 2, yang membuatnya sangat mudah untuk dibongkar.

Beberapa program akan secara otomatis membongkar proteksi program aplikasi seperti MS Word, Excel, Word Perfect, PKZip 2.x, Quattro Pro, dll dengan sangat mudah, bahkan ada program yang menambahkan 'delay loop' sehingga seolah-olah program tersebut sedang bekerja keras membongkar password. Salah satu perusahaan tersebut adalah Access Data (http://www.accessdata.com), mereka membuat software yang dapat membongkar WordPerfect (versi 4.2-6.1, enkripsi 'regular' atau 'enhanced', Microsoft Word (versi 2.0-6.1), Microsoft Excel (semua versi termasuk versi Macintosh), Lotus 1-2-3 (semua versi), Quattro Pro, Paradox, Pkzip, Norton's Diskreet (baik metoda DES maupun 'proprietary'), Novell NetWare (versions 3.x-4.x), dll. Access Data menyediakan program demo yang dapat memecahkan password sampai 10 karakter. Untuk mendapatkannya coba ftp site-nya di ftp.accessdata.com pada directory /pub/demo. Penulis sendiri telah mencoba program demo pembongkar passwordnya (untuk WordPerfect) yang jalan pada Windows 95, tetapi sayang hanya dapat menampilkan jumlah karakter yang digunakan pada password kita. Penulis juga telah melihat ada program lokal berbasis DOS yang dapat membongkar password Word 6.0/7.0. Alasan utama kurang baiknya proteksi dari program-program diatas adalah mungkin untuk mendapatkan izin ekspor dari pemerintah Amerika Serikat dengan mudah, karena di sana untuk mengekspor program enkripsi yang kuat memerlukan izin yang ketat dari pemerintah. Dan mengekspor program enkripsi sama dengan mengekspor amunisi sehingga sangat dibatasi bahkan dikenai hukuman bagi yang melanggarnya. Contoh klasik adalah apa yang menimpa Philip Zimmermann yang diadili karena program PGP yang ia buat dan menyebar ke seluruh dunia.

Untuk proteksi data yang cukup penting tidak ada jalan lain selain menggunakan program khusus proteksi/enkripsi data. Saat ini telah banyak beredar program khusus proteksi data baik freeware, shareware, maupun komersial yang sangat baik. Pada umumnya program tersebut tidak hanya menyediakan satu metoda saja, tetapi beberapa jenis sehingga kita dapat memilih yang menurut kita paling aman. Contoh program tesebut yang penulis ketahui seperti :

• BFA 97 (Blowfish Advanced 97) yang menyediakan metoda ekripsi : Blowfish, Idea, Triple DES, GOST, Cobra128, PC-1 (RC4 compatible), dan Twofish. Program demo dari paket ini menyediakan pem-password-an hanya sampai 5 huruf. Selain itu paket ini menyediakan fasilitas 'disk key' yaitu kunci pada disket, sehingga kita tidak perlu mengingat-ingat password. Tetapi dengan cara 'disk key' ini ada masalah yaitu bila disketnya rusak atau hilang maka kita akan kehilangan semua data kita.
• Kremlin yang menyediakan proteksi data Blowfish, Idea, DES/Triple DES, dll.
• F-Secure yang menyedikan metoda proteksi Blowfish, RSA, DES/Triple DES dan RC4. Produk ini dirancang untuk sistem jaringan.
• Cryptext merupakan freeware, extension Windows 95/NT shell yang yang menggunakan RC4 untuk mengenkripsi file yang menggunakan kunci 160 bit yang dihasilkan dari digest SHA terhadap password yang kita masukkan.
• PGP, merupakan program enkripsi sistem kunci publik (asimetrik) dan biasanya digunakan untuk untuk enkripsi e-mail, tetapi dapat juga digunakan untuk enkripsi konvensional (simetrik). PGP menggunakan RSA sebagai sistem kunci publik dan Idea sebagai metoda enkripsi simetrik dan MD5 untuk message digest. PGP merupakan freeware tersedia untuk DOS (versi 2.6.x, tersedia beserta source programnya) dan Windows 95/NT (versi 5.x).
• Pegwit, seperti PGP merupakan program ekripsi sistem kunci publik, walaupun masih sangat sederhana (versi 8.71). Pegwit menggunakan Elliptic Curve untuk sistem kunci public dan Square untuk enkripsi simetrik dan SHA-1 untuk message digest. Pegwit tersedia untuk DOS (16 dan 32 bit) dan menyertakan juga source programnya.
• Selain itu juga terdapat program untuk enkripsi 'on the fly'/'real time' yang dapat mengenkripsi harddisk, partisi, atau suatu direktori tertentu secara transparan. Dengan cara ini kita tidak perlu memilih satu persatu file yang akan kita enkrip, tetapi program yang akan melaksanakannya. Salah satu contoh jenis ini adalah Norton Your Eyes Only, yang menggunakan metoda enkripsi Blowfish. Contoh lain adalah ScramDisk (versi 2.02) yang dapat digunakan untuk Windows 95/98, program ini merupakan program bebas dan tersedia beserta source programnya (http://www.hertreg.ac.uk/ss/). Scramdisk menyediakan beberapa metoda enkripsi seperti Blowfish, Tea, Idea, DES, SquareWindows NT bahkan sudah menyediakan fasilitas mengenkrip , Misty dan Triple DES 168 bit. Microsoft 5.0 yang akan datang direktori dengan menggunakan metoda DES.

Lalu bagaimana dengan program enkripsi produk lokal ?. Sampai saat ini penulis memperhatikan telah banyak program proteksi data yang telah diterbitkan pada majalah Mikrodata ataupun Antivirus, tetapi jarang sekali yang cukup baik sehingga dapat dipercaya untuk melindungi data yang cukup penting. Sebagai contoh penulis akan membahas program Multilevel Random Encryption versi 1.4 (pada Antivirus no. 5) yang menurut penulisnya menggunakan proteksi ganda dengan triple covery (?) dengan langkah-langkah overdosis (?), mempunyai kelebihan dan sekuritas tinggi (?), kunci covery dapat diganti sesuka anda, sehingga pembuat MRE sendiri tidak dapat memecahkanya (?). Lalu coba kita analisa bersama-sama, program ini mempunyai satu kunci yang di-hard coded di tubuh program kemudian satu kunci lagi yang dipilih secara random dari random generator standar, yang fatalnya kunci ini juga disimpan didalam hasil enkripsi. Plaintext dioperasikan (XOR) dengan kedua kunci ini dan data dibolak balik dalam 6 byte blok menghasilkan ciphertext. Dengan mengengkrip data dengan kunci yang sama saja sudah jelas akan dihasilkan data yang sama, contohnya karakter ASCII 52 akan menjadi karakter ASCII 235, maka dibagian manapun pada data karakter ASCII 52 akan tetap menjadi karakter ASCII 235, ini merupakan suatu cara untuk membongkar file hasil enkripsi. Kesalahan fatal lain adalah menyertakan password pada data hasil enkripsi sehingga dengan mudah dapat dicari passwordnya. Sehingga dengan logika sangat sederhana saja sudah dapat membongkar program ini. Penulis juga telah membuat program yang sangat sederhana untuk mencari password dari data yang telah diproteksi dengan program ini, seperti dapat dilihat pada listing (MREBR.PAS) dalam mrebr.zip.

Terlepas dari aman atau tidak, penulis sangat menghargai kreatifitas programmer-programmer di negara kita, sehingga penulis selalu tertarik jika ada artikel tentang program proteksi data di majalah ini, meskipun (sekali lagi) sangat jarang metoda-metoda tersebut dapat memberikan proteksi yang baik terhadap data kita. Meskipun hanya sebagai kegiatan sampingan, saat ini penulis telah mengumpulkan beberapa metoda enkripsi yang sudah diakui keampuhannya (kebanyakan sumbernya dalam bahasa C) dan mem 'port' nya ke dalam bahasa Pascal/Delphi dan bila redaksi Antivirus berkenan maka penulis akan membahasnya pada beberapa tulisan yang akan datang. Alasan penulis mem-port ke Delphi karena kebanyakan rutin-rutin tersebut ditulis dengan bahasa C dan sedikit sekali dari rutin-rutin yang tersedia bagi programmer Delphi. Walaupun paling tidak ada satu site (TSM Inc, http://crypto-central.com/index.html) yang menyediakan komponen cryptography (Blowfish, DES, RC6, Twofish, RSA, Eliptic Curve, SHA) untuk Delphi/C++ Builder, tetapi komponen tersebut tidak disertai source dan bila ingin disertai source harus membelinya dengan harga kurang lebih US $100 per komponen. Metoda-metoda yang telah berhasil di-port diantaranya yang klasik seperti DES dan modifikasinya Triple DES, metoda-metoda yang lebih modern seperti GOST (Russian DES), Blowfish, RC2, RC4, RC5, Idea, Safer, MDS-SHS, Square. Juga penulis masih dalam proses mem-port metoda mutakhir yang ikut kontes AES (Advances Encryption Standard) yang akan digunakan sebagai standar pada dekade mendatang, seperti Twofish, RC6, Safer+ dan Mars. (Sebagai informasi sampai tanggal 20 Agustus 1998 ada 15 kandidat, yaitu : Cast-256, Crypton, Deal, DFC, E2, Frog, HPC, Loki97, Magenta, Mars, RC6, Rijndael, Safer+, Serpent dan Twofish). Selain itu ada metoda 'secure hash' seperti MD5 dan SHA, 'secure pseudo random number generator' seperti pada PGP (ANSI X9.17), peggunaan SHA-1 untuk random number generator dan George Marsaglia's the mother of all random number generators . Juga mungkin suatu saat metoda public key cryptosystem, tetapi penulis tidak terlalu yakin akan hal ini sebab metoda ini cukup rumit dan memerlukan kode program yang cukup panjang, karena melibatkan perhitungan dengan bilangan integer yang sangat besar. Meskipun demikian paling tidak penulis telah mem-port salah satu metoda publik key ini yaitu Elliptic Curve (Elliptic Curve Crypto version 2.1 dari Mike Rosing), meskipun belum sempat di-debug dan dites, karena kemudian penulis menemukan sistem yang lebih lengkap yaitu pada Pegwit 8.71 oleh George Barwood. Dan terakhir penulis juga menemukan rutin-rutin enkripsi yang ditulis oleh David Barton (http://sunsite.icm.edu.pl/delphi/ atau http://web.ukonline.co.uk/david.w32/delphi.html) tetapi rutin-rutin ini tampaknya kurang dioptimasi dengan baik sehingga performancenya kurang baik (cek site tersebut mungkin sudah ada perbaikan), bahkan untuk rutin Blowfish sangat lambat. Sebagai perbandingan penulis mengadakan test kecepatan, yang dilakukan pada Pentium Pro 200 dengan RAM 64MB dan sistem operasi Windows NT 4.0 (SR3), untuk mengenkrip 5MB data (kecuali Blowfish dari David Barton 1 MB) yang dikompile dengan Delphi 4.0 dan hasilnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Dari tabel di atas terlihat performance dari metoda-metoda ekripsi yang telah di-port ke dalam Delphi rata-rata cukup baik bila di-optimize dengan benar, bahkan ada diantaranya yang lebih cepat (dicompile dengan Delphi 3.0, dengan directive {$O+;$R-;$Q-}) dibandingkan rutin C-nya yang dicompile dengan Borland C/C++ 5.2 (BCC32 dari Borland C++ Builder, dengan option optimize for speed,-O2), contohnya adalah Blowfish dan RC4. Faktor penting dalam optimasi dengan Delphi 32 bit (Delphi 2.x, 3.x, 4.0 tampaknya menggunakan metoda optimasi yang sama) adalah penggunaan variabel 32 bit (Integer/LongInt/LongWord), karena tampaknya Delphi ini dioptimasikan untuk operasi 32 bit. Contohnya adalah rutin Idea yang menggunakan beberapa variabel Word (16 bit) dalam proses ciphernya, ketika penulis mengganti variabel-variabel ini dengan Integer dan me-mask beberapa operasi yang perlu sehingga hasilnya masih dalam kisaran Word, akan meningkatkan performance kurang lebih 40%. Demikian juga dengan RC4 yang dalam tabel permutasinya menggunakan type Byte (8 bit) penulis mengganti dengan Integer, kecepatannya meningkat drastis. Walaupun demikian, dengan cara ini terjadi peningkatkan overhead penggunaan memori, seperti pada RC4 dari tabel 256 byte menjadi 256*4 = 1024 byte. Tetapi karena kita memakainya untuk implementasi software saja dan saat ini harga memori cukup murah jadi tidak terlalu menjadi masalah. Faktor lain dalam optimasi adalah menghindari pemanggilan fungsi/procedure dalam blok enkripsi utama, karena pemanggilan fungsi/procedure akan menyebabkan overhead yang sangat besar. Hal lain yang perlu dihidari adalah penggunaan loop (for, while, repeat) sehingga memungkinkan kode program dieksekusi secara paralel, terutama pada prosesor superscalar seperti Pentium atau yang lebih baru. Hal utama yang perlu diperhatikan dalam melakukan optimasi adalah selalu membandingkan hasilnya dengan 'test vector' baku yang biasanya disertakan oleh pembuatnya, dengan demikian kita yakin bahwa implementasi kita terhadap metoda cipher tersebut adalah benar.

Dari pengamatan penulis kekuatan dari metoda-metoda enkripsi adalah pada kunci (dari password yang kita masukkan) sehingga walaupun algoritma metoda tersebut telah tersebar luas orang tidak akan dapat membongkar data tanpa kunci yang tepat. Walaupun tentunya untuk menemukan metoda tersebut diperlukan teori matematika yang cukup rumit. Tetapi intinya disini ialah bagaimana kita mengimplementasikan metoda-metoda yang telah diakui keampuhannya tersebut didalam aplikasi kita sehingga dapat meningkatkan keamanan dari aplikasi yang kita buat.

Memang untuk membuat suatu metoda enkripsi yang sangat kuat (tidak dapat dibongkar) adalah cukup sulit. Ada satu peraturan tidak tertulis dalam dunia cryptography bahwa untuk dapat membuat metoda enkripsi yang baik orang harus menjadi cryptanalysis (menganalisa suatu metoda enkripsi atau mungkin membongkarnya) terlebih dahulu. Salah satu contohnya adalah Bruce Schneier pengarang buku Applied Crypthography yang telah menciptakan metoda Blowfish dan yang terbaru Twofish. Bruce Schneier (dan sejawatnya di Counterpane) telah banyak menganalisa metoda-metoda seperti 3-Way, Cast, Cmea, RC2, RC5, Tea, Orix, dll dan terbukti metoda yang ia buat yaitu Blowfish (yang operasi ciphernya cukup sederhana bila dibandingkan dengan DES misalnya) sampai saat ini dianggap salah satu yang terbaik dan tidak bisa dibongkar dan juga sangat cepat. Bahkan untuk menciptakan Twofish ia dan timnya di Counterpane menghabiskan waktu ribuan jam untuk menganalisanya dan sampai saat-saat terakhir batas waktu penyerahan untuk AES (15 Juni 1998) ia terus menganalisisnya dan menurutnya sampai saat inipun ia masih terus menganalisis Twofish untuk menemukan kelemahannya.

Bila ada diantara pembaca yang ingin mempelajari metoda-metoda cryptography lebih dalam, sebagai permulaan ada beberapa site di Internet yang menyediakan 'link' ke situs-situs cryptography seperti :

Counterpane, http://www.counterpane.com

Cryptography and Encryption, http://www.isse.gmu.edu/~njohnson/Security/crypto.htm

Tom Dunigan's Security page, http://www.epm.ornl.gov/~dunigan/security.html

Delphi Security component, http://crypto-central.com/index.html

Dan banyak lagi, pembaca bisa menggunakan search engine untuk mencari site-site lain.

Dan juga beberapa ftp site yang menyediakan source program (kebanyakan dalam bahasa C/C++) seperti di :

- ftp://ftp.funet.fi/pub/crypt/cryptography/libs/

- ftp://ftp.hacktic.nl/pub/replay/pub/crypto/LIBS/

- ftp://idea.sec.dsi.unimi.it/pub/security/crypt/code

- ftp://ftp.psy.uq.oz.au/pub/Crypto/

- ftp://ftp.ox.ac.uk/pub/crypto/

FTP site ini semuanya terletak diluar Amerika Serikat/Canada sehingga bila men-down-load-nya kita tidak melanggar aturan larangan ekspor software enkripsi dari pemerintah Amerika Serikat.

Juga beberapa newsgroup yang dapat dibaca, walaupun penulis belum pernah mencobanya dan tidak mengetahui apakah ada provider yang menyediakannya.

Dan tentunya dengan mempelajari beberapa buku tentang cryptography akan sangat baik, walaupun tampaknya agak sulit mendapat buku demikian di negara kita.

Perlu juga diketahui bahwa ada diantara metoda-metoda enkripsi tersebut yang dipatenkan seperti Idea, Seal, RC5, RC6, Mars atau mungkin tidak diperdagangkan/disebarkan secara bebas (trade secret) seperti RC2, RC4. Dan ada juga yang bebas digunakan seperti Blowfish, Twofish, Sapphire II, Diamond II, 3-Way, Safer, Cast-256, dll., walaupun tentu saja secara etika kita harus tetap mencantumkan pembuatnya/penciptanya pada program kita.

Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini ada manfaatnya bagi pembaca majalah Antivirus sekalian.

Referensi :

1. Antivirus Media No. 5

2. Eric Bach, dkk, Cryptograhy-FAQ.

3. Peter C.Gutmann, SFS Version 1.20 Document.

4. Bruce Schneier, Applied Cryptography : Protocols, Algorithms, and Source Code in C, 2nd Edition

5. Philip Zimmermann, PGP 2.6.2 User Guide.

6. Berbagai site di Internet.

Catatan: beberapa link dari halaman ini mungkin sudah berubah