MD5 ialah fungsi hash kriptografik yang digunakan secara luas dengan hash value 128-bit. Pada standard Internet (RFC 1321), MD5 telah dimanfaatkan secara bermacam-macam pada aplikasi keamanan, dan MD5 juga umum digunkan untuk melakukan pengujian integritas sebuah file.

MD5 di desain oleh Ronald Rivest pada tahun 1991 untuk menggantikan hash function sebelumnya, yaitu MD4 yang berhasil diserang oleh kriptanalis. Algoritma MD5 menerima masukan berupa pesan dengan ukuran sembarang dan menghasilkan message digest yang panjangnya 128 bit.

MD-5 adalah salah satu aplikasi yang digunakan untuk mengetahui bahwa pesan yang dikirim tidak ada perubahan sewaktu berada di jaringan. Algoritma MD-5 secara garis besar adalah mengambil pesan yang mempunyai panjang variable diubah menjadi ‘sidik jari’ atau ‘intisari pesan’ yang mempunyai panjang tetap yaitu 128 bit. ‘Sidik jari’ ini tidak dapat dibalik untuk mendapatkan pesan, dengan kata lain tidak ada orang yang dapat melihat pesan dari ‘sidik jari’ MD-5

Message Digest 5 (MD-5) adalah salah satu penggunaan fungsi hash satu arah yang paling banyak digunakan. MD-5 merupakan fungsi hash kelima yang dirancang oleh Ron Rivest dan didefinisikan pada RFC 1321[10]. MD-5 merupakan pengembangan dari MD-4 dimana terjadi penambahan satu ronde[1,3,10]. MD-5 memproses teks masukan ke dalam blok-blok bit sebanyak 512 bit, kemudian dibagi ke dalam 32 bit sub blok sebanyak 16 buah. Keluaran dari MD-5 berupa 4 buah blok yang masing-masing 32 bit yang mana akan menjadi 128 bit yang biasa disebut nilai hash[3,10]. Simpul utama MD5 mempunyai blok pesan dengan panjang 512 bit yang masuk ke dalam 4 buah ronde. Hasil keluaran dari MD-5 adalah berupa 128 bit dari byte terendah A dan tertinggi byte D.

Algoritma Dan Cara Kerja

a. Penjelasan Algoritma MD5

Setiap pesan yang akan dienkripsi, terlebih dahulu dicari berapa banyak bit yang terdapat pada pesan. Kita anggap sebanyak b bit. Di sini b adalah bit non negatif integer, b bisa saja nol dan tidak harus selalu kelipatan delapan.

b. Cara Kerja MD5

Langkah-langkah pembuatan message digest secara garis besar:

1. Penambahan bit-bit pengganjal (padding bits).

2. Penambahan nilai panjang pesan semula.

3. Inisialisasi penyangga (buffer) MD.

4. Pengolahan pesan dalam blok berukuran 512 bit.

1. Penambahan Bit-bit Pengganjal

• Pesan ditambah dengan sejumlah bit pengganjal sedemikian sehingga panjang pesan (dalam satuan bit) kongruen dengan 448 modulo 512.
• Jika panjang pesan 448 bit, maka pesan tersebut ditambah dengan 512 bit menjadi 960 bit. Jadi, panjang bit-bit pengganjal adalah antara 1 sampai 512.
• Bit-bit pengganjal terdiri dari sebuah bit 1 diikuti dengan sisanya bit 0.

2. Penambahan Nilai Panjang Pesan

• Pesan yang telah diberi bit-bit pengganjal selanjutnya ditambah lagi dengan 64 bit yang menyatakan panjang pesan semula.
• Jika panjang pesan > 264 maka yang diambil adalah panjangnya dalam modulo 264. Dengan kata lain, jika panjang pesan semula adalah K bit, maka 64 bit yang ditambahkan menyatakan K modulo 264.
• Setelah ditambah dengan 64 bit, panjang pesan sekarang menjadi kelipatan 512 bit.

3. Inisialisai Penyangga MD

* MD5 membutuhkan 4 buah penyangga (buffer) yang masing-masing panjangnya 32 bit. Total panjangpenyangga adalah 4 ´ 32 = 128 bit. Keempat penyangga ini menampung hasil antara dan hasil akhir.

* Keempat penyangga ini diberi nama A, B, C, dan D. Setiap penyangga diinisialisasi dengan nilai-nilai (dalam notasi HEX) sebagai berikut:

A = 01234567

B = 89ABCDEF

C = FEDCBA98

D = 76543210

4. Pengolahan Pesan dalam Blok Berukuran 512 bit.

* Pesan dibagi menjadi L buah blok yang masing-masing panjangnya 512 bit (Y0 sampai YL – 1). *


* Setiap blok 512-bit diproses bersama dengan penyangga MD menjadi keluaran 128-bit, dan ini

disebut proses HMD5. Gambaran proses HMD5 diperlihatkan pada Gambar berikut ini.

1. 

c. Inisialisasi MD5

Pada MD-5 terdapat empat buah word 32 bit register yang berguna untuk menginisialisasi message digest

pertama kali. Register-register ini di inisialisasikan dengan bilangan hexadesimal.

word A: 01 23 45 67

word B: 89 AB CD EF

word C: FE DC BA 98

word D: 76 54 32 10

Register-register ini biasa disebut dengan nama Chain variabel atau variabel rantai.

d. Proses Pesan di Dalam Blok 16 word

Pada MD-5 juga terdapat 4 (empat) buah fungsi nonlinear yang masing-masing digunakan pada tiap operasinya (satu fungsi untuk satu blok), yaitu:

F(X,Y,Z) = (X Ù Y) Ú ((Ø X) Ù Z)

G(X,Y,Z) = (X Ù Z) Ú (Y Ù (Ø Z))

H(X,Y,Z) = X Å Y Å Z

I (X,Y,Z) = Y Å (X Ú (Ø Z))

(Å untuk XOR, Ù untuk AND, Ú untuk OR dan Ø untuk NOT).

Pada Gambar 3.2 dapat dilihat satu buah operasi dari MD-5 dengan operasi yang dipakai sebagai contoh adalah FF(a,b,c,d,Mj,s,ti) menunjukan a = b + ((a + F(b,c,d) + Mj + ti) <<<>

FF(a,b,c,d,Mj,s,ti) menunjukan a = b + ((a + F(b,c,d) + Mj + ti) <<<>

GG(a,b,c,d,Mj,s,ti) menunjukan a = b + ((a + G(b,c,d) + Mj + ti) <<<>

HH(a,b,c,d,Mj,s,ti) menunjukan a = b + ((a + H(b,c,d) + Mj + ti) <<<>

II(a,b,c,d,Mj,s,ti) menunjukan a = b + ((a + I(b,c,d) + Mj + ti) <<<>

Fungsi hash sering juga disebut fungsi enkripsi satu arah, atau disebut juga message diggest. Fungsi hash digunakan untuk menjamin servis otentikasi dan integritas suatu pesan atau file. Suatu fungsi hash h memetakan bit-bit string dengan panjang sembarang ke sebuah string dengan panjang tertentu misal n. Dengan domain D dan range R maka: Proses hashing merupakan proses pemetaan suatu input string menjadi output disebut. Output dari fungsi hash disebut nilai hash atau hasil hash.

h : D → R dan |D| > |R|

Ide utama dari hash adalah bahwa suatu nilai hash berlaku sebagai representasi dari data secara sederhana (disebut juga message-diggest, imprint, digital finger-print) dari suatu input string, dan dapat digunakan hanya jika nilai hash tersebut dapat diidentifikasi secara unik dengan input string tersebut. Fungsi h adalah many-to-one, sehingga memungkinkan terjadinya pasangan input dengan output sama : collision. Secara umum fungsi hash harus memiliki 2 (dua) sifat dasar yaitu :

1. Kompresi (Compression), fungsi h memetakan suatu input x dgn panjang sembarang ke output y = h(x) dgn panjang tetap n;

2. Mudah dihitung (Easy Computation), dengan diberikan h dan sebuah input x, maka y mudah dihitung.

Fungsi hash diklasifikasikan dalam 2 kelas yaitu (menurut Menezes, Oorschot dan Vanstone, 1996):

1. MDCs (Manipulation Detection Codes).

2, Message Authentication Codes (MACs).

MDCs (Manipulation Detection Codes), atau juga disebut dengan istilah modification detecton codes atau message integrity codes (MICs) yang merupakan fungsi Hash tanpa kunci. Tujuannya adalah (informal) untuk memberikan suatu imej yang representatif (disebut nilai hash) pada suatu message. Pada kelas ini input darifungsi hash hanyalah pesan yang akan dikirim dan tidak membutuhkan input kunci rahasia. MDCs banyak digunakan untuk servis integritas data khususnya dalam aplikasi skema digital-signature. Pembagian kelas dari MDCs adalah:1. One Way hash Functions (OWHFs).2. Collision resistant hash Functions (CRHFs).Contoh algoritma hash untuk MDCs diantaranya adalah : MD2, MD4, MD5, RIPE-MD, Snefru, N-Hash, Secure Hash Algoritm-1 (SHA-1) yang merupakan OWHF sedangkan MASH-1 dan MASH-2 masuk kategori CRHF.

Message Authentication Codes (MACs) MACs adalah fungsi hash untuk otentikasi data dengan teknik simetrik. Algoritma MACs mengambil dua input yang secara fungsional berbeda, sebuah pesan (message) dan sebuah kunci rahasia (maka disebut “keyed hash function”), untuk menghasilkan suatu output dengan ukuran yang tetap. Secara praktis sulit menghasilkan nilai MAC yang sama tanpa pengetahuan tentang kunci rahasia tersebut. MACs juga menyediakan servis integritas data. Contoh algoritma hash untuk aplikasi MACs adalah HMAC, MD5-MAC, MAA, Block-based MACs : CBC-MAC, RIPE-MAC, GOST; Stream-based MACs : SEAL; CRC-based MAC, dan lainnya. Pada prinsipnya MACs dapat dikonstruksi dari MDCs seperti contohnya algoritma MD5-MAC.

DES (Data Encryption Standard) adalah algoritma cipher blok yang populer karena dijadikan standard algoritma enkripsi kunci-simetri, meskipun saat ini standard tersebut telah digantikan dengan algoritma yang baru, AES, karena DES sudah dianggap tidak aman lagi. Sebenarnya DES adalah nama standard enkripsi simetri, nama algoritma enkripsinya sendiri adalah DEA (Data Encryption Algorithm), namun nama DES lebih populer daripada DEA. Algoritma DES dikembangkan di IBM dibawah kepemimpinan W.L. Tuchman pada tahun 1972. Algoritma ini didasarkan pada algoritma Lucifer yang dibuat oleh Horst Feistel. Algoritma ini telah disetujui oleh National Bureau of Standard (NBS) setelah penilaian kekuatannya oleh National Security Agency (NSA) Amerika Serikat.

DES termasuk ke dalam sistem kriptografi simetri dan tergolong jenis cipher blok. DES beroperasi pada ukuran blok 64 bit. DES mengenkripsikan 64 bit plainteks menjadi 64 bit cipherteks dengan menggunakan 56 bit kunci internal (internal key) atau upa-kunci (subkey). Kunci internal dibangkitkan dari kunci eksternal (external key) yang panjangnya 64 bit.

Gambar 6.1 Skema global algoritma DES

Skema global dari algoritma DES adalah sebagai berikut (lihat Gambar 6.1):

1. Blok plainteks dipermutasi dengan matriks permutasi awal (initial permutation atau IP).

2. Hasil permutasi awal kemudian di-enciphering- sebanyak 16 kaH (16 putaran). Setiap putaran menggunakan kunci internal yang berbeda.

3. Hasil enciphering kemudian dipermutasi dengan matriks permutasi balikan (invers initial permutation atau IP^-1 ) menjadi blok cipherteks.

Di dalam proses enciphering, blok plainteks terbagi menjadi dua bagian, kiri (L) dan kanan R), yang masing-masing panjangnya 32 bit. Kedua bagian ini masuk ke dalam 16 putaran DES. Pada setiap putaran i, blok R merupakan masukan untuk fungsi transformasi yang ;isebut f. Pada fungsi f, blok R dikombinasikan dengan kunci internal K,. Keluaran dai =angsi f di-XOR-kan dengan blok L untuk mendapatkan blok R yang baru. Sedangkan blok - yang baru langsung diambil dari blok R sebelumnya. Ini adalah satu putaran DES. Secara watematis, satu putaran DES dinyatakan sebagai

L_i=R_i-1 (6.1)

R _i=L _i-1 f(R_i-1, K _i) (6.2)

Gambar 6.3 memperlihatkan skema algoritma DES yang lebih rinci. Satu putaran DES merupakan model jaringan Feistel (lihat Gambar 6.2). Perlu dicatat dari Gambar 6.2 bahwa ika (L,6, R,6) merupakan keluaran dari putaran ke-16, maka (R,6, L,s) merupakan pra­:ipherteks (pre-ciphertext) dari enciphering ini. Cipherteks yang sebenarnya diperoleh dengan melakukan permutasi awal balikan, IP-1, terhadap blok pra-cipherteks.

Gambar 6.2. Jaringan Feistel untuk satu putaran DES

Gambar 6.3 Algoritma Enkripsi dengan DES Permutasi Awal

Sebelum putaran pertama, terhadap blok plainteks dilakukan permutasi awal (initial-permutation atau IP). Tujuan permutasi awal adalah mengacak plainteks sehingga urutan bit-bit di dalamnya berubah. Pengacakan dilakukan dengan menggunakan matriks permutasi awal berikut ini:

Cara membaca tabel/matriks: dua entry ujung kiri atas (58 dan 50) artinya:

"pindahkan bit ke-58 ke posisi bit 1"

"pindahkan bit ke-50 ke posisi bit 2", dst

Pembangkitan Kunci Internal

Karena ada 16 putaran, maka dibutuhkan kunci internal sebanyak 16 buah, yaitu K,, Kz, ...,K₁₆. Kunci-kunci internal ini dapat dibangkitkan sebelum proses enkripsi atau bersamaan dengan proses enkripsi. Kunci internal dibangkitkan dari kunci eksternal yang diberikan oleh pengguna. Kunci eksternal panjangnya 64 bit atau 8 karakter.

Misalkan kunci eksternal yang tersusun dari 64 bit adalah K. Kunci eksternal ini menjadi masukan untuk permutasi dengan menggunakan matriks permutasi kompresi PC- 1 sebagai berikut:

Dalam permutasi ini, tiap bit kedelapan (parity bit) dari delapan byte kunci diabaikan. Hasil 7-ermutasinya adalah sepanjang 56 bit, sehingga dapat dikatakan panjang kunci DES adalah 56 bit. Selanjutnya, 56 bit ini dibagi menjadi 2 bagian, kiri dan kanan, yang masing-masing nanjangnya 28 bit, yang masing-masing disimpan di dalam Co dan DO:

CO: berisi bit-bit dari K pada posisi

57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, 1, 58, 50, 42, 34, 26, 18

10, 2, 59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3, 60, 52, 44, 36

Do: berisi bit-bit dari K pada posisi

63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7, 62, 54, 46, 38, 30, 22

14, 6, 61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5, 28, 20, 12, 4

Selanjutnya, kedua bagian digeser ke kiri (left shift) sepanjang satu atau dua bit bergantung pada tiap putaran.