Stream cipher melakukan enkripsi dengan melakukan operasi XOR antara plaintext dan kunci pseudo-random. One-time pad (OTP) merupakan stream cipher teraman karena setiap kunci hanya digunakan sekali, namun kuncinya harus sepanjang plaintext. Pembangkit bilangan acak seperti LCG dan LFSR sering digunakan untuk menghasilkan kunci pseudo-random pada stream cipher.

1. Stream Cipher

Stream cipher merupakan cipher yang berasal dari hasil XOR antara
setiap bit plaintext dengan setiap bit kuncinya
Key
Pseudo-Random
Sequence Generator
Plaintext Bitstream + Ciphertext Bitstream
Plaintext Bitstream
Pseudo-Random
Sequence Generator
Ciphertext Bitstream
1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 . . .
1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 . . .
0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 . . .

2. Kelemahan Stream Cipher
Stream cipher rawan terhadap attack pembalikan bit.
Contoh :
Misalkan terdapat transfer antar rekening di sebuah bank sejumlah 10 USD
untuk sebuah transaksi.
Plaintext : QT= TRANSFER USD $000010,00 FRM ACCNT 12345-67 TO
Ciphertext : aMz0rapLtxMfpUn7UxOrtIm42ZuweeMDqzPtI7wEptAnxfL
00101101
Flip low bit
00101100
Ciphertext : aMz0rapLtxMfpUn7TxOrtIm42ZuweeMDqzPtI7wEptAnxfL
Plaintext : QT= TRANSFER USD $100010,00 FRM ACCNT 12345-67 TO

3. One Time Pad

OTP termasuk stream cipher yang ditemukan oleh
Mayor J Maugborne dan G. Vernam (1917)

Setiap kunci digunakan hanya digunakan untuk
sekali pesan
Contoh :
Acuan : “ A B C D … Z “
“ 1 2 3 4 26 “
Pesan : “KRIPTO” = “11 18 … “
Kuncinya : “TIMBWD” = “20 9 … “
Ciphernya : “EAVRQS” = “ 5 … “
Karena K + T mod 26 = E(11+20 – 26 = 5 = E)

4. OTP bilangan biner
Rumus enkripsinya :
Plaintext XOR kunci = cipher
Plaintext A (65) = 0100 0001
Kunci K1= 1101 0100
Ciphertext C = A xor K1 = 1001 0101
Rumus dekripsinya :
Ciphertext xor kunci = plaintext
Ciphertext C (67) = 1001 0101
Kunci K1= 1101 0100
Plaintext A = C xor K1 = 0100 0001

5. Kesempurnaan OTP
Contoh :
Plaintext B = 0100 0010 Plaintext D = 0100 0100
Kunci K2 = 1101 0111 Kunci K3 = 1101 0001
Ciphertext C = 1001 0101 Ciphertext C = 1001 0101
Analisa : bila kita tidak tahu kuncinya maka dengan hanya diketahui
ciphertextnya saja maka belum tentu diketahui plaintextnya.
Namun bila K yang sama digunakan untuk beberapa kali enkripsi dengan
pesan yang berbeda, maka keamanan akan hilang.
Contoh :
Plaintext B = 0100 0010 Plaintext D = 0100 0100
Kunci K2 = 1101 0111 Kunci K2 = 1101 0111
Ciphertext C1 = 1001 0101 Ciphertext C2 = 1001 0011
Ini menimbulkan bahwa B xor D = C1 xor C2

6. Pembangkit Deret Bilangan Acak
Semu
• Deret bilangan acak yang dibangkitkan dari rumus matematika
dianggap sebagai deret acak semu
• Pembangkit bilangan acak yang sering digunakan adalah LCG (Linier
Congruential Generators)
Xn = (aXn-1 + b) mod m
misalkan :
Xn = (7Xn-1 + 11) mod 17
untuk n=1 nilai X0= 0
X1 = (7X0 + 11) mod 17
X1 = 11

7. Hasil komputasi lengkap untuk sejumlah nilai n adalah :
n Xn n Xn n Xn n Xn
1 11 7 6 13 12 19 15
2 3 8 2 14 10 20 14
3 15 9 8 15 13 21 7
4 14 10 16 16 0 22 9
5 7 11 4 17 11 23 6
6 9 12 5 18 3 24 2

8. Linear Feedback Shift Register
(LFSR)

LFSR (Register Geser dengan Umpan Balik
Linear)

Digunakan baik pada kriftografi maupun teori
pengkodean

Sering digunakan oleh militer sejak
permulaan penggunaan peralatan elektronik.

Keunggulannya mudah diimplementasikan
pada perangkat keras

9. Register 4 bit
S4 S3 S2 S1
+
Bit Keluaran
WAKTU KE S4 S3 S2 S1
0 1 1 1 1
(S4 xor S1) S4 S3 S2
1 0 1 1 1

10. Hasil LFSR
Waktu ke S4 S3 S2 S1 Waktu ke S4 S3 S2 S1
0 1 1 1 1 11 0 0 0 1
1 0 1 1 1 12 1 0 0 0
2 1 0 1 1 13 1 1 0 0
3 0 1 0 1 14 1 1 1 0
4 1 0 1 0 15 1 1 1 1
5 1 1 0 1 16 0 1 1 1
6 0 1 1 0 17 1 0 1 1
7 0 0 1 1 18 0 1 0 1
8 1 0 0 1 19 1 0 1 0
9 0 1 0 0 20 1 1 0 1
10 0 0 1 0 21 0 1 1 0

11. Tugas
• Tugas :
• 1. Lakukan penentuan nilai X1 sampai X15 bila diketahui persamaan LCG :
Xn = (9Xn-1 + 19) mod 25
dengan nilai awal X0 = 0
• 2. Lakukan penentuan nilai X1 sampai X15 bila diketahui LFSR bila diketahui bit masukan “101101” :
+
Bit Keluaran
S6 S5 S4 S3 S2 S1