Implementasi dan Analisis Performa Komputasional dan Keamanan Skema Enkripsi Two-Tier RSA-AES dan DHIES-AES

Salsabila, Siti Nisrina (2026) Implementasi dan Analisis Performa Komputasional dan Keamanan Skema Enkripsi Two-Tier RSA-AES dan DHIES-AES. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5002221140-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (20MB) | Request a copy

Abstract

Transformasi digital yang masif mendorong meningkatnya kebutuhan mekanisme perlindungan data yang mampu menyeimbangkan keamanan kriptografi dengan efisiensi komputasi. Meskipun skema enkripsi two-tier telah berkembang sebagai solusi yang umum digunakan, kajian komparatif yang secara empiris mengukur performa suatu skema menggunakan implementasi yang konsisten dan parameter keamanan setara, serta mengaitkannya dengan estimasi ketahanan brute force pada arsitektur two-tier, masih tergolong terbatas. Penelitian ini mengkaji dua skema enkripsi two-tier, yaitu RSA-AES dan DHIES-AES, melalui implementasi komputasional dan analisis keamanan teoretis. Skema RSA-AES menggunakan RSA-2048 dengan RSAES-OAEP pada lapisan kunci publik dan AES-256-GCM pada lapisan enkripsi data. Skema DHIES-AES menggunakan Diffie–Hellman 2048-bit dengan derivasi kunci sesi melalui HKDF berbasis HMACSHA256 pada lapisan kunci publik, kemudian AES-256-CTR untuk enkripsi dan HMACSHA256 terpisah sebagai MAC untuk autentikasi ciphertext pada lapisan enkripsi data. Keduanya diimplementasikan dalam Java dan diuji pada variasi plaintext 10 MB, 100 MB, 500 MB, dan 1 GB dengan lima uji coba per variasi. Hasil pengujian menunjukkan bahwa DHIES-AES secara konsisten memerlukan waktu eksekusi yang lebih rendah dibandingkan RSA-AES pada seluruh variasi ukuran plaintext, dengan selisih berkisar antara 116,49% hingga 368,47% relatif terhadap waktu eksekusi DHIES-AES, sedangkan dari sisi penggunaan memori kedua skema memiliki karakteristik yang relatif sebanding dengan persentase selisih tidak melebihi 1,12%. Dari sisi keamanan teoretis, lapisan simetris kedua skema memiliki ketahanan setara dengan ruang kunci 2256, yang secara teoretis tidak dapat ditembus dalam rentang waktu yang bermakna secara praktis. Pada lapisan kunci publik, RSA-2048 dan DH-2048 masing-masing memiliki Equivalent Security Strength 112 bit berdasarkan NIST SP 800-57, dengan ketahanan yang juga melampaui batas komputasi praktis saat ini. Lapisan kunci publik menjadi bottleneck keamanan pada kedua skema dengan selisih ketahanan sekitar 43 orde magnitudo terhadap lapisan simetris.
======================================================================================================================================
The massive scale of digital transformation has driven an increasing need for data protection mechanisms capable of balancing cryptographic security with computational efficiency. Although two-tier encryption schemes have developed into a widely used solution, comparative studies that empirically measure scheme performance using consistent implementations and equivalent security parameters, while also linking these results to brute-force resistance estimates within a two-tier architecture, remain limited. This research examines two two-tier encryption schemes, namely RSA-AES and DHIES-AES, through computational implementation and theoretical security analysis. The RSA-AES scheme employs RSA-2048 with RSAES-OAEP at the public-key layer and AES-256-GCM at the data encryption layer. The DHIES-AES scheme employs 2048-bit Diffie–Hellman with session key derivation via HKDF based on HMAC-SHA256 at the public-key layer, followed by AES-256-CTR for encryption and a separate HMAC-SHA256 as a MAC for ciphertext authentication at the data encryption layer. Both schemes were implemented in Java and tested on plaintext variations of 10 MB, 100 MB, 500 MB, and 1 GB, with five trials per variation. The test results show that DHIES-AES consistently required lower execution time than RSA-AES across all plaintext size variations, with differences ranging from 116.49% to 368.47% relative to the execution time of DHIES-AES, while in terms of memory usage both schemes exhibited relatively comparable characteristics, with percentage differences not exceeding 1.12%. In terms of theoretical security, the symmetric layer of both schemes offers resistance equivalent to a key space of 2256, which is theoretically infeasible to break within a practically meaningful timeframe. At the public-key layer, RSA-2048 and DH-2048 each have an Equivalent Security Strength of 112 bits based on NIST SP 800-57, with resistance that likewise exceeds current practical computational limits. The public-key layer constitutes the security bottleneck in both schemes, with a resistance gap of approximately 43 orders of magnitude relative to the symmetric layer.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Enkripsi Two-Tier, RSA-AES, DHIES-AES, Performa Komputasional, Ketahanan Brute Force, Two-Tier Encryption, RSA-AES, DHIES-AES, Computational Performance, Brute Force Resistance
Subjects:	T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK5102.94 Cryptographic techniques
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Mathematics > 44201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Siti Nisrina Salsabila
Date Deposited:	29 Jul 2026 04:46
Last Modified:	29 Jul 2026 04:46
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/139222

Actions (login required)

View Item