Algoritma RC4 (Ron’s Code / Rivest’s Cipher)

Algoritma RC4 (Ron’s Code / Rivest’s Cipher) adalah salah satu algoritma yang dapat digunakan untuk melakukan enkripsi data sehingga data asli hanya dapat dibaca oleh seseorang yang memiliki kunci enkripsi tersebut. Contoh yang dibahas kali ini adalah mengenai enkripsi dan dekripsi dari sebuah kalimat.
Algoritma ini merupakan pengembangan dari RC2 dan dikembangkan oleh penemu algoritma tersebut yaitu Ronald Rivest. Perbedaan dengan algoritma sebelumnya adalah ukuran blok, ukuran key, dan jumlah round yang dilakukan, dengan nilai yang direkomendasikan adalah ukuran blok 64 bit, ukuran key 128 bit, dan jumlah round 12 kali.

Langkah-langkah penggunaan algoritma ini adalah

1. Tentukan kalimat yang akan dienkrip

Console.WriteLine("Masukkan kalimat yang akan dienkrip: ")
Dim input As String = Console.ReadLine

2. Tentukan kata kunci enkripsi yang digunakan

Console.WriteLine("Masukkan kata kunci enkripsi: ")
Dim kataKunci As String = Console.ReadLine

3. Lakukan inisialisasi variabel yang digunakan oleh metode ini
Penjelasan lebih detail tentang fungsi ini dapat dilihat pada penjelasan skrip dibawah ini

Dim xc As New CryptCore()
xc.InitCore()
xc.Key = kataKunci

* Skrip tersebut akan melakukan inisialisasi pada Class CryptCore. Class ini adalah inti class untuk pemanggilan fungsi enkripsi dan dekripsi yang mengacu pada algoritma RC4. Deklarasi Class CryptCore adalah sebagai berikut:

Public Class CryptCore
    Private _key As String = Nothing
    Public Property Key() As String
        Get
            Return _key
        End Get
        Set(value As String)
            _key = Me.formatKey(value)
        End Set
    End Property

    Private Function formatKey(key As String) As String
        If key Is Nothing OrElse key.Length = 0 Then
            Return Nothing
        End If
        Return key.Trim()
    End Function

    Private DefaultKey As String = ""

    Public Sub New()
        DefaultKey = "enkripsi"
    End Sub

    Private _coreSymmetric As CoreAlgoritmaSymmetric

    Public Function InitCore() As Boolean
        _coreSymmetric = New CoreAlgoritmaSymmetric()
        Return True
    End Function
	
	. . .
End Class

* Pada saat melakukan proses InitCore, maka proses tersebut akan melakukan inisialisasi pada Class CoreAlgoritmaSymmetric. Pemanggilan fungsi enkripsi / dekripsi pada Class sebelumnya akan mengarah pada Class ini untuk selanjutnya dilakukan perhitungan enkripsi / dekripsi yang sebenarnya. Deklarasi Class CoreAlgoritmaSymmetric adalah sebagai berikut:

Public Class CoreAlgoritmaSymmetric
	Private metodeEncode As System.Security.Cryptography.SymmetricAlgorithm

	Public Sub New()
		metodeEncode = New RC4()
	End Sub

	. . .
End Class

* Pada saat menginisialisasi variabel metodeEncode, maka proses tersebut akan melakukan inisialisasi pada Class RC4. Class ini berisi tentang beberapa properti dan fungsi yang menggantikan properti dan fungsi yang diturunkan dari Class SymmetricAlgorithm. Deklarasi Class RC4 adalah sebagai berikut:

Public Class RC4
    Inherits System.Security.Cryptography.SymmetricAlgorithm

    Public Sub New()
        ''ukuran legal key, dengan kemungkinan 128, 192, dan 256 bit
        Me.LegalKeySizesValue = New System.Security.Cryptography.KeySizes() {New System.Security.Cryptography.KeySizes(128, 256, 64)}

        ''ukuran legal blok, dengan ukuran selalu 128 bit / 16 bytes
        Me.LegalBlockSizesValue = New System.Security.Cryptography.KeySizes() {New System.Security.Cryptography.KeySizes(128, 128, 0)}

        ''ukuran blok, selalu berukuran 128 bit / 16 bytes
        Me.BlockSize = 128

        ''ukuran key, dapat berukuran 128 / 192 / 256 bit
        Me.KeySize = 128
    End Sub

	. . .
End Class

4. Lakukan enkripsi kalimat awal menggunakan algoritma ini
Penjelasan lebih detail tentang fungsi ini dapat dilihat pada penjelasan skrip dibawah ini

Dim hasilEnkripsi As String = xc.Encrypt(input)

* Skrip tersebut akan menjalankan proses enkripsi yang terdapat dalam Class CoreAlgoritmaSymmetric.

Public Function ProsesEncrypt(Source As String, Key As String) As String
	If Source Is Nothing OrElse Key Is Nothing OrElse Source.Length = 0 OrElse Key.Length = 0 Then
		Return Nothing
	End If

	If metodeEncode Is Nothing Then
		Return Nothing
	End If

	Dim lPanjangStream As Long
	Dim jumlahBufferTerbaca As Integer
	Dim byteBuffer As Byte() = New Byte(2) {}
	Dim srcData As Byte() = System.Text.ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(Source)
	Dim encData As Byte()
	Dim streamInput As New System.IO.MemoryStream()
	streamInput.Write(srcData, 0, srcData.Length)
	streamInput.Position = 0
	Dim streamOutput As New System.IO.MemoryStream()
	Dim streamEncrypt As System.Security.Cryptography.CryptoStream

	metodeEncode.Key = GetValidKey(Key)

	streamEncrypt = New System.Security.Cryptography.CryptoStream(streamOutput, metodeEncode.CreateEncryptor(), System.Security.Cryptography.CryptoStreamMode.Write)
	lPanjangStream = streamInput.Length

	Dim totalBufferTerbaca As Integer = 0
	While totalBufferTerbaca < lPanjangStream
		jumlahBufferTerbaca = streamInput.Read(byteBuffer, 0, byteBuffer.Length)
		streamEncrypt.Write(byteBuffer, 0, jumlahBufferTerbaca)
		totalBufferTerbaca += jumlahBufferTerbaca
	End While
	streamEncrypt.Close()

	encData = streamOutput.ToArray()

	'Konversi menjadi base64 agar hasil dapat digunakan dalam xml
	Return Convert.ToBase64String(encData)
End Function

* Sedangkan proses enkripsi utama algoritma RC4 adalah sebagai berikut

Protected Sub blokEncrypt(ByRef x As Byte())
	Dim i As Long
	Dim j As Long
	Dim Temp As Byte
	Dim Offset As Long
	Dim OrigLen As Long
	Dim CipherLen As Long
	Dim sBox(0 To 255) As Integer

	'Masukkan key yang baru jika diperlukan
	If (Key.Length > 0) Then Me.Key = Key

	'Salin nilai SBOX ke dalam variabel lokal untuk mempercepat perhitungan
	Buffer.BlockCopy(m_sbox, 0, sBox, 0, 512)

	'Hitung ukuran dari array data
	OrigLen = UBound(x) + 1
	CipherLen = OrigLen

	'Lakukan enkripsi
	For Offset = 0 To (OrigLen - 1)
		i = (i + 1) Mod 256
		j = (j + sBox(i)) Mod 256
		Temp = sBox(i)
		sBox(i) = sBox(j)
		sBox(j) = Temp
		x(Offset) = x(Offset) Xor (sBox((sBox(i) + sBox(j)) Mod 256))
	Next
End Sub

5. Lakukan dekripsi dari kalimat yang telah terenkripsi
Penjelasan lebih detail tentang fungsi ini dapat dilihat pada penjelasan skrip dibawah ini

Dim hasilDekripsi As String = xc.Decrypt(hasilEnkripsi)

* Skrip tersebut akan menjalankan proses dekripsi yang terdapat dalam Class CoreAlgoritmaSymmetric.

Public Function ProsesDecrypt(Source As String, Key As String) As String
	If Source Is Nothing OrElse Key Is Nothing OrElse Source.Length = 0 OrElse Key.Length = 0 Then
		Return Nothing
	End If

	If metodeEncode Is Nothing Then
		Return Nothing
	End If

	Dim lPanjangStream As Long
	Dim jumlahBufferTerbaca As Integer
	Dim byteBuffer As Byte() = New Byte(2) {}
	Dim encData As Byte() = Convert.FromBase64String(Source)
	Dim decData As Byte()
	Dim streamInput As New System.IO.MemoryStream(encData)
	Dim streamOutput As New System.IO.MemoryStream()
	Dim streamDecrypt As System.Security.Cryptography.CryptoStream

	metodeEncode.Key = GetValidKey(Key)

	streamDecrypt = New System.Security.Cryptography.CryptoStream(streamInput, metodeEncode.CreateDecryptor(), System.Security.Cryptography.CryptoStreamMode.Read)
	lPanjangStream = streamInput.Length

	Dim totalBufferTerbaca As Integer = 0
	While totalBufferTerbaca < lPanjangStream
		jumlahBufferTerbaca = streamDecrypt.Read(byteBuffer, 0, byteBuffer.Length)
		If 0 = jumlahBufferTerbaca Then
			Exit While
		End If

		streamOutput.Write(byteBuffer, 0, jumlahBufferTerbaca)
		totalBufferTerbaca += jumlahBufferTerbaca
	End While
	streamDecrypt.Close()

	decData = streamOutput.ToArray()
	For i As Integer = 0 To decData.Length - 1
		If decData(i) < 8 Then decData(i) = 0
	Next

	Dim encodeASCII As New System.Text.ASCIIEncoding()
	Return encodeASCII.GetString(decData)
End Function

* Sedangkan proses dekripsi utama algoritma RC4 adalah sebagai berikut

Protected Sub blokDecrypt(ByRef x As UInteger())
	'Proses dekripsi sama seperti proses enkripsi
	Call blokEncrypt(x)
End Sub

* Secara keseluruhan, skrip ini membutuhkan 2 Class tambahan yaitu Class RC4Base dan Class RC4Algoritma. Class RC4Base berisi tentang ukuran blok, key, SBOX, dan fungsi utama enkripsi dan dekripsi dengan metode RC4. Class RC4Algoritma adalah hasil implementasi Class RC4 yang berisi tentang beberapa properti dan fungsi yang menggantikan properti dan fungsi yang diturunkan dari Class RC4Base dan SymmetricAlgorithm. Deklarasi kedua Class tersebut adalah sebagai berikut:

Friend Class RC4Base
    Public Enum EnumArahCrypt
        Enkripsi
        Dekripsi
    End Enum

    Private Shared ReadOnly BLOCK_SIZE As Integer = 128     'Jumlah bit per blok
    Protected inputBlockSize As Integer = BLOCK_SIZE / 8
    Protected outputBlockSize As Integer = BLOCK_SIZE / 8

    'key berukuran MAX_KEY_BITS / 32
    Protected Key As UInteger() = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}

    'matriks nilai SBOX sepanjang 256 bit
    Const jumlahInputSBOX As Integer = 256
    Private m_sbox As UInteger()

    Public Sub New(key As Byte())
        'Inisialisasi nilai SBOX
        m_sbox = New UInteger(jumlahInputSBOX - 1) {}
        For nI = 0 To jumlahInputSBOX - 1
            m_sbox(nI) = nI
        Next

        Dim a As Long
        Dim b As Long
        Dim Temp As Byte

        For a = 0 To 255
            b = (b + m_sbox(a) + key(a Mod key.Length)) Mod 256
            Temp = m_sbox(a)
            m_sbox(a) = m_sbox(b)
            m_sbox(b) = Temp
        Next
    End Sub

	. . .
End Class

Friend Class RC4Algoritma
    Inherits RC4Base
    Implements System.Security.Cryptography.ICryptoTransform

    Private m_canReuseTransform As Boolean = True
    Private m_canTransformMultipleBlocks As Boolean = False

    Public Sub New(ByRef key As Byte(), arahCrypt As EnumArahCrypt)
        MyBase.New(key)

        'Konversi key menjadi array integer
        For i As Integer = 0 To key.Length / 4 - 1
            Me.Key(i) = CUInt(key(i * 4 + 3) << 24) Or CUInt(key(i * 4 + 2) << 16) Or CUInt(key(i * 4 + 1) << 8) Or CUInt(key(i * 4 + 0))
        Next
    End Sub

	. . .

Hasil akhir adalah: (klik untuk perbesar gambar)

Contoh modul / source code dalam bahasa VB (Visual Basic) dapat didownload disini:

Jika membutuhkan jasa kami dalam pembuatan program, keterangan selanjutnya dapat dilihat di Fasilitas dan Harga
Jika ada yang kurang paham dengan langkah-langkah algoritma diatas, silahkan berikan komentar Anda.
Selamat mencoba.