Simplified DES

Simplified DES atau S-DES adalah kriptografi yang di desain untuk tujuan edukasi, untuk membantu siswa/mahasiswa mempelajari tentang teknik kriptografi modern. S-DES mempunyai properti dan struktur yang sama seperti DES namun telah disederhanakan sehingga lebih mudah untuk melakukan perhitungan enkripsi dan dekripsi menggunakan pensil dan buku. Setelah mempelajari S-DES maka kita akan mempunyai bayangan yang mudah terhadap kriptografi DES dan block cipher yang lainnya.

Blok Diagram S-DES

DES sendiri adalah sebuah algoritma enkripsi blok dengan kunci simetrik dengan ukuran blok 64-bit dan ukuran kunci 56-bit. DES untuk saat ini sudah dianggap tidak aman lagi. Penyebab utamanya adalah ukuran kuncinya yang sangat pendek (56-bit). DES mempunyai potensi kelemahan terhadap exhaustive key search attack/brute force attack karena panjang kunci yang relatif pendek (hanya 56-bit). Sejak beberapa tahun yang lalu DES telah digantikan oleh Advanced Encryption Standard (AES).

SIMPLIFIED DES (S-DES)

• Block input (plaintext)     : 8-bit
• Block output (ciphertext) : 8-bit
• Panjang Kunci (Key)       : 10-bit
• Round key di-generate dengan permutasi dan left shift
• Enkripsi : Initial Permutation (IP),  Round Function (\(f_{K}\)), Switch Half (SW)
• Dekripsi : sama dengan enkripsi hanya urutan memasukkan Round Key dibalik

Algoritma S-DES menggunakan 5 (lima) buah fungsi : Initial Permutation (IP), Fungsi Kompleks  - \(f_{K}\) (Operasi Ekpand/Permutasi, Xor, Substitusi), Switch (SW), dan Invers Initial Permutation (\(IP^{-1}\)).

OPERASI-OPERASI PADA S-DES.

1. OPERASI PEMBANGKITAN KUNCI

Blok Diagram Key Generation S-DES

    a.  P10 (Permutasi)

         Input    : 1, 2, 3, 4, 5,  6, 7,  8,  9, 10

         Output : 3, 5, 2, 7, 4, 10, 1, 9,  8,  6

    b.  LS-1 (Left Shift 1 Posisi)

         Input    : 1, 2, 3, 4, 5

         Output : 2, 3, 4, 5, 1

    c.  P8 (Pemilihan dan Permutasi)

        Input    : 1, 2, 3, 4, 5,  6, 7,  8,  9, 10

        Output : 6, 3, 7, 4, 8, 5, 10, 9

    d.  LS-2 (Left Shift 2 Posisi)

         Input    : 1, 2, 3, 4, 5

        Output : 3, 4, 5, 1, 2

2. OPERASI ENKRIPSI

    a.  IP (Initial Permutation)

Blok Diagram Enkripsi S-DES

           

        Input    : 1, 2, 3, 4, 5,  6, 7,  8

         Output : 2, 6, 3, 1, 4,  8, 5,  7

    b.  E/P (Expand dan Permutate)

         Input    : 1, 2, 3, 4

        Output : 4, 1, 2, 3, 2,  3, 4,  1

    c. XOR (\(E/P\oplus K_{1}\))

    d.  S-Box (Substitution Box)

Matriks Substitusi S-Box S-DES

        S-Box adalah sebuah matriks substitusi. Kita menggunakan input untuk memilih
        baris-kolom dan nilai pada baris-kolom yang terpilih adalah outputnya.

        Input    : 4-bit (\(bit_{1}, bit_{2}, bit_{3}, bit_{4}\))

                      \(bit_{1}, bit_{4}\) untuk menentukan baris

                      \(bit_{2}, bit_{3}\) untuk menentukan kolom

        Output : 2-bit (diambil dari matriks substitusi yg baris-kolomnya terpilih).

    e.  P4 (Permutasi)

         Input    : 1, 2, 3, 4

         Output : 2, 4, 3, 1

    f.  XOR (Output IP-Left 4 bit XOR Output P4)

    g.  SW (Switch antara Output XOR dengan Output IP-Right)

    h.  \(IP^{-1}\) (Invers Initial Permutation)
         Input    : 1, 2, 3, 4, 5,  6, 7,  8

         Output : 4, 1, 3, 5, 7,  2, 8,  6

3.  OPERASI DESKRIPSI

• Merupakan kebalikan dari Operasi Enkripsi di atas, dengan menggunakan kunci yang sama hanya urutan memasukkan kunci dibalik.

Berikut adalah contoh Simplified Data Encryption Standard (S-DES) dari Buku William Stalling :

• Enkripsi.

• Dekripsi.

Kita bandingkan hasilnya dengan Simplified DES dari Library Sage sebagai berikut :

Berikut cara mencari Invers Permutasi dengan library Sage:

PERBANDINGAN S-DES DAN DES

No	S-DES	DES
1	8-bits block plaintext	64-bits block plaintext
2	10-bits key	56-bits key
3	2 x 8-bits round key	16 x 48-bits round key
4	IP 8-bits	IP 64-bits
5	F operate on 4-bits	F operate on 32-bits
6	2 S-Boxes	8 S-Boxes
7	2 rounds	16 rounds
8	\(C=IP^{-1}(fK_{2}(SW(fK_{1}(IP(P)))))\)	\(C=IP^{-1}(fK_{16}(SW(fK_{15}(SW(...(fK_{1}(IP(P))))))))\)