Post-Quantum Cryptography | Pengertian, Sejarahnya dan Cara kerjanya

Di Goolging - Dalam era digital yang semakin maju, keamanan informasi menjadi salah satu aspek yang paling krusial. Setiap hari, miliaran data dikirim dan diterima melalui berbagai jaringan, mulai dari transaksi perbankan, pesan pribadi, hingga informasi rahasia perusahaan. Untuk melindungi data tersebut dari ancaman pihak yang tidak bertanggung jawab, diperlukan metode pengamanan yang efektif. Salah satu metode tertua dan paling mendasar dalam melindungi informasi adalah Classical Encryption atau enkripsi klasik.

Classical Encryption merupakan teknik pengamanan data yang telah digunakan sejak ribuan tahun yang lalu, jauh sebelum era komputer modern. Meskipun teknik ini dianggap sederhana dibandingkan dengan metode enkripsi modern, Classical Encryption memiliki peran penting dalam sejarah cryptography dan menjadi fondasi bagi perkembangan teknik enkripsi yang lebih canggih saat ini. Namun, apakah quantum computing itu, dan apakah masih aman menggunakan credit card Anda dalam tahun-tahun yang akan datang?

Apa itu Classical Encryption?

       Classical Encryption adalah metode enkripsi yang menggunakan teknik-teknik tradisional untuk mengubah pesan asli (plaintext) menjadi pesan yang tidak dapat dibaca (ciphertext) tanpa menggunakan bantuan komputer atau algoritma kompleks. Tujuan utama dari enkripsi klasik adalah untuk menjaga kerahasiaan informasi dengan memastikan bahwa hanya pihak yang memiliki kunci atau pengetahuan tertentu yang dapat mengembalikan ciphertext ke plaintext aslinya.

Enkripsi klasik biasanya melibatkan dua proses utama: enkripsi (proses mengubah plaintext menjadi ciphertext) dan dekripsi (proses mengembalikan ciphertext ke plaintext). Kedua proses ini memerlukan kunci (key) yang digunakan untuk mengacak dan mengurai pesan.

       Salah satu bentuk cryptography pertama yang kita lihat dalam catatan sejarah dapat dikaitkan dengan hieroglif Mesir Kuno. Ditulis di dalam piramida Firaun, para pembangun sering meninggalkan instruksi palsu dan pesan terenkripsi di dinding terowongan yang dirancang untuk mengelabui pencuri makam yang mencari harta karun yang ada di ruang pemakaman. Pengalihan arah ini akan mengarah pada jebakan dan ruang palsu untuk melindungi barang-barang berharga Firaun dari penyerang eksternal, seperti halnya cryptography dan enkripsi di internet modern saat ini.

Namun, alih-alih menggunakan hieroglif, para pembangun piramida di era kita (programmer) menggunakan persamaan matematika besar yang harus dipecahkan oleh para peretas sebelum mereka diizinkan melihat apa yang disembunyikan Firaun. Untuk memecahkan persamaan matematika ini, classical computer yang menggunakan pemrosesan linier hanya dapat menjalankan satu perhitungan dalam satu waktu. Misalnya: Pemrosesan linier menuntut bahwa jika jawaban untuk soal matematika saya adalah 13+20, komputer harus memulai dengan 1+1, lalu pindah ke 1+2, 1+3, dan seterusnya.

Meskipun komputer pada akhirnya akan mencapai solusi yang benar, pada akhirnya, metode perhitungan berurutan ini hanya membutuhkan waktu. Semakin besar soal matematika, semakin banyak waktu yang dibutuhkan komputer klasik untuk menyelesaikannya.

Saat ini, diperkirakan bahkan superkomputer tercanggih di dunia, Frontier di Laboratorium Nasional Oak Ridge, akan membutuhkan waktu satu miliar triliun kali usia alam semesta untuk menerobos standar enkripsi paling umum di dunia, AES 256-bit.

AES 256-bit adalah alasan mengapa segala hal mulai dari perbankan online, pengiriman pesan, hingga situs media sosial, dan lainnya cukup aman untuk diakses melalui perangkat apa pun di rumah Anda.

Sudah lama berlalu peretas bertudung dengan teks hijau dan hitam yang melintasi layar mereka, yang mengucapkan kalimat klise "I'm in" setelah mereka berhasil membobol pertahanan jaringan. Karena enkripsi modern, satu-satunya cara peretas dapat memperoleh akses ke informasi Anda yang dilindungi saat ini adalah dengan menipu Anda agar menyerahkan detail akun Anda secara tidak sengaja melalui rekayasa sosial.

Namun, teknologi baru yang muncul dari laboratorium raksasa komputer seperti IBM mungkin akan mengubah lanskap enkripsi seperti yang kita ketahui, dan mungkin lebih cepat dari yang dunia persiapkan.

Bagaimana Quantum Computers Mematahkan Encryption?

       Quantum computing adalah teknologi yang mengubah cara kita melakukan kalkulasi. Sementara prosesor klasik mengandung transistor yang mampu berada dalam salah satu dari dua kondisi nol atau satu quantum computing memiliki transistor yang dapat berada dalam kondisi nol dan satu secara bersamaan .

Tetaplah bersama saya di sini, karena di sinilah hal-hal menjadi sedikit aneh. Karena prinsip yang dikenal sebagai "superposisi," qubit, atau "bit Quantum" di dalam komputer Quantum dapat eksis sebagai nol dan satu pada saat yang sama, karena atom dapat berupa partikel atau gelombang sekaligus. Ketika Anda menghitung melalui probabilitas atomik alih-alih batas sempoa, hampir semua hal mungkin terjadi.

Karena kemampuannya untuk melakukan perhitungan menggunakan beberapa status pada saat yang sama, komputer Quantum sangat mahir dalam melakukan soal matematika yang sangat besar jauh lebih cepat daripada CPU linear. Alih-alih 1+1, lalu 1+2, dst.; di dalam qubit, bisa jadi 1+1 dan empat persamaan berikutnya diproses bersama-sama. Semakin banyak qubit yang Anda miliki, semakin banyak perhitungan ini yang dapat Anda lakukan secara paralel. Semakin banyak perhitungan sekaligus, semakin cepat Anda memecahkan enkripsi.

Meskipun sejauh ini tidak praktis untuk banyak hal lain selain melakukan matematika yang sangat rumit dengan cepat, komputer Quantum telah mengirimkan gelombang kejut melalui komunitas keamanan daring karena potensinya yang unik terhadap standar enkripsi modern.

Apa itu Post-Quantum Cryptography ?

       Sebagai persiapan menghadapi ancaman yang semakin berkembang ini, lembaga keamanan pemerintah, komersial, dan konsumen semuanya telah mulai meluncurkan versi mereka sendiri dari apa yang disebut "post quantum cryptography ", atau PQC.

PQC dirancang untuk membangun perlindungan ke dalam tulang punggung data Anda yang menangkal kemampuan "menyelesaikan semuanya sekaligus" dari komputer Quantum. PQC melakukannya secara efektif, setidaknya dalam upaya mencari penjelasan singkat, dengan menjadi soal matematika yang jauh lebih sulit daripada standar enkripsi yang tersebar luas saat ini seperti RSA, ECC, atau Diffie-Hellman.

Ketiganya mungkin tidak lazim di tempat-tempat seperti Pentagon—Anda akan dihadapkan dengan kunci AES 512-bit yang sangat besar jika Anda mencoba membobolnya—tetapi mereka tetap mengamankan sebagian besar dunia kita yang saling terhubung. Mulai dari Bitcoin (ECC), VPN (RSA), hingga transaksi kartu kredit berbasis chip (baik ECC maupun RSA) mengandalkan standar enkripsi lama untuk melindungi perangkat Anda, mata uang digital, dan mata uang riil juga.

Diperkirakan bahwa dengan kemajuan dalam komputasi Quantum yang terus berlanjut dengan kecepatannya saat ini, mungkin hanya butuh waktu sekitar 15 tahun sebelum mereka mampu menembus enkripsi RSA tingkat tertinggi yang kita miliki, RSA-2048. Untuk gambaran tentang posisi kita pada rentang waktu tersebut, pada akhir tahun 2024 Tiongkok mengumumkan salah satu labnya berhasil menembus RSA-50 menggunakan teknik Quantum. Namun untuk sedikit meredam pencapaian tersebut, memecahkan RSA-50 sangatlah mudah, laptop modern juga dapat melakukan hal yang sama dalam hitungan menit.

Untuk mengatasi masalah ini, dengan menggunakan apa yang dikenal sebagai "matematika kisi", standar PQC baru seperti Kyber dapat dengan mudah digunakan oleh komputer Quantum dengan cara yang sama seperti AES 256-bit digunakan oleh CPU klasik saat ini. Salah satu cara untuk mencapainya adalah dengan membuat objek 3D yang rumit, lalu meminta komputer untuk menghitung jarak antara dua vektor dalam model tersebut. Untuk mengetahui jarak yang tepat antara satu bagian, komputer juga perlu menghitung secara akurat dimensi semua vektor lain yang terdapat dalam objek tersebut pada saat yang bersamaan.

Jika satu kalkulasi vektor dikembalikan secara tidak benar (sesuatu yang cenderung dilakukan komputer Quantum), CPU perlu memulai lagi dari awal. Tidak ada komputer baik klasik maupun Quantum yang unggul dalam pengujian khusus seperti ini.

Jenis-Jenis Classical Encryption

       Classical Encryption dapat dibagi menjadi dua kategori utama: Substitution Cipher (Cipher Substitusi) dan Transposition Cipher (Cipher Transposisi).

1. Substitution Cipher

       Substitution Cipher adalah metode enkripsi di mana setiap huruf atau kelompok huruf dalam plaintext digantikan oleh huruf atau kelompok huruf lain. Beberapa contoh Substitution Cipher yang terkenal antara lain:

• Caesar Cipher: Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, metode ini menggantikan setiap huruf dengan huruf yang berada beberapa posisi di belakang atau di depan dalam alfabet.
• Atbash Cipher: Metode ini menggantikan setiap huruf dengan huruf yang berlawanan dalam alfabet. Misalnya, "A" digantikan oleh "Z", "B" oleh "Y", dan seterusnya.
• Vigenère Cipher: Metode ini menggunakan kunci yang terdiri dari beberapa huruf untuk menentukan pergeseran setiap huruf dalam plaintext.

2. Transposition Cipher

       Transposition Cipher adalah metode enkripsi di mana urutan huruf dalam plaintext diacak tanpa mengubah huruf itu sendiri. Beberapa contoh Transposition Cipher antara lain:

• Rail Fence Cipher: Metode ini menulis pesan dalam pola zig-zag di beberapa baris, kemudian membaca pesan tersebut baris per baris untuk menghasilkan ciphertext.
• Columnar Transposition: Metode ini menulis pesan dalam bentuk tabel dengan jumlah kolom tertentu, kemudian mengacak urutan kolom untuk menghasilkan ciphertext.

Kelemahan Classical Encryption

       Meskipun Classical Encryption memiliki peran penting dalam sejarah kriptografi, metode ini memiliki beberapa kelemahan yang membuatnya tidak aman untuk digunakan dalam era modern. Beberapa kelemahan tersebut antara lain:

1. Rentan terhadap Serangan Brute Force

       Karena metode enkripsi klasik menggunakan algoritma yang relatif sederhana, ciphertext yang dihasilkan dapat dengan mudah dipecahkan menggunakan serangan brute force, yaitu mencoba semua kemungkinan kunci hingga pesan asli ditemukan.

2. Tidak Aman untuk Data yang Sangat Sensitif

       Dengan kemajuan teknologi komputer, metode enkripsi klasik menjadi tidak cukup aman untuk melindungi data yang sangat sensitif, seperti informasi keuangan atau data militer.

3. Keterbatasan dalam Skala Besar

Classical Encryption dirancang untuk digunakan dalam skala kecil, seperti pesan pribadi atau komunikasi antar individu. Metode ini tidak efisien untuk digunakan dalam skala besar, seperti melindungi data di jaringan komputer yang kompleks.

Pentingnya Classical Encryption dalam Perkembangan Cryptography Modern

       Meskipun Classical Encryption memiliki banyak kelemahan, metode ini tetap memiliki nilai sejarah yang penting. Classical Encryption menjadi fondasi bagi perkembangan cryptography modern, yang menggunakan algoritma yang jauh lebih kompleks dan aman.

Banyak konsep yang digunakan dalam enkripsi modern, seperti penggunaan kunci dan proses substitusi-transposisi, berasal dari teknik-teknik enkripsi klasik. Selain itu, mempelajari Classical Encryption membantu para ahli cryptography memahami prinsip-prinsip dasar keamanan informasi dan mengembangkan metode enkripsi yang lebih canggih.

       Classical Encryption adalah metode enkripsi tradisional yang telah digunakan sejak ribuan tahun yang lalu untuk melindungi kerahasiaan informasi. Meskipun metode ini dianggap sederhana dan tidak aman untuk digunakan dalam era modern, Classical Encryption memiliki peran penting dalam sejarah cryptography dan menjadi fondasi bagi perkembangan teknik enkripsi yang lebih canggih.

Dengan mempelajari Classical Encryption, kita dapat memahami prinsip-prinsip dasar keamanan informasi dan menghargai kemajuan teknologi yang telah dicapai dalam bidang kriptografi. Meskipun metode ini telah digantikan oleh algoritma enkripsi modern, Classical Encryption tetap menjadi bagian penting dari warisan sejarah yang patut dipelajari dan dihargai.

       Jadi, meskipun komputer Quantum benar-benar menimbulkan risiko bagi banyak sistem dan pertukaran mata uang dunia dalam beberapa dekade mendatang, untungnya para peneliti keamanan dunia masih beberapa langkah lebih maju dalam kurva cryptography yang menjaga keamanan data kita.