Home arrow Programming arrow Proses Replikasi Data Enkripsi Antara Server Utama dan Firewall
This text will be replaced
Proses Replikasi Data Enkripsi Antara Server Utama dan Firewall PDF Print E-mail
Oleh: Irvanizam Zamanhuri   
Sunday, 17 September 2006

Image

* Staf Jurusan Matematika, FMIPA, Universitas Syiah Kuala, Mahasiswa S2 di Computer Science,  Fakultät für Informatik - Freie Universitàt Bozen, Italia.

Perkembangan teknologi komputer dan sistem informasi mengakibatkan makin besarnya masalah keamanan data. Komputer tidak menciptakan masalah itu sendiri, tetapi keuntungannya yang efektif memperluas jangkauan pengumpulan informasi. Makin banyak jumlah informasi yang dikumpulkan, terutama informasi yang bernilai tinggi, makin banyak pula pihak tertentu yang ingin menarik keuntungan untuk memiliki/mengetahuinya.

Kriptografi adalah salah satu teknik untuk menyelenggarakan sistem rahasia, sedangkan ilmu yang mempelajari tentang sistem rahasia disebut Kriptologi. Kriptografi digunakan untuk mengubah data ke dalam bentuk kode-kode tertentu, dengan tujuan data yang disimpan maupun yang ditransmisikan melalui jaringan, tidak dapat dibaca oleh siapapun kecuali oleh orang-orang yang berhak.
Tulisan ini mendiskripsikan proses replikasi dan metode pengamanan data dengan algoritma enkripsi antara server perantara (firewall) dan server utama serta mengimplementasikan dengan bahasa pemograman Pascal dan Assembly. Proses enkripsi dan dekripsi data diimpilementasikan dengan menggunakan bahasa pemograman assembly. Adapun teknik manipulasi data bit digunakan untuk mengimplementasikan algoritma enkripsi, dekripsi, dan checksum. Komposisi metode ini membentuk produk cipher heksadesimal dan dikirimkan melalui jaringan. Algoritma enkripsi dan checksum mengkonversikan masukan 64 bit yang disebut plaintext menjadi keluaran 64 bit yang disebut ciphertext dengan kunci tertentu. Proses replikasi data melibatkan checksum yang berfungsi sebagai pengontrol,  pengecek kevalidan, dan pendeteksi data yang termanipulasi yang dilakukan oleh controller yang bereplikasi setiap detiknya. Sebagai pelayanan dibuat realisasi proses replikasi data antara dua buah server basis data dan algoritma enkripsi dalam bentuk perangkat lunak.

Teknik Manipulasi Data Bit

Manipulasi data bit adalah pengolahan data dengan operasi logika tertentu untuk mengubah suatu bentuk data byte ke data byte yang lain. Operasi logika yang dilakukan oleh mikroprosesor adalah mengeset bit (bit set), mereset bit (bit reset), menginversi bit (bit invers), menggeser bit (bit shift), dan membandingkan byte (byte compare).

Teknik untuk melakukan manipulasi adalah teknik bit masking yaitu suatu teknik menganalisa bit-bit tertentu dengan satu bit penyaring  (masker byte). Byte penyaring adalah satu byte patokan untuk memeriksa atau menyaring byte data.

Mengeset Bit

Operasi mengeset bit (bit set) adalah operasi mengubah bit-bit tertentu sehingga bernilai satu apapun kondisi sebelumnya, “0” atau “1”. Oerator logika yang dipakai adalah “OR”. Operasi OR menghasilkan nol jika kedua operan nol dan akan menghasilkan satu jika salah satu operan adalah satu. Sesuai dengan persaman aljabar Boole “A+1=1” maka bit masker untuk mengest bit adalah “1”.

Tabel 1. Operasi OR
       A     
       B           A OR B    
       0
       0         0
       0       1         1
       1       0         1
       1       1         1
 
 
Mereset Bit

Operasi mereset bit (bit resetting) adalah operasi mengubah bit-bit tertentu sehingga bernilai nol apapun kondisi sebelumnya, “0” atau “1”. Operator logika yang dipakai adalah “AND”. Operasi AND menghasilkan satu jika kedua operan satu dan akan menghasilkan nol jika salah satu operan adalah nol. Sesuai dengan persamaan aljabar Boole “A * 0 = 0” maka bit masker untuk mereset bit adalah nol.

Tabel 2 Operasi AND

       A     
       B           A AND B    
       0
       0         0
       0       1         0
       1       0         0
       1       1         1
 

Menginversi Bit

Operasi menginversi bit (bit invers) adalah operasi membalik nilai bit-bit tertentu sehingga mempunyai nilai yang berlawanan dengan nilai sebelumnya. Logika yang dipakai adalah “XOR”, Jika XOR menghasilkan nol jika nilai kedua operan sama dan akan menghasilkan satu jika nilai kedua operan berbeda. Sesuai dengan persamaan Boole dari fungs logika XOR “Q=A B = A*~B+~A*B” maka bit masker untuk menginversi bit adalah satu.

Penjumlahan modulo k (k adalah bilangan bulat) mempunyai rumus umum sebagai berikut:

Image 


Sehingga operasi modulo 2 dapat ditulis sebagai berikut:

0  0 = 0 + 0 = 0

0  1 = 0 + 1 = 1

1  0 = 1 + 0 = 1

1  1 = (1+1) - 2 = 2 – 2 = 0

Tabel 2.3 Operasi XOR

       A     
       B           A XOR B    
       0
       0         0
       0       1         1
       1       0         1
       1       1         0
 

Mengeser Bit

Operasi menggeser bit (bit shifting) adalah operasi memindahkan atau merotasikan suatu bit-bit berurutan ke posisi sebelum atau sesudahnya.

Image

Proses Replikasi Data.

Keamanan merupakan faktor yang sangat penting dan harus ada di dalam sistem informasi. Proses replikasi tidak menjamin keamanan data di dalam server basis data. Hal ini diperlukan adanya firewall untuk memfilter data yang keluar/masuk dari sistem dalam upaya menghindari penduplikasian dan perusakan data.

Proses replikasi data akademik mempunyai dua langkah. Langkah pertama, mereplikasikan data-data chipertext (data yg tidak dapat dibaca) dari basis data firewall ke pengguna sistem (user interface) melalui proses dekripsi datanya. Langkah kedua, mereplikasikan data-data plaintext (data yang dapat dibaca) dari user interface ke basis data firewall dan server utama, melalui proses enkripsi data. Tahapan proses replikasi data dijelaskan melalui gambar.

 
Image 

Algoritma Enkripsi

Metode enkripsi adalah suatu metode manipulasi data dengan mengkodekan/ meyembunyikan data aslinya, sehingga data yang bisa dibaca dan dimengerti oleh siapapun (plainttext/cleartext) menjadi data yang tidak bisa dibaca dan dimengerti dengan jelas.

Perancangan program algoritma enkripsi dirancang dengan memperhatikan kerumitan pemecahan untuk mendeteksi alur programnya. Paket data masuk harus bertipe string. Jika data yang diinputkan bertipe integer atau date, maka data tersebut dikonversikan menjadi data bertipe string.

Pemilihan kata kunci sangat dibutuhkan pada implementasi algoritma enkripsi. Kunci yang rumit akan menjadikan algoritma enkripsi yang handal. Proses enkripsi data dilakukan melalui perkarakternya. Setiap karakter yang telah terenkripsi dan dilakukan manipulasi data bitnya lagi menjadi kata kunci selanjutnya. Kata kunci yang baru akan mendukung proses enkripsi karakter selanjutnya. Berikut potongan program algoritma enkripsi dengan menggunakan metode manipulasi data bit.
 
asm
    push eax  
    mov al,key1
    xor  mxor,al   // melakukan xor dengan key1
    pop  eax
    push eax    
    ror mxor,3   //melakukan geser ke kanan 3 x
    push eax  
    mov al,key2
    xor  mxor,al   // melakukan xor dengan key2
    pop  eax
    push eax    
    pop eax
    rol  mxor,2    //melakukan geser ke kiri 2 x
    ror  mxor,3    //melakukan geser ke kiri 3 x
    add  mxor,1    //Menambahkan 1
    xor  mxor,3    // melalukan xor dengan 3
end;
 
Listing 1. Program Manipulasi Data Bit Pada Algoritma Enkripsi 
 
Berikut program algoritma pembangkit key dengan menggunakan metode manipulasi data bit.
procedure createKey (mxor,m:byte;count:integer):string;
Var
    Key1,key2:byte;
Begin
   Key1:=m+6*mxor+47;
   Key2:=mxor+3*m+55;
   {melakukan operasi biner terhadap key1 & key2 untuk
   karakter ke 2 dst...}
   if count mod 2 =0 then
     asm
       ror  key1,3   //geser key1 ke kanan 3x
       push ebx
       mov  bl,key1  //memindahkan hasil rotate ke register bl
       xor  key2,2   //xor key2 gengan 2
       push eax
       mov  al,key2
       mov  key1,al  //memindahkan nilai register al ke key1
       mov  key2,bl  //memindahkan nilai tegister bl ke key2
       pop  eax
       pop  ebx
     end
   else
     asm
       rol  key1,3   //geser key1 ke kiri 3x
       xor  key2,3   //xor key2 gengan 3
     end;
end;
Listing 2. Program Manipulasi Data Bit Pada Algoritma Pembangkit Key
 

Algoritma enkripsi pada tulisan ini adalah mengenkripsikan data plaintext perkarakter dengan melibatkan perubahan key dari hasil data karakter enkripsi sebelumnya. Hasil enkripsi dalam bentuk data heksadesimal, yang dikonversikan dari data bertipe byte dari hasil teknik manipulasi data bit.

function encrypt(mfield :string): string;
var mtext:string;
    ret_str:string;
    has:array[1..100] of byte;
    count,max_text :integer;
    m,mxor,key,key1 :byte;
begin
mtext :=Trim(mfield);
max_text:=length(mtext);
count :=1;
key1:=3;
key2:=15;
while  count <= max_text do
begin
   m:=ord(mtext[count]);
  { untuk menampung nilai mxor dalam assembler}
   mxor:=m;
  
   // Listing program 1 ditampilkan disini
  
   { mxor menjadi variabel tambahan untuk key1 }
   has[count]:=mxor;
   createKey(mxor,m,count); // function pemanggil pembangkit key
   inc(count);
end;
ret_str:='';
count:=1;
{ prosedur mengkonversikan data byte ke heksadesimal }
while  count <= max_text do
begin
   m :=has[count];
   ret_str:=ret_str+inttohex(m,2);
   inc(count);
end;
encrypt:=ret_str;
end;
Listing 3. Program Algoritma Enkripsi

Algoritma Dekripsi

Algoritma dekripsi merupakan inversi dari algoritma enkripsi. Jika pada algoritma enkripsi dipakai  manipulasi data bit dengan metode menggeserkan semua bit sebanyak dua kali ke kiri, maka proses dekripsi harus menggunakan manipulasi data bit dengan metode menggeserkan bit sebanyak dua kali ke kanan.
 
Parameter yang diparsingkan ke dalam algoritma dekripsi bertipe string. Data masukkan adalah data dalam bentuk string dalam format heksadesimal. Maka langkah pertama yang dilakukan algoritma dekripsi adalah mengkonversikan kembali data format heksadesimal kedalam bentuk string. Dua buah karakter data enkripsi akan menjadi satu data string.

Function hexadesimalToStr (data:string):string;
Var
    mhigh_h,mlow_h:byte;
    j,maxLengthData,mhigh,mlow:integer; dataStr:string;
begin
maxLengthData:=length(data) div 2;
dataStr:=''; j:=0;
while j < maxLengthData do
begin
   mhigh:=data_encrypt[2*j+1];
   case mhigh of
     'A': mhigh_h:=160;
     'B': mhigh_h:=176;
     'C': mhigh_h:=192;
     'D': mhigh_h:=208;
     'E': mhigh_h:=224;
     'F': mhigh_h:=240;
   else
     val(mhigh,mhigh_h,code);
     mhigh_h:=mhigh_h*16;
   end;
   mlow:=data_encrypt[2*j+2];
   case mlow of
     'A': mlow_h:=10;
     'B': mlow_h:=11;
     'C': mlow_h:=12;
     'D': mlow_h:=13;
     'E': mlow_h:=14;
     'F': mlow_h:=15;
   else
     val(mlow,mlow_h,code);
   end;
   dataStr:=dataStr+chr(mhigh_h+mlow_h);
   inc(j);
end;

Listing 4. Program Konversi Data Heksadesimal ke Data String
 
end; 

 
Berikut program manipulasi data bit untuk algoritma dekripsi.

asm
    xor  mxor,3    // melalukan xor dengan 3
    dec  mxor    // Mengurangkan dengan 1
    rol  mxor,3    //melakukan geser ke kiri 3 x
    rol  mxor,2    //melakukan geser ke kanan 2 x
    push eax  
    mov al,key2
    xor  mxor,al   // melakukan xor dengan key2
    pop  eax
    push eax    
    pop eax
    rol mxor,3   //melakukan geser ke kiri 3 x
    push eax  
    mov al,key1
    xor  mxor,al   // melakukan xor dengan key1
    pop  eax
    push eax         
end;

Listing 5. Program Manipulasi Data Bit Pada Algoritma Dekripsi

Prosedur pembangkitan key untuk algoritma dekripsi adalah sama halnya pada algoritma enkripsi. Pemanggilan fungsi key dengan menampilkan prototype createKey(mxor,m:byte;count:integer) dalam prosedur dekripsi. Fungsi createKey mempunyai tiga parameter masing-masing parameter hasil proses manipulasi data bit, nilai konversi karakter dekripsi ke tipe byte, dan urutan karakter enkripsinya.

function decrypt(mfield :string): string;
var
  mtext:string;
  ret_str:string;
  has:array[1..100] of byte;
  count,max_text :integer;
  m,mxor,key,key1 :byte;
begin
hexadesimalToStr(mfield);
max_text:=length(hexadesimalToStr(mfield));
count :=1;
key1:=3;
key2:=15;
while  count <= max_text do
  begin
    charDecrypt:=ord(mtext[count]);
    { untuk menampung nilai mxor dalam assembler}
    mxor:=charDecrypt;
 
    // Listing program 4 ditampilkan disini
 
    decryptText:= decryptText+chr(charDecrypt);
    { function pemanggil pembangkit key }
    createKey(mxor,charDecrypt,count);
    inc(count);
  end;
decrypt:= decryptText;
end;
  Listing 6. Program Algoritma Dekripsi

Hasil Enkripsi

Setelah salah satu data KRS dikirimkan, semua data tersebut menjadi data enkripsi dalam tabel insert_nilai di firewall. Algoritma mengeluarkan data enkripsi yang sulit dimengerti oleh pengguna sistem. Hasil enkripsi data diperlihatkan pada tabel berikut.

Tabel 1. Hasil Enkripsi Salah Satu Data KRS

 DataPlaintext Chipertext 
 Kode Matakuliah
 MMT402EDC36C114BD2 
 Nilai A 5F
 NIM 98811102550319CFAF8AEA458DE25B
 Kelas  
 Jumlah SKS
 6A6 
 Bobot Nilai 066 
 Status  
 Semester 2001126A637EE8C 
 No. Pengguna User
 106 
 Hasil Chechsum
 5416F92604A477507BB2 
 

Penutup

Hasil enkripsi data menunjukkan bahwa pengkodean data menjadi data enkripsi dapat menghindari pemanipulasian dan perusakan data melalui jaringan dalam upaya melindungi basis data server utama.Selain itu, Teknik manipulasi data bit bisa juga digunakan untuk mengimplementasikan algoritma enkripsi, dekripsi, dan checksum.

Referensi

Bruce Schneier, Applied Cryptography – Second Edition, John Wiley & Sons, Inc, 1996

Budi Rahardjo.Keamanan Sistem Informasi Berbasis Internet, PTInsanIndonesia, 1998

Illik W., Elang, Keamanan Data 2 (Mikrodata Pilihan), PT. Elex Media Komputindo, Jakarta, 1995.

Setiawan, G.C, Mikro Komputer LS-Z80 Sebagai Pengendali Model Robot. Skripsi, Yokyakarta, 2000.
 
Prev   Next
Back