CBL-2 | AES-128 – Lembar Kerja Interaktif

✎

Identitas Kelompok

Nomor Kelompok

Kelas

Dosen Pengampu

Daftar Anggota Kelompok

NIM Anggota 1

Nama Anggota 1 (Otomatis Terisi)

NIM Anggota 2

Nama Anggota 2 (Otomatis Terisi)

NIM Anggota 3

Nama Anggota 3 (Otomatis Terisi)

NIM Anggota 4

Nama Anggota 4 (Otomatis Terisi)

NIM Anggota 5

Nama Anggota 5 (Otomatis Terisi)

1

Konversi Plaintext & Kunci (ASCII) → Hexadesimal & Biner

🔒

1. Kelompok Anda memiliki informasi (plaintext) yang terdiri dari 16 karakter ASCII (128-bit).
2. Plaintext kelompok Anda akan dienkripsi menggunakan algoritma AES-128. Untuk mengenkripsi plaintext tersebut, kelompok Anda memiliki kunci rahasia (key) yang terdiri dari 16 karakter ASCII (128-bit).

Petunjuk: Masukkan Plaintext (16 karakter ASCII) dan Kunci (16 karakter ASCII). Algoritma enkripsi AES-128 akan menggunakan nilai ini sebagai dasar komputasi. Kemudian isi kolom Hexadesimal dan Biner di bawah berdasarkan perhitungan manual Anda.

Input Nilai Awal

Plaintext 16 karakter ASCII

Kunci (Key) 16 karakter ASCII

🕒 --/--/---- --:--:--

2

Penyusunan State Matrix & Key Matrix 4×4 (Column-Major Order)

🔒

Pada algoritma AES-128, 16 byte Plaintext dan 16 byte Kunci disusun ke dalam Matriks 4×4 dengan urutan kolom per kolom (Column-Major Order):
Kolom 0: Byte 0..3 | Kolom 1: Byte 4..7 | Kolom 2: Byte 8..11 | Kolom 3: Byte 12..15.

Hasil Konversi Hexadesimal Plaintext (16 Byte / 32 Digit Hex)

Hasil Konversi Hexadesimal Kunci Cipher (16 Byte / 32 Digit Hex - W₀–W₃)

Plaintext State Matrix (Hex 4×4)

Cipher Key Matrix (Hex 4×4 - W₀–W₃)

3

AddRoundKey Awal (Ronde 0 / Pre-Round Transformation)

🔒

Lakukan operasi XOR bitwise antara setiap elemen Plaintext State Matrix dengan Subkunci Ronde 0 (W₀–W₃):
State_R0[r, c] = Plaintext[r, c] ⊕ Key[r, c].

Plaintext Input (State Awal)

Subkunci Ronde 0 (W₀–W₃)

Langkah 3A: Sampel Perhitungan AddRoundKey Level-Bit (4 Byte Diagonal Utama)

🔍 Buktikan Operasi XOR Bit-per-Bit:

Nilai Plaintext (Pb) dan Kunci (Kb) dalam biner sudah ditampilkan sebagai referensi. Hitung hasil XOR (Pb ⊕ Kb) bit-per-bit untuk 4 posisi diagonal utama berikut:

Posisi (r,c)	Ph (Hex)	Pb (Biner)	Kh (Hex)	Kb (Biner)	Hasil XOR (Biner, isi sendiri)

Langkah 3B: Matriks State AddRoundKey Awal Lengkap (Hex 4×4)

⚡ Otomatisasi Sistem 12 sel (bergaris putus-putus) telah dihitung & diisi otomatis oleh sistem karena tidak ada input manual. 4 sel diagonal utama (biru terang) terhubung otomatis dari hasil perhitungan Level-Bit Langkah 3A Anda.

State Setelah AddRoundKey Awal (Hex 4×4)

4

Key Expansion AES-128 (Pembangkitan Subkunci Ronde 1: W₄–W₇)

🔒

Key Expansion membangkitkan 44 word (W₀–W₄₃) untuk membentuk 11 Subkunci Ronde (Round Key).
Pembangkitan Subkunci Ronde 1 (W₄, W₅, W₆, W₇) dilakukan melalui 3 sub-langkah bertahap di bawah ini:

Word Referensi: W₃ = [ -- -- -- -- ]

Langkah 4A: RotWord(W₃) — Geser Siklik 1 Byte ke Kiri

Geser 1 byte ke kiri: [b₀, b₁, b₂, b₃] → [b₁, b₂, b₃, b₀].

Langkah 4B: SubWord — Substitusi Byte Menggunakan S-Box Rijndael

Substitusikan setiap byte hasil RotWord(W₃) menggunakan tabel S-Box Rijndael.

Langkah 4C: XOR Rcon[1] & Penyusunan Subkunci Ronde 1 (W₄, W₅, W₆, W₇)

1. temp = SubWord ⊕ Rcon[1] ([01, 00, 00, 00]).
2. Hitung tiap kolom: W₄ = W₀ ⊕ temp, W₅ = W₁ ⊕ W₄, W₆ = W₂ ⊕ W₅, W₇ = W₃ ⊕ W₆.

💡 Bantuan Hitung Kolom 0 (W₄) dihitung dari SubWord ⊕ Rcon[1] ⊕ W₀. Kolom 1–3 (W₅, W₆, W₇) dapat Anda hitung manual atau klik tombol cepat di bawah ini untuk mengisinya secara otomatis:

Subkunci Ronde 1 (W₄, W₅, W₆, W₇ - Hex 4×4)

5

Ronde 1 – Transformasi SubBytes (S-Box)

🔒

Substitusikan setiap byte pada State Matrix hasil AddRoundKey Awal (Ronde 0) secara non-linear menggunakan tabel substitusi S-Box Rijndael (digit heksadesimal pertama sebagai indeks baris dan digit kedua sebagai indeks kolom).

State Input (Hasil AddRoundKey Awal / Ronde 0)

Langkah 5A: Sampel Penentuan Indeks Baris, Kolom & Nilai S-Box (4 Byte Diagonal Utama)

🔍 Petunjuk Pembacaan Tabel S-Box:

Untuk membuktikan pemahaman pembacaan tabel S-Box Rijndael, tentukan indeks baris, indeks kolom, dan nilai hasil S-Box untuk 4 posisi diagonal utama berikut:

Posisi (r,c)	Byte Input State	Indeks Baris (Hex Kiri)	Indeks Kolom (Hex Kanan)	Hasil S-Box (Hex)
(0,0)	`--`
(1,1)	`--`
(2,2)	`--`
(3,3)	`--`

Langkah 5B: Matriks State SubBytes Lengkap (Hex 4×4)

⚡ Otomatisasi Sistem 12 sel (bergaris putus-putus) telah dihitung & diisi otomatis oleh sistem. 4 sel diagonal utama (biru terang) terhubung otomatis dari hasil pembacaan S-Box Langkah 5A Anda.

State Setelah SubBytes Ronde 1 (Hex 4×4)

6

Ronde 1 – Transformasi ShiftRows

🔒

Geser byte tiap baris State Matrix secara siklik ke kiri sesuai indeks barisnya:
• Baris 0: tidak digeser (tetap) | • Baris 1: geser 1 byte ke kiri | • Baris 2: geser 2 byte ke kiri | • Baris 3: geser 3 byte ke kiri.

State Input (Hasil SubBytes Ronde 1)

💡 Panduan Baris 0 Baris 0 tidak mengalami pergeseran siklik (nilainya persis sama dengan Baris 0 matriks input di atas). Anda dapat menyalin Baris 0 langsung menggunakan tombol cepat di bawah ini:

State Setelah ShiftRows Ronde 1 (Hex 4×4)

7

Ronde 1 – Transformasi MixColumns di Medan Galois GF(2⁸)

🔒

Kalikan setiap kolom State Matrix dengan matriks sirkulan konstan pada Medan Galois GF(2⁸) modulo x⁸ + x⁴ + x³ + x + 1 (0x11B). Operasi perkalian dengan 02 dilakukan dengan perkalian Galois (gmul2 / xtime) dan penjumlahan dilakukan dengan operasi XOR bitwise (⊕).

State Input (Hasil ShiftRows Ronde 1)

Langkah 7A: Perhitungan Perantara Perkalian Medan Galois GF(2⁸) (4 Elemen Sudut Matriks)

📐 Contoh Komputasi S'₀₀, S'₀₃, S'₃₀, S'₃₃:

State Kolom 0 Input: [ s0,0, s1,0, s2,0, s3,0 ] | State Kolom 3 Input: [ s0,3, s1,3, s2,3, s3,3 ]
Hitung nilai perkalian Galois perantara (hanya suku yang bukan perkalian dengan 01) dan hasil XOR akhir untuk keempat elemen sudut berikut:

Elemen Sudut S'₀₀ (Kolom 0):
S'_0,0 = (02 • s_0,0) ⊕ (03 • s_1,0) ⊕ (01 • s_2,0) ⊕ (01 • s_3,0)

02 • s_0,0 = | 03 • s_1,0 = ➔ S'₀₀ =

Elemen Sudut S'₃₀ (Kolom 0):
S'_3,0 = (03 • s_0,0) ⊕ (01 • s_1,0) ⊕ (01 • s_2,0) ⊕ (02 • s_3,0)

03 • s_0,0 = | 02 • s_3,0 = ➔ S'₃₀ =

Elemen Sudut S'₀₃ (Kolom 3):
S'_0,3 = (02 • s_0,3) ⊕ (03 • s_1,3) ⊕ (01 • s_2,3) ⊕ (01 • s_3,3)

02 • s_0,3 = | 03 • s_1,3 = ➔ S'₀₃ =

Elemen Sudut S'₃₃ (Kolom 3):
S'_3,3 = (03 • s_0,3) ⊕ (01 • s_1,3) ⊕ (01 • s_2,3) ⊕ (02 • s_3,3)

03 • s_0,3 = | 02 • s_3,3 = ➔ S'₃₃ =

Langkah 7B: Matriks State MixColumns Lengkap (Hex 4×4)

⚡ Otomatisasi Sistem 12 sel (bergaris putus-putus) perkalian medan Galois GF(2⁸) telah dihitung & diisi otomatis oleh sistem. 4 sel sudut (biru terang) terhubung otomatis dari hasil perhitungan perkalian Galois Langkah 7A Anda.

State Setelah MixColumns Ronde 1 (Hex 4×4)

8

Ronde 1 – AddRoundKey Ronde 1 (State Akhir Ronde 1)

🔒

Lakukan operasi XOR bitwise antara matriks hasil MixColumns dengan Subkunci Ronde 1 (W₄–W₇) untuk menghasilkan State Matrix akhir Ronde 1.

State Input (Hasil MixColumns Ronde 1)

Subkunci Ronde 1 (W₄–W₇)

Langkah 8A: Sampel Perhitungan AddRoundKey Ronde 1 Level-Bit (Posisi S₀₀, S₀₃, S₃₀, S₃₃)

🔍 Buktikan Operasi XOR Bit-per-Bit:

Hitung hasil XOR (Sb ⊕ Kb) bit-per-bit untuk 4 posisi sudut State (posisi yang sama dengan yang dihitung detail pada MixColumns Langkah 7A):

Posisi (r,c)	Sh (Hex)	Sb (Biner)	Kh (Hex)	Kb (Biner)	Hasil XOR (Biner, isi sendiri)

Langkah 8B: Matriks State Akhir Ronde 1 Lengkap (Hex 4×4)

⚡ Otomatisasi Sistem 12 sel (bergaris putus-putus) telah dihitung & diisi otomatis oleh sistem. 4 sel sudut (biru terang) terhubung otomatis dari hasil perhitungan XOR Langkah 8A Anda.

State Akhir Ronde 1 (Hex 4×4)

9

Rekapitulasi Otomatisasi Perhitungan Ronde 2 sampai 9

🔒

Tabel berikut menampilkan rekapitulasi otomatisasi komputasi State Awal, SubBytes, ShiftRows, MixColumns, Subkunci Ronde (Round Key), serta State Akhir (hasil AddRoundKey: MixColumns ⊕ Round Key) dari Ronde 2 sampai Ronde 9:

Ronde	State Awal (Hex)	SubBytes (Hex)	ShiftRows (Hex)	MixColumns (Hex)	Round Key (Hex)	State Akhir (MixColumns ⊕ Round Key)

10

Ronde 10 – Ronde Final (SubBytes → ShiftRows → AddRoundKey)

🔒

Pada Ronde 10 (ronde final), transformasi MixColumns ditiadakan untuk menjaga simetri struktur algoritma enkripsi/dekripsi.
💡 Asal State Input Ronde 10:
Matriks State Input (Hasil Ronde 9) di bawah adalah hasil akhir dari Ronde 9, yaitu operasi AddRoundKey pada Ronde 9 (hasil XOR antara kolom MixColumns Ronde 9 dan Round Key Ronde 9 pada tabel di Bagian 9).

Urutan pengerjaan ronde final adalah:
State_R10 = AddRoundKey( ShiftRows( SubBytes(State_R9) ), RoundKey_10 ).

State Input (Hasil Ronde 9: MixColumns ⊕ Round Key 9)

Subkunci Ronde 10 (W₄₀–W₄₃)

Langkah 10A: Transformasi SubBytes Ronde 10

Substitusikan setiap byte pada State Input (Hasil Ronde 9) di atas menggunakan tabel S-Box Rijndael:

State Setelah SubBytes Ronde 10 (Hex 4×4)

Langkah 10B: Transformasi ShiftRows Ronde 10

Lakukan pergeseran siklik ke kiri pada State hasil SubBytes Ronde 10 (Baris 0 tetap, Baris 1 geser 1 byte, Baris 2 geser 2 byte, Baris 3 geser 3 byte):

State Setelah ShiftRows Ronde 10 (Hex 4×4)

Langkah 10C: Transformasi AddRoundKey Ronde 10 (State Akhir AES-128)

Transformasi MixColumns ditiadakan pada ronde final. Lakukan operasi XOR bitwise (⊕) antara State ShiftRows Ronde 10 dengan Subkunci Ronde 10 (W₄₀–W₄₃) untuk menghasilkan State Akhir AES-128:

State Akhir Ronde 10 / Ciphertext State (Hex 4×4)

11

Ciphertext Akhir & Pengumpulan Laporan Resmi

🔒

Ciphertext 128-bit diperoleh dengan membaca State Matrix akhir Ronde 10 secara kolom per kolom (Column-Major Order) dan merangkainya menjadi deretan teks heksadesimal (32 digit hex).

Ciphertext Akhir (32 Karakter Hex):

📄 Plaintext

HEXADECIMAL

----

ASCII

----

🔑 Kunci (Key)

HEXADECIMAL

----

ASCII

----

🔒 Ciphertext Akhir AES-128
HEXADECIMAL
----
ASCII
----

Analisis Penerapan Algoritma AES-128:

Portal Akses Modul CBL 2A Ditutup

Departemen Teknik Elektro dan Komputer
LABORATORIUM JARINGAN KOMPUTER
CBL-2: Advanced Encryption Standard (AES)

Identitas Kelompok

Konversi Plaintext & Kunci (ASCII) → Hexadesimal & Biner

Penyusunan State Matrix & Key Matrix 4×4 (Column-Major Order)

AddRoundKey Awal (Ronde 0 / Pre-Round Transformation)

Key Expansion AES-128 (Pembangkitan Subkunci Ronde 1: W₄–W₇)

Ronde 1 – Transformasi SubBytes (S-Box)

Ronde 1 – Transformasi ShiftRows

Ronde 1 – Transformasi MixColumns di Medan Galois GF(2⁸)

Ronde 1 – AddRoundKey Ronde 1 (State Akhir Ronde 1)

Rekapitulasi Otomatisasi Perhitungan Ronde 2 sampai 9

Ronde 10 – Ronde Final (SubBytes → ShiftRows → AddRoundKey)

Ciphertext Akhir & Pengumpulan Laporan Resmi

🛡️ Asisten Dosen Panel

Portal Akses Modul CBL 2A Ditutup

Identitas Kelompok

Konversi Plaintext & Kunci (ASCII) → Hexadesimal & Biner

Penyusunan State Matrix & Key Matrix 4×4 (Column-Major Order)

AddRoundKey Awal (Ronde 0 / Pre-Round Transformation)

Key Expansion AES-128 (Pembangkitan Subkunci Ronde 1: W4–W7)

Ronde 1 – Transformasi SubBytes (S-Box)

Ronde 1 – Transformasi ShiftRows

Ronde 1 – Transformasi MixColumns di Medan Galois GF(28)

Ronde 1 – AddRoundKey Ronde 1 (State Akhir Ronde 1)

Rekapitulasi Otomatisasi Perhitungan Ronde 2 sampai 9

Ronde 10 – Ronde Final (SubBytes → ShiftRows → AddRoundKey)

Ciphertext Akhir & Pengumpulan Laporan Resmi

🛡️ Asisten Dosen Panel

🔐 Akses Asisten Dosen / Admin

Key Expansion AES-128 (Pembangkitan Subkunci Ronde 1: W₄–W₇)

Ronde 1 – Transformasi MixColumns di Medan Galois GF(2⁸)