Pengujian Model Simulasi Efek Avalanche Kriptografi Simetris Algoritma AES 128-bit, Mode ECB dan CBC

Abstract

Penelitian ini mengkaji efek avalanche pada algoritma kriptografi simetris AES 128-bit dengan menggunakan pendekatan simulasi berbasis Python dan library PyCryptodome. Efek avalanche merupakan karakteristik penting dalam algoritma kriptografi, di mana perubahan kecil pada input seharusnya menyebabkan perubahan besar pada output. Dengan membandingkan hasil enkripsi dari pasangan plaintext yang hanya berbeda satu karakter, simulasi ini mengevaluasi sensitivitas AES dalam mode ECB dan CBC terhadap perubahan input. Analisis dilakukan melalui penghitungan Bit Difference Ratio (BDR) serta visualisasi XOR antar ciphertext. Hasil simulasi menunjukkan bahwa mode CBC secara konsisten menghasilkan efek avalanche yang mendekati nilai ideal 50%, sementara mode ECB menunjukkan variasi yang lebih lebar tergantung distribusi data. Selain itu, penelitian ini juga mengeksplorasi pengaruh modifikasi pada S-Box sebagai upaya peningkatan efek avalanche dan difusi bit. Penggunaan Secure Random Number Generator (SRNG) untuk menghasilkan kunci acak memperkuat keamanan proses enkripsi. Visualisasi XOR memperlihatkan bahwa CBC menghasilkan difusi bit yang lebih merata dibandingkan ECB. Temuan ini menegaskan pentingnya pemilihan mode operasi dan struktur algoritma dalam meningkatkan ketahanan kriptografi terhadap analisis serangan. Studi ini memberikan kontribusi dalam pemahaman teoritis sekaligus aplikasi praktis dari efek avalanche dalam pengembangan sistem enkripsi berbasis AES yang efisien dan aman.