Project

Al-Kindi, Pencetus Analisa Frekuensi pada Cryptanalysis

Sudahkah anda menonton film The Imitation Game[1]? Film yang dirilis tahun 2014 ini berkisah tentang bagaimana Alan Turing (diperankan dengan sangat baik oleh Benedict “Sherlock” Cumberbatch), seorang cryptanalyst Inggris, berusaha memecahkan kode di balik mesin Enigma milik Nazi atas perintah Inggris pada Perang Dunia ke-2. Kegemilangan Turing dan timnya memecahkan kode Mesin Enigma ini bahkan disebut-sebut ikut membantu menghentikan perang dua tahun lebih awal [2]. Ilmu cryptanalysis sendiri, sebutan untuk bidang ilmu yang berusaha mengupas aspek tersembunyi dari suatu sistem,  telah berkembang pesat sejak era Turing berlalu. Sayangnya, tak banyak dari kita yang tahu bahwa meskipun istilah cryptanalysis sendiri tergolong baru, dokumen pertama yang memuat metode klasik pemecahan kode justru muncul di kitab seorang ilmuwan Muslim di abad ke-9 [3].

Al-Kindi sebagaimana ditampilkan pada perangko Syria [10].


Biografi 

Namanya Abu Yusuf bin Ishaq bin Sabbah bin ‘Omran bin Ismail al-Kindi. Ia tumbuh besar di Baghdad pada era dinasti Abbasiyah saat Bayt al-Hikmah Baghdad (dikenal di barat sebagai House of Wisdom) menjadi pusat ilmu pengetahuan dan peradaban dunia [4]. Di era ini lah begitu banyak karya-karya ilmuwan dan filsuf Yunani semacam Euclid, Ptolemy, Aristoteles, Archimedes, diterjemahkan ke dalam bahasa Arab. Proses penerjemahan ini lah yang membuat karya-karya ini di kemudian hari bisa diterjemahkan ke bahasa Latin oleh para ilmuwan Eropa dan nantinya memegang peranan penting di era Renaissance Eropa. Tidak hanya menjadi pusat penerjemahan saja, Bayt al-Hikmah juga menjadi “surga” bagi para akademisi dari berbagai penjuru dunia, tempat mereka bisa leluasa untuk berkumpul, berdebat, berdiskusi, belajar, dan berkarya setiap harinya. Tak heran kalau Bayt al-Hikmah di kala itu menjadi produsen ilmuwan dan engineer terkemuka semacam Al-Khawarizmi dan kitab Al-Jabr-nya yang mengubah wajah matematika serta Banu Musa bersaudara dan mesin-mesin mereka.

Di tempat inilah Al-Kindi ditunjuk oleh khalifah Al-Ma’mun menjadi pemimpin proses penerjemahan karya-karya Aristoteles, sampai-sampai ia dijuluki sebagai “Filsuf dari Arab” dan diberi perpustakaan khusus yang kemudian dikenal sebagai Al-Kindiya [4], [5]. Meskipun memiliki pengetahuan yang luas dan posisi yang terpandang, sejarah mencatat bahwa Al-Kindi memiliki kepribadian yang keras. Pernah suatu ketika penyewa kamar di rumahnya bermaksud mengundang kawannya menginap. Mengetahui hal itu, tak tanggung-tanggung Al-Kindi pun segera menaikkan harga kontrakannya. Ia juga tercatat pernah bersitegang dengan sesama ilmuwan, salah satunya Banu Musa bersaudara, dan bahkan sampai mendapat kekerasan fisik dari orang-orang yang tersinggung atas perbuatannya [5]. Ini mengingatkan saya pada sosok Isaac Newton, fisikawan terkemuka yang juga kerap berkonflik akibat kepribadiannya yang sangat anti kritik [6]. Tapi, seperti halnya Newton, terlepas dari kepribadiannya yang rumit, kontribusi Al-Kindi pada ilmu pengetahuan tak terbantahkan.

Cuplikan kitab Risāla fī Istikhrāj al-Kutub al-Mu’amāh [11] karya Al-Kindi yang menginisiasi cryptanalysis.

Al-Kindi dan Cryptanalysis

Di antara berbagai bidang ilmu yang dikuasainya, cryptanalysis menjadi salah satu bidang ilmu di mana kontribusi Al-Kindi sangat terasa. Dalam kitabnya yang berjudul Risāla fī Istikhrāj al-Kutub al-Mu’amāh (Manuskrip tentang Pemecah Pesan Tersembunyi) — yang sayangnya baru ditemukan ulang tahun 1987 di Arsip Sulaymaniyyah Ottoman di Istanbul — Al-Kindi membedah ilmu statistik dikaitkan dengan kajian linguistik bahasa Arab. Kajiannya ini kemudian berujung pada teknik pemecahan pesan tersembunyi yang di era modern kita kenal sebagai analisa frekuensi (frequency analysis) [3], [4], [5]. Coba kita perhatikan cuplikan dari kitabnya berikut ini.

Salah satu cara untuk memecahkan pesan tersandikan, jika bahasa pesan diketahui, adalah dengan mencari teks lain berbahasa sama yang cukup panjang, lalu kita hitung jumlah kemunculan setiap huruf. Kita sebut saja huruf paling sering muncul sebagai “pertama”, lalu yang selanjutnya “kedua”, selanjutnya “ketiga”, dan seterusnya sampai kita dapatkan urutan seluruh huruf yang ada.

Lalu, kita amati teks yang akan kita pecahkan, dan kita klasifikasikan simbol-simbolnya. Kita temukan simbol yang paling sering muncul dan kita ganti dengan huruf “pertama” yang kita dapat dari sampel teks sebelumnya, lalu simbol paling sering muncul berikutnya kita ganti dengan huruf “kedua”, dan seterusnya, sampai kita dapatkan semua simbol yang ingin kita pecahkan.

Sekilas, pemaparan Al-Kindi ini terkesan sederhana, tapi prinsip dasar dari metode analisa frekuensi ini lah yang sangat penting dan digunakan di berbagai bidang sampai saat ini. Prinsipnya adalah meskipun suatu pesan tersamarkan lewat simbol-simbol yang asing, umumnya karakteristik tertentu dari teks yang terkandung pada pesan tersebut tetap sama. Contoh karakteristik di sini adalah frekuensi (seberapa sering) kemunculan tiap-tiap huruf. Al-Kindi memanfaatkan karakteristik ini — yang tak bisa tersamarkan oleh metode penyandian / kriptografi — untuk mendapatkan pesan asli.

Di era modern ini, engineer menggunakan transformasi Fourier yang berbasis analisa frekuensi untuk mencari fitur atau karakteristik pada sinyal dan gambar, mencari pola pada data, menyaring noise pada sistem komunikasi, dan berbagai aplikasi yang lain [7], [8]. Meskipun berbeda aplikasi dengan contoh yang dituliskan Al-Kindi, prinsip dasarnya sama: bahwa informasi mempunyai karakteristik yang akan tetap tak berubah meskipun pesannya sendiri berubah, baik tersamarkan dalam kasus cryptanalysis ataupun terkena noise pada sistem komunikasi. Ketika kita bisa mendapatkan metode untuk mendapatkan karakteristik ini, maka dengan mudah kita bisa dapatkan informasi asli sebelum tersandikan atau sebelum terkotori oleh noise.

Contoh distribusi frekuensi huruf pada Bahasa Inggris yang bisa digunakan untuk melakukan cryptanalysis ala Al-Kindi. Sumber: Wikipedia.

Penutup

Komentar menarik ditulis oleh Simon Singh dalam bukunya tentang cryptanalysis berjudul The Code Book [3]. Singh berpendapat,

Cryptanalysis tidak mungkin bisa ditemukan sampai suatu peradaban mencapai level pendidikan yang cukup unggul dalam beberapa displin ilmu, termasuk matematika, statistika, dan linguistik. Peradaban Muslim menjadi tempat yang ideal bagi lahirnya cryptanalysis, karena Islam menekankan keseimbangan pada setiap aspek aktivitas manusia, dan untuk mencapai ini, dibutuhkan ilmu.

Dari sini, kita bisa menyimpulkan bahwa ide Al-Kindi tentang analisa frekuensi tak bisa lepas dari kondisi masyarakat Muslim di eranya, khususnya di Baghdad dengan Bayt al-Hikmah-nya, yang begitu giat mempelajari berbagai bidang ilmu. Mereka bukan cuma belajar matematika dan astronomi dari karya-karya Yunani saja, tapi juga menekuni linguistik bahasa Arab ketika mereka mempelajari Quran dan Hadits Nabi. Seberapa sering suatu huruf atau kata muncul dalam Quran, misalnya, telah diteliti oleh para ilmuwan zaman itu, yang sudah barang tentu sangat mempengaruhi atau mengilhami Al-Kindi saat mengembangkan metode analisa frekuensinya. Jadi, sudah sepatutnya kita saat ini berkaca dari mereka bahwa belajar itu tak mengenal batas-batas. Kita boleh jadi memilih bidang engineering, tapi bukan berarti kita tak boleh menekuni ilmu sejarah atau ushul fiqh. Kita boleh jadi berprofesi dokter, tapi tidak semestinya itu menghalangi kita untuk hobi astronomi atau mengkaji linguistik bahasa Al-Quran. Karena sejatinya, setiap ilmu itu mengandung hikmah. Dan sebagaimana sabda Nabi,

Hikmah itu adalah barang yang hilang milik orang yang beriman. Di mana saja ia menemukannya, maka ambillah. (HR Tirmidzi)

Contoh real bagaimana metode analisa frekuensi Al-Kindi memecahkan kode dapat dilihat pada referensi [9]. Selamat mencoba!

Spanyol, 14 Ramadhan 1438 H

Ditulis oleh mahasiswa yang pernah bergelut dengan analisa frekuensi untuk mencari makna di balik data dan kini berusaha mengagumi kebesaran-Nya melalui robotika.

Referensi:

[1] http://m.imdb.com/title/tt2084970/

[2] http://home.bt.com/tech-gadgets/cracking-the-enigma-code-how-turings-bombe-turned-the-tide-of-wwii-11363990654704

[3] “The Code Book”. Simon Singh. Delacorte Press. New York: 2001.

[4] “1001 Inventions: Muslim Heritage in Our World”. Salim TS Al-Hassani. Foundation for Science, Technology, and Civilisation, UK: 2006.

[5] “Science and Islam: a History”. Ehsan Masood. Icon Books: 2009.

[6] http://psychology.wikia.com/wiki/Isaac_Newton

[7] https://see.stanford.edu/materials/lsoftaee261/book-fall-07.pdf

[8] http://tuvalu.santafe.edu/~moore/sending_secrets-tampa.pdf

[9] http://crypto.interactive-maths.com/frequency-analysis-breaking-the-code.html

[10] http://www.muslimheritage.com/uploads/Al-Kindi.jpg

[11] http://www.muslimheritage.com/article/al-kindi-cryptography-code-breaking-and-ciphers

Advertisements
Standard

3 thoughts on “Al-Kindi, Pencetus Analisa Frekuensi pada Cryptanalysis

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s