Keamanan sistem kripto

Saat ini saya sedang mencoba menggali mengenai apa saja syarat-syarat yg harus dipenuhi agar sebuah sistem kripto ‘aman’? Bingung juga…, karena sumber (textbook atau paper) yg berbeda seringkali mendaftar syarat-syarat yg berbeda. Karena bingung, maka saya coba tulis di sini saja. Barangkali ada pembaca yg dapat memberikan petunjuk .

Trus, karena belum nemu kriteria, maka saya akan mulai dulu dengan menuliskan apa yg dimaksudkan dengan ‘aman’ dalam konteks sistem kripto.

Mengenai keamanan sistem kripto, kita dapat memahaminya dengan merujuk pada ide-ide Shannon mengenai keamanan sistem kripto (dipublikasikan dalam Communication Theory of Secrecy Systems, 1949). Menurut Shannon, ada tiga macam keamanan dalam sistem kripto:

1. Keamanan secara komputasional (computational security). Ukuran keamanan ini menyatakan seberapa besar upaya/effort komputasi yang diperlukan untuk memecahkan suatu sistem kripto. Persisnya, kita menyatakan sebuah sistem kripto aman secara komputasional jika algoritma terbaik (paling efisien) untuk membongkarnya memerlukan sedikitnya sejumlah N operasi, dengan N merupakan bilangan yang sangat besar. Masalah dalam definisi ini adalah: sangat sulit menemukan algoritma terbaik ataupun membuktikan bahwa suatu algoritma merupakan algoritma terbaik. Dalam praktek, peneliti menyatakan keamanan komputasional sistem kripto hanya terhadap berbagai tipe serangan tertentu.
2. Provable security. Yaitu membuktikan keamanan dengan cara mereduksi problem keamanan ini ke dalam problem lain. Dengan kata lain, kita harus menunjukkan bahwa: jika suatu sistem kripto berhasil dipecahkan dengan suatu cara, maka problem lain (yg berdasarkan kajian yg kokoh telah dinyatakan sulit utk dipecahkan) juga dapat dipercahkan. Jadi, ‘aman’ dlm pengertian ini adalah aman relatif terhadap problem lain, bukan aman secara absolut.
3. Unconditional security. Sistem kripto dinyatakan aman dalam pengertian ini jika tidak dapat dipecahkan meskipun dengan upaya dan sumber daya komputasi yg tidak terbatas.

Jadi, klaim keamanan sistem kripto harus menunjukkan dengan jelas tipe keamanannya. Karena terdapat berbagai jenis tipe serangan yg berbeda, maka keamanan (atau ketidakamanan) juga harus dinyatakan berdasarkan tipe serangan tersebut.

Misal: vigenere cipher (salah satu jenis cipher klasik) tidak aman secara komputasional terhadap ciphertext-only attack.

Sumber: Cryptography; Theory and Practice, Douglas Stinson

Good vs Bad Cryptography

Tidak sengaja nemu artikel lama dan menarik dari Bruce Schneier tentang kriptografi. Artikel ini memberikan beberapa panduan untuk membedakan algoritma kriptografi yang aman dan yang tidak. Singkatnya, Bruce memaparkan tanda-tanda apa saja yang membuat sebuah algoritma kriptografi layak untuk diragukan keamanannya. Artikel ini tampaknya ditulis oleh Bruce untuk menyikapi munculnya berbagai perangkat lunak kriptografi komersial yang memberikan klaim keamanan yang berlebihan. Berikut ini adalah beberapa hal (tidak semua saya tulis kembali) yang harus diperhatikan menurut Bruce (dengan beberapa komentar saya):

Pertama, kriptografi yg dibangun dengan metode matematika baru, misalnya chaos, neural-network dan cellular automata. Tiga hal ini memang belum lazim dipergunakan oleh komunitas kriptografi saat ini. Menurut saya: metode matematika baru seharusnya secara terbuka harus diterima oleh komunitas kriptografi dengan syarat algoritma tersebut harus dapat membuktikan klaim-klaim keamanannya berdasarkan beberapa kriteria yang telah dipergunakan oleh komunitas kriptografi. Penolakan terhadap metode matematikan baru tanpa kecuali dapat menghambat kemajuan riset kriptografi secara keseluruhan.

Kedua, proprietary cryptography. Yaitu algoritma kriptografi yang disembunyikan. Perusahaan yang memproduksinya menolak membuka algoritma kriptografi karena beberapa alasan, mungkin keamanan mungkin juga karena proses patent yang belum selesai. Apapun alasannya, kita harus menghindari produk kriptografi jenis ini. Menurut prinsip Kerckhoff, proses desain algoritma kriptografi harus mengasumsikan bahwa algoritma tersebut (termasuk kriteria-kriteria desainnya) terpublikasi, tidak dirahasiakan. There is no security by obscurity. Algoritma yang terpublikasi dapat dianalisa dan diuji oleh banyak pihak dalam komunitas kriptografi.

Ketiga, kunci yang sangat panjang. Beberapa contoh algoritma kunci simetrik yang dipaparkan Bruce menggunakan kunci 4096 bit, bahkan ada yg hingga satu juta bit! Panjang kunci dalam batas tertentu memang diperlukan dalam sistem kriptografi. Tujuannya adalah untuk membuat brute-force attack menjadi infeasible. Hitungan sederhana kebutuhan komputasi untuk brute-force attack menyatakan bahwa kunci 256-bit untuk symmetric-key cryptography dan 2048-bit untuk public-key cryptography. Membongkarnya dengan metode brute-force attack memerlukan waktu yang lebih panjang dari usia alam semesta. Jadi kunci yang lebih panjang dari ini sama sekali tidak berguna.

Keempat, klaim dengan OTP (one time pad). One time pad merupakan teknik enkripsi dengan menggunakan panjang kunci yang sama dengan panjang plaintext. Selanjutnya tiap karaker dari kunci ini dipergunakaan untuk me-masking tiap karakter plaintext (misal dengan XOR). Secara teori OTP bersifat provably secure (tidak ada teknik yang lebih efisien dari brute-force attack untuk membongkarnya). Namun teknik ini tidak dapat dipergunakan secara praktis, karena beberapa hal berikut:

• Panjang kunci bergantung pada panjang plaintext, sehingga jika plaintext sangat panjang maka kita juga perlu kunci yang sangat panjang. Secara praktis hal ini sangat menyulitkan proses distribusi kunci.
• One-time-pad bersifat provably secure jika dan hanya jika kunci yang dipergunakan benar-benar random artinya tidak boleh ada algoritma atau sistem yang dapat mereproduksi kunci tersebut. Secara praktis sangat sulit membuat atau menemukan truly random number generator.

Kelima, tidak ada bukti keamanan secara matematis. Ada dua kemungkinan untuk kasus ini, (1) ada bukti matematis yang sangat rinci dan kokoh yang tidak relevan dengan pembuktian keamanan sistem kriptografi, atau (2) bukti matematis palsu. Contoh yang dipaparkan bruce: sebuah produsen sistem kripto menjelaskan cara kerja dan tingkat keamanan OTP, kemudian produsen tersebut menyatakan bahwa algoritmanya memiliki perilaku yang serupa dengan OTP sehingga karena itu memiliki tingkat keamanan yang setara OTP. Kemudian dilanjutkan dengan serangkaian uji statistik untuk menunjukkan klaim tersebut. Menurut Bruce, cara pembuktian ini tidak valid dalam komunitas kriptografi

Artikel ini sangat penting bagi rekan-rekan yang sedang melakukan riset di bidang kriptografi, dan juga bagi kalangan praktisi yang akan mengimplementasikan sistem kriptografi dalam aplikasi-aplikasi yang mensyaratkan keamanan tinggi (misal: payment system, e-cash, settlement system dll)

Artikel lengkap dapat dilihat di sini.