ASAL USUL ENIGMA
Pada tahun 1917 Edward Hugh Hebern mengembangkan sebuah mesin kriptografi dengan menggunakan piringan putar dengan setiap piringan menampilkan chiper substitusi. Ide tersebut banyak dikembangan oleh negara lainnya. Pada tahun 1918, Arthur Scherbius mempatenkan sebuah mesin chiper yang menggunakan rotor. Pada tahun 1925, Scherbius juga membeli hak paten mesin yang sama dari Dutchman Koch untuk mengamankan patennya sendiri. Kesepakatan akhirnya didapatkan pada tahun 1927.
Mesin Enigma pertama diperdagangkan pada tahun 1923 dengan nama Enigma A. Mesin tersebut masih berukuran besar dan memiliki bobot yang cukup berat. Mesin ini juga dilengkapi dengan papan ketik yang juga memiliki bobot yang cukup berat, sekitar 50kg. Enigma B diluncurkan tidak lama setelah Enigma A beredar dengan spesifikasi yang sama. Enigma C dikembangkan dengan mendapatkan ide dari kerabat Scherbius, Willy Korn. Pengambangan dilakukan pada bagian pemamtul sehingga mesin tersebut dapat berukuran lebih kecil dan ringan. Tahun 1927 dikeluarkan Enigma D dengan mengganti papan ketik dengan panel lampu sehingga lebih praktis. Enigma D ini juga diperdagangkan dengan berbagai versi dan diperjualbelikan di Eropa untuk keperluan militer dan diplomatik.
Beberapa mata – mata masih dapat memecahkan kode enigma tersebut. Pemecah kode dari Inggris berhasil memecahkan kode enigma Spayol yang dioperasikan tanpa papan panel. Jepang juga menggunakan enigma versi T yang dikenal juga dengan nama enigma Tirpiz yang merupakan adaptasi dari enigma versi K. Jepang juga mengembangkan enigma sendiri dengan meletakkan mesin rotor secara horizontal.
Mesin Enigma Versi Militer
Tahun 1926, Jerman membeli mesin enigma untuk keperluan militer. Pada tahun 1928, Wehrmacht, Jerman Abwehr dan Luftwaffe membeli enigma versi mereka sendiri, enigma G yang dikenal dengan enigma Zahlwerk. Model ini memiliki kotak gigi yang berfungsi untuk memajukan rotor dan reflektor berputar. Mesin ini tidak dilengkapi papan steker, akan tetapi Wehrmacht memperbaharui mesin denga menambahkan papan steker dan mekanisme pemajuan rotor yang berbeda. Mesin ini kemudian diberi nama enigma I yang lebih dikenal dengan nama enigma wehrmacht. Pada awalnya mesin ini hanya memiliki 3 rotor, tahun 1939, mereka melengkapi mesin tersebut dengan 5 rotor.
Tahun 1934, angkatan laut Jerman mengadaptasi model ini dengan memperbanyak komponen rotor menjadi 8 buah. Tahun 1941, Abwehr menyatakan bahwa mwsin ini tidak dapat dipecahkan. Pada permulaan tahun 1942, model 4 rotor yang terkenal, M4, diperkenalkan di Kriegsmarine.
Pemecah Kode
Marian Rejewski, Henryk Zygalski dan Jerzy Rozicki berhasil memecahkan kode enigma dan mengembangkan mesin elektronis yang dinamakan Bombe untuk mempercepat proses pemechan kode. Ada 2 cela keamanan pada prosedur enigma Jerman, yaitu pengaturan awal yang sama dan penyandian 2 kali kunci pesan. 2 ketentuan tersebut merupakan cela yang dapat digunakan untuk melakukan kriptalisis. Tahun 1939, biro tersebut tidak dapat memecahkan kode enigma lagi dikarenakan terus ditingkatkannya perancangan mesin dan prosedur – prosedurnya.
Bletchley Park
Pemerintah dan sekolah penyadian di Bletchley Park awalnya memecahkan kode secara manual. Agustus 1940, Alan Turing dan Gordon Welchman merancang mesin Bombe yang merupakan alat mekanik elektronis dan dapat bekerja pada semua prinsip enigma yang ada. Pada awal tahun 1942, mesin 4 rotor yang dikenal dengan “SHARK” diperkenalkan di Kriegsmarine dan mempersulit Bletchley Park untuk memecahkan kodenya. Beberapa bulan kemudian, Bletchley Park berhasil mengembangkan mesin Bombe untuk memecahkan kode mesin enigma 4 rotor.
KOMPONEN MESIN ENIGMA
Mesin Enigma terdiri dari 5 komponen utama, yaitu :
# Rotor –> bagian terpenting dari enigma. Berdiameter sekitar 10cm berupa piringan yang terbuat dari karet yang keras dengan deretan kuningan yang berisi pin – pin yang menonjol yang berbentuk bundar. Sebuah rotor menunjukkan sebuah enkripsi yang sederhana, 1 huruf di enkripsi menjadi huruf lainnya. Hasil enkripsi akan menjadi lebih rumit jika menggunakan lebih dari 1 rotor.
# Penggerak Rotor –> untuk menghindari chiper yang sederhana, beberapa rotor harus diputar berdasarkan penekanan sebuah kunci. Hal ini dilakukan untuk memastikan kriptogram yang dibuat merupakan sebuah transformasi perputaran rotor yang menghasilkan poloponik chiper. Alat yang paling banyak digunakan untuk penggerakan rotor tersebut adalah mekanisme roda bergigi dan penggeraknya. Penggerak roda memutar rotor sebanyak 1 karakter ketika sebuah huruf diketikkan pada papan kunci.
# Reflector –> digunakan untuk memstikan sebuah huruf tidak dikodekan pada dirinya sendiri dan untuk menjadikan mesin ini reversible (jika sebuah huruf dienkripsi, hasil enkripsi huruf tersebut adalah huruf semula). Reflector hanya terdiri dari 13 pasang huruf yang susunannya acak.
# Papan Steker –>digunakan untuk menukar 2 buah huruf dan untuk meningkatkan keamanan dari pesan rahasia mesin enigma. Sebelum masuk ke proses penyandian, huruf yang telah ditentukan pertukarannya akan di ubah dipapan ini.
# Kotak Enigma –> digunakan untuk menyimpan semua perlengkapan dari mesin ini. Biasanya kotak ini dapat menampung 10 buah rotor, papan steker, dan papan ketik.
CARA KERJA MESIN ENIGMA
Mesin enigma bekerja berdasarkan perputaran rotor – rotor yang ada. Ketika sebuah huruf diketikkan di papan panel, urutan kerjanya :
1. Majukan rotor kanan sebanyak 1 huruf. Huruf yang diketikkan masuk ke rotor paling kanan dan pada rotor ini dicari padanan pada rotor kedua. Setelah itu masuk ke rotor kedua.
2. Pada rotor kedua, huruf hasil padanan dari rotor pertama dicari padanannya untuk rotor ketiga.
3. Pada rotor ketiga, dicari padanan untuk reflector.
4. Setelah masuk ke reflector, dicari pasangan huruf tersebut pada reflector, dan hasil pada reflector dikembalikan kepada rotor ketiga, kedua, kesatu, dan hasilnya menghasilkan huruf enkripsi.
Desain dan Mekanisme Enigma
Desain enigma versi militer yang banyak dipakai oleh angkatan bersenjata Nazi terdiri dari bagianbagian sebagai berikut :
1.Papan ketuk
2. Lampu
3. Stecker Board
4. Scrambler
5. Entry Wheel
6. Rotor
7. Reflector (Umkerwalz)
Gambar Plugboard pada Enigma
Dengan bagian yang paling penting adalah rotor, karena rotorlah mekanisme utama dalam pengenkripsian yang dilakukan :
Rotor pada Enigma
Adapun bagian-bagian dari rotor tersebut dengan penomoran sesuai dengan gambar di
atas adalah :
1. alphabet ring,
2. shaft,
3. catch,
4. core containing cross-wirings,
Cara Kerja Enigma
Enkripsi yang dilakukan enigma sebenarnya adalah substitusi, di mana sebuah huruf digantikan dengan tepat sebuah huruf juga, hanya saja substitusi dilakukan beberapa kali. Dan walau hanya dengan substitusi, sebuah pesan akan sulit sekali didekripsi jika tidak dengan alat yang sama, dengan pengaturan posisi yang sama, tipe substitusi yang sama, dan kode kunci yang sama. Dan semua substitusi tersebut dilakukan dengan wiring (sambungan listrik melalui kawat).
Wiring pada Mesin Enigma
Arti dari wiring tersebut adalah jika misal A pada left rotor terhubung dengan D pada middle rotor, maka jika A pada left rotor teraliri listrik, maka D pada middle rotor akan teraliri listrik juga. Sedangkan secara sederhana cara kerja dari mekanisme wiring tersebut adalah wiring tersebut menunjukkan subsitusi dari tombol yang ditekan, yang dilakukan dengan cara memasang lampu. Jadi misal sesuai contoh di atas jika tombol / saklar A ditekan, maka lampu D akan menyala. Kemudian hal tersebut dilakukan ulang namun dengan mengganti rotor yang sedang digunakan. Kemudian dilakukan pergeseran pada rotor setiap kali ada tombol yang ditekan. Begitu seterusnya selama pesan diketik. Dan dengan adanya reflector jalannya arus dapat dibalikkan dari right rotor ke left rotor, yang efeknya adalah kemungkinan yang meningkat 26 kali dari substitusi huruf. Relector ini menyebabkan Enigma tidak perlu mengubah
state jika sedang ingin mengenkripsi sebuah pesan ataukah ingin mendekripsikannya. Namun Reflector ini menyebabkan kelemahan pada mesin Enigma ini, di mana terjadi resiprok, di mana jika misal huruf M dienkripsikan menjadi T, maka huruf T akan dienkripsikan menjadi huruf M pada rotor yang sama, dan sebuah huruf tidak akan mungkin bisa dienkripsi menjadi dirinya sendiri.
Skema Cara kerja Enigma
Sedangkan rotor untuk enigma ada beberapa, walaupun yang dapat dipakai dalah satu waktu pada satu enigma adalah 3 buarh saja, yang diberi nama L (left), M (middle), dan R (right). sedangkan jenis-jenis rotor yang ada diberi nama rotor I, rotor II, rotor III, dan seterusnya. Di bawah ini adalah beberapa jenis rotor yang pernah digunakan oleh enigma
Rotor ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
I EKMFLGDQVZNTOWYHXUSPAIBRCJ
II AJDKSIRUXBLHWTMCQGZNPYFVOE
III BDFHJLCPRTXVZNYEIWGAKMUSQO
IV ESOVPZJAYQUIRHXLNFTGKDCMWB
V VZBRGITYUPSDNHLXAWMJQOFECK
VI JPGVOUMFYQBENHZRDKASXLICTW
VII NZJHGRCXMYSWBOUFAIVLPEKQDT
VIII FKQHTLXOCBJSPDZRAMEWNIUYGV
Pada setiap rotor tersebut dikenal adanya istilah Turnover, yaitu posisi di mana sebuah rotor mulai bergerak menggeser rotor di sampingnya. Rotor R akan selalu bergerak 1 huruf setiap kali tombol ditekan., dan jika turnover dari rotor R tersebut adalah S, maka rotor R tersebut akan menggeser rotor M sejauh 1 huruf jika sudah mencapai posisi turnovernya (posisi di huruf S). Setiap jenis rotor mempunyai turnover masingmasing. Adapun peran besar juga disumbangkan oleh plugboard. Plugboard sendiri adalah sebuah papan yang mengganti arus dari huruf awal ke huruf yang diinginkan dengan cara meneruskan arus tersebut dengan kabel. Seperti yang terlihat digambar di situ terlihat bahwa huruf A dihubungkan dengan huruf J, dan huruf S dihubungkan dengan huruf Q, jadi semua A, akan menjadi J, dan sebaliknya demikian juga, semua huruf J akan berubah menjadi huruf A. Hal tersebut juga terjadi antara huruf S dan huruf
Q.
Enkripsi Pada Enigma
Sebenarnya yang terjadi pada enigma pada sebuah enkripsi yang dia lakukan adalah sebuah permutasi panjang :
E = P R M L U L- 1M-1 R-1 P-1
Dengan R adalah right rotor, M adalah middle rotor, L adalah left rotor, P adalah plugboard, dan U adalah reflector. Dan E adalah hasil enkripsinya. Dan semuanya itu ditentukan oleh ketetapan yang ditentukan Jerman berbeda-beda untuk setiap jaringan yang ada dan untuk setiap harinya. Dan kesemuanya itu ditentukan Jerman dengan cara memberikan sebuah buku sebagai standar untuk masing-masing operator. Adapun hal-hal yang diatur adalah : pilihan rotor dan peletakan posisi dari rotor-rotor tersebut, pemilihan huruf awal dari setiap rotornya, posisi plug pada plugboard, dan tipe reflector yang digunakan. Misal pada suatu hari standar yang disebarkan oleh kurir-kurir Jerman ke setiap operator enigma mereka adalah sebagai berikut
25
I III V
B M X
DM OA MR IS NE IL KI UN
Maka kode tersebut dikeluarkan pada tanggal 30 pada bulan itu, kemudian rotor yang digunakan
untuk left rotor adalah I, untuk middle rotor adalah III, dan kemudian untuk right rotor adalah V. Dan baris berikutnya adalah posisi awal untuk masing-masing rotor, jadi B adalah posisi awal dari rotor I, M adalah posisi awal dari rotor kemudian baris terakhir menentukan huruf-huruf apa saja yang perlu disambungkan pada plugboard. Jadi untuk contoh ini huruf D dihubungkan dengan M, huruf O disambungkan dengan A, dan seterusnya.
Pemecahan Kode Mesin Enigma
Kode hasil enkripsi mesin enigma yang telah serumit itu dan bahkan diklaim oleh Jerman tidak mungkin dipecahkan tersebut ternyata tetap saja mempunyai kelemahan-kelemahan yang
pada akhirnya berakhir pada terpecahkannya kode enkripsi tersebut oleh pihak musuh. Kelemahan tersebut antara lain :
1. Fakta bahwa sebuah huruf tidak dapat dipetakan ke huruf itu sendiri, contohnya missal huruf ‘A’ sebagai input tidak mungkin menghasilkan huruf ‘A’ juga; sebagai output.
2. Operator harus melakukan setting untuk mendapatkan initial value. Di mana di kasuskasus tertentu, hal tersebut dapat terprediksi, dan kesalahan yang umum dilakukan oleh operator-operator tersebut adalah dalam memilih nilai yang dapat dengan mudah diprediksi sebagai initial value.
3. Penyandian bersifat resiprok, jadi bila huruf ‘A’ disandikan menjadi huruf ‘Z’, maka huruf ‘Z’ akan disandikan menjadi huruf ‘A’.
4. Kunci pesan dikirimkan 2 kali.
5. Posisi turnover pada setiap rotor unik, sehingga memungkinkan untuk ditebak rotor
mana saya yang digunakan.
Metode Permutasi Marian Rejewski
Marian Rejewksi adalah seorang matematikawan asal Polandia yang memang ditugaskan untuk memecahkan kode enigma. Saat itu Rejewski bisa mendapatkan pesan-pesan terenkripsi Jerman dengan menyadap sinyal komunikasi radio tentara Jerman. Sampai akhirnya dia berhasil mendapatkan 6 buah pesan terenkripsi pada hari yang berbeda. Dan dapat disusun dalam persamaan permutasi sebagai berikut :
A = S H R’ T’ R’-1 H-1 S-1
B = S H Q R’ Q-1 T’ Q R’-1 Q-1 H-1 S-1
C = S H Q2 R’ Q-2 T’ Q2 R’-1 Q-2 H-1 S-1
D = S H Q3 R’ Q-3 T’ Q3 R’-1 Q-3 H-1 S-1
E = S H Q4 R’ Q-4 T’ Q4 R’-1 Q-4 H-1 S-1
F = S H Q5 R’ Q-5 T’ Q5 R’-1 Q-5 H-1 S-1
Dengan S adalah permutasi yang berasal dari plugboard, H adalah permutasi yang berasal dari
hubungan antara socket pada plugboard dengan mesin, T adalah permutasi rotor, dan kemudian
yang terakhir, Q adalah permutasi sederhana yang memetakan sebuah huruf menjadi huruf berikutnya. Persamaan yang terdiri dari 6 persamaan dan 4 buah permutasi yang tidak diketahui tersebut tidak dapat terpecahkan, sampai pada saatnya Rejewksi berhasil mendapat bantuan berupa tabel kunci harian untuk bulan September dan Oktober 1932. Yang kemudian member petunjuk pada Rejewksi dalam memecahkan kode enigma.
Metode Grill
Metode ini adalah metode yang merupakan kelangsungan dari penemuan Rejewski. Yang mendekripsi pesan berdasarkan persamaan permutasi yang telah ditemukan oleh oleh Rejewski, dan akhirnya dengan mengetahui kebiasaan bahwa 3 huruf pertama kunci biasanya diset berjauhan oleh operator, akhirnya keenam persamaan permutasi tersebut dapat terpecahkan. Adapun urutan dari hal-hal yang dapat dipecahkan oleh Metode ini adalah pilihan roda kanan, kombinasi dari plugboard, baru kemudian posisi dari roda tengah dan kiri. Yang kesemuanya ini didapatkan dari percobaan ribuan kalo yang dilakukan untuk memecahkan kode enigma ini.
Metode Lembar Berlubang Zygalski
Metode ini berdasar fakta bahwa dari semua kemungkinan posisi rotor, 40% pasti permutasi AD. Yang kemudian berkahir dengan ditemukannya posisi roda pada setiap siklus. Namun pada akhirnya metode ini tidak berhasil untuk digunakan, karena banyaknya waktu dan biaya yang dibutuhkan untuk membuat kertas berlubang untuk setiap kombinasi roda.
Metode Katalog Karakteristik
Metode ini didasarkan pada fakta bahwa permutasi AD, BE, dan CF tidak ditentukan oleh kombinasi plugboard, dan hanya ditentukan oleh posisi-posisi roda rotor yang digunakan. Yang
kemudian dapat dimodelkan dalah bentuk permutasi disjungtif :
(a1a2a3a4a5a6a7a8a9a10a11a12a13)
(b1b2b3b4b5b6b7b8b9b10b11b12b13)
Dan setiap huruf dipetakan ke hurud berikutnya, dengan a13 dipetakan kembali ke a1.
Bombe
Alat yang dibuat oleh Alan Turing dari Inggris ini dirancang supaya walau Jerman mengubah standar operasi mereka, dengan teknik-teknik yang sudah ditemukan, tetap dapat memecahkan kode dari mesin enigma. Hal yang mendasari kerja bombe adalah sifat yang disebabkan oleh reflector pada mesin enigma, di mana terjadi enkripsi yang resiprok, yang kemudian berhasil diturunkan sehingga posisi dari roda-roda tersebut dapat ditebak dengan memperhitungkan hal tersebut, hanya saja waktu yang diperlukan cukup lama jika dilakukan secara manual seperto sebelum sebelumnya. Maka dibuatlah bombe sebagai alat mekanik untuk mengotomatisasi pekerjaan tersebut.
0 komentar:
Posting Komentar