Serangan Berdasarkan Tujuan Penyerang

Back to IF4020 Kriptografi

Serangan Berdasarkan Tujuan Penyerang

Questions/Cues

• Apa lima jenis serangan berdasarkan tujuan yang ingin dicapai penyerang?
• Apa beda key-recovery dan plaintext-recovery attack?
• Apa itu distinguishing attack dan mengapa penting bagi cipher modern?
• Apa itu forgery attack, dan mengapa relevan untuk MAC dan tanda tangan digital?
• Mengapa replay attack tidak perlu memecahkan enkripsi, dan bagaimana mencegahnya?

Reference Points

• IF4020 Kriptografi — Serangan pada Kriptografi (Slides 22-28)

Klasifikasi Berdasarkan Tujuan

Selain berdasarkan informasi yang dimiliki (Serangan Berdasarkan Informasi yang Dimiliki), serangan dapat dikelompokkan menurut hasil yang ingin dicapai penyerang:

flowchart TD
    T["Tujuan penyerang"]
    T --> K["Key-Recovery<br/>dapatkan kunci K"]
    T --> P["Plaintext-Recovery<br/>dapatkan plainteks P"]
    T --> D["Distinguishing<br/>bedakan output cipher dari acak"]
    T --> F["Forgery<br/>buat pesan palsu yang diterima"]
    T --> R["Replay<br/>ulang pesan sah lama"]

1. Key-Recovery Attack

Tujuan: memperoleh kunci yang dipakai untuk enkripsi/dekripsi. Untuk sistem $C=E_K(P)$, penyerang berusaha menemukan $K$. Contoh: cipher dengan kunci 16 karakter diserang lewat pencarian kunci brute force:

$K_1\to D(C)=P_1,K_2\to D(C)=P_2,K_3\to D(C)=P_3,\dots$

sampai ditemukan kunci yang menghasilkan plainteks yang masuk akal. Ini serangan terkuat karena dengan $K$ seluruh pesan (masa lalu dan depan) terbuka.

2. Plaintext-Recovery Attack

Tujuan: memperoleh plainteks, tidak harus kuncinya. Contoh: cipherteks C = XQZ... dianalisis strukturnya dan penyerang menyimpulkan pesannya kemungkinan MEET AT THE STATION tanpa mengetahui kunci. Dalam banyak situasi, mengetahui plainteks tertentu sudah cukup bagi penyerang, misalnya bila pesannya berisi informasi penting.

3. Distinguishing Attack

Tujuan: menentukan apakah suatu data keluaran algoritma kriptografi atau benar-benar acak. Bila secara statistik penyerang dapat membedakannya dengan probabilitas signifikan lebih baik daripada tebakan acak, ada distinguishing attack.

Contoh: cipher menghasilkan 101010101010.... Pola itu jelas tidak acak. Distinguisher sederhana: jika jumlah 0 dan 1 sangat tidak seimbang atau ada pola tertentu, kemungkinan data berasal dari cipher itu. Cipher modern dirancang agar kelemahan semacam ini tidak mudah ditemukan: outputnya harus tak terbedakan dari acak (pseudorandom), lihat juga entropi cipherteks di Teori Informasi dan Entropi.

4. Forgery Attack

Tujuan: membuat pesan palsu yang diterima sebagai pesan sah. Sangat penting pada sistem dengan MAC (message authentication code) atau tanda tangan digital (dibahas pada materi berikutnya).

Skenario: Alice mengirim Pesan + MAC ke Bob; Bob memeriksa MAC untuk memastikan pesan berasal dari pihak yang memegang kunci. Eve ingin membuat pesan palsu + MAC yang valid sehingga Bob menganggapnya autentik.

5. Replay Attack

Tujuan: memakai kembali pesan sah yang pernah dikirim untuk memicu suatu tindakan terjadi lagi. Yang menarik: penyerang tidak perlu memecahkan enkripsi, cukup merekam dan mengirim ulang (mis. perintah transfer atau token login).

Pencegahan: buat tiap pesan unik/berurutan dengan nonce, timestamp, atau sequence number. Contoh: pesan bernomor 101, 102, 103; jika penyerang mengirim ulang pesan 101 setelah sistem menerima 103, sistem menolak karena nomornya kedaluwarsa.

sequenceDiagram
    participant A as Alice
    participant E as Eve
    participant B as Bob
    A->>B: Message 101
    A->>B: Message 102
    A->>B: Message 103
    E->>B: (replay) Message 101
    B-->>E: Ditolak: nomor 101 sudah kedaluwarsa (terakhir 103)

Summary

Berdasarkan tujuan penyerang, ada lima serangan: key-recovery (mendapatkan kunci $K$, mis. brute force), plaintext-recovery (mendapatkan plainteks tanpa harus kunci), distinguishing (membedakan output cipher dari data acak; cipher modern harus tak terbedakan), forgery (membuat pesan palsu + MAC/tanda tangan valid agar diterima sebagai autentik), dan replay (mengirim ulang pesan sah lama tanpa memecahkan enkripsi). Replay dicegah dengan nonce, timestamp, atau sequence number. Serangan yang tidak menyasar isi cipherteks tetapi keterlibatan penyerang dalam komunikasi dan kebocoran fisik dibahas di Serangan Pasif, Aktif, dan Side-Channel.

Additional Information

Hubungan dengan Layanan Kriptografi

Tiap tujuan menyasar layanan yang berbeda (Definisi dan Layanan Kriptografi): key/plaintext-recovery melanggar confidentiality; forgery melanggar integrity/authentication; replay melanggar freshness (bagian dari authentication); distinguishing adalah ukuran kualitas primitif itu sendiri. Kegagalan forgery pada MAC dirumuskan sebagai existential unforgeability under chosen-message attack (EUF-CMA).

Kasus Nyata

• Replay: sinyal remote mobil (keyless entry) yang direkam dan diputar ulang; token sesi yang dicuri; transaksi ganda karena tidak ada nonce.
• Forgery: pada length-extension attack H(key || msg) dengan MD5/SHA-1, penyerang bisa memalsukan MAC tanpa kunci, itulah alasan dipakai HMAC.
• Distinguishing: bias awal keystream RC4 (byte kedua condong ke 0) dulu dipakai membedakan RC4 dari acak dan berujung pada serangan pemulihan plainteks pada WEP/TLS.

Proyek Eksplorasi Mandiri

1. Tulis distinguisher sederhana (uji frekuensi bit + runs test) dan uji terhadap output Caesar, Vigenère, OTP XOR, dan /dev/urandom.
2. Buat server toy dengan perintah bertoken tanpa nonce, demonstrasikan replay, lalu perbaiki dengan sequence number dan jendela timestamp.

Bacaan Lanjutan

• William Stallings, Cryptography and Network Security, Bab 1 (serangan replay).
• Katz & Lindell, Introduction to Modern Cryptography, Bab 4 (MAC dan forgery).