I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in g  a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   1 3 ,   N o .   2 ,  F e b r ua r y   201 9 ,   pp.   643 ~ 648   I S S N:  2502 - 4752,   DO I :  10 . 11591/i j e e c s . v 1 3 .i 2 . pp 643 - 648             643       Jou r n al  h o m e page :  ht tp: // iaes c or e . c om/jour nals /i nde x . php/i jee c s   A n  i m p r ov e d  f itn e ss fu n c t io n   f or  au t om at e d  c r y p t an al y si s    u si n g ge n e t ic  al gor ith m       M d .   S h af iu l   Al am   F o r h ad 1 ,   M d .   S ab ir   Hos s ain 2 ,   M oh am m ad   Ob aid u r   Rahm an 3 ,   M d .   M os t af iz u r   Raham an 4 ,   M d .   M ok am m e l   Haq u e 5 ,  M d .   K am r u l   Hos s ain 6   1 , 2, 3, 4 , 5 D e p art m en t   o f  C o m p u t e r   S c i en ce   an d   E n g i n ee r i n g ,   Ch i t t ag o n g   U n i v e rs i t y   o f   E n g i n ee r i n g   an d   T ec h n o l o g y ,   Ban g l a d e s h .   6 I n s t i t u t e  o f  In fo r m at i o n   an d   Co mmu n i c at i o n   T ec h n o l o g y ,   C h i t t ag o n g   U n i v e rs i t y   o f  E n g i n ee ri n g   a n d   T ech n o l o g y ,   Ban g l a d e s h .       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve d   A ug   6 ,   2018   R e vi s e d  No v   2 4 ,   2018   A c c e pt e d  De c   4 ,   2018       G e n e t i c   A l g o ri t h m   (G A )  i s   a  p o p u l ar  d e s i r e   f o r  t h e   r e s e a rc h e rs   fo r  c r e at i n g   a n   au t o m at e d   c r y p t an a l y s i s   s y s t em.   G A   s t rat e g y   i s   u s e fu l   fo r   m an y   p r o b l em s .   G e n e t i c   A l g o r i t h m s   t r y   t o   s o l v e  p ro b l em s   b y   u s i n g   g e n e t i c  p ro ce s s e s .   D i ff e r e n t   t e ch n i q u e s   fo r   d eci d i n g   o n   fi t n e s s   fu n c t i o n   r e l y i n g   o n   t h e  c i p h e rs   h av e  p ro p o s e d   b y   d i ff e r e n t   r e s e ar ch e rs .   T h e   mo s t   n ece s s ar y   co m p o n en t   i s   t o   s e t   s u c h   a  f i t n e s s   fu n c t i o n   t h at   c an   e v a l u at e   d i ff e r e n t   t y p e s   o f   c i p h e rs   o n   t h e  i d e n t i c a l   s c a l e .   I n   t h i s   p ap e r,   w e  h a v e   p ro p o s e d   a   c o mb i n ed   fi t n e s s   fu n c t i o n   t h at   i s   v al i d   fo r  g r e at   s o rt s   o f  c i p h e rs .   W e   u s e   G A   t o   s e l ect   t h e   fi t n e s s   fu n c t i o n .   W e  h a v e   b o u g h t   t h e   h i g h e r   r e s u l t   aft e r  i m p o s i n g   o u r  p ro p o s e d   me t h o d .   K e y w o r d s :   A ut o m a t e d  c r y pt a n a ly s i s   C r y pt a n a ly s i s   F i t n e s s   f u n c t i o n   Ge n e t i c   a l go r i t hm   Co p yr i g h t   ©   2 0 1 9   In s t i t u t e  o f   A d va n ced   E n g i n ee r i n g   a n d   S ci e n ce.     A l l   r i g h t s   r e s er ved .   C or r e s pon din g  A u th or :   M d.   S a bi r   Ho s s a i n ,     De pa r t m e n t   o f   C o m put e r     S c i e n c e   &   E n g i ne e r i n g,   C hi t t a go n g  Uni ve r s i t y   o f   E n g i ne e r i ng  &   T e c hn o l o g y ,   C hi t t a go n g - 4349,   B a n g l a d e s h .   E m a i l :  s a bi r . c s e @c ue t . a c . b d       1.   I NT RODU C T I ON   T h e   a ppr o a c h   to wa r d   i m pr o vi n g  t h e   pl a i n t e x t   f r o m   a   c i p h e r   i n   o r de r   t h a t  t h e y   c a n   b e   i m pr o v e d  f o r   g i vi ng  hi g h e r   s e c ur i t y   i s   c a l l e d  C r y pt a n a ly s i s .   M a ny   c r y pt o g r a phi c   s y s t e m s   a r e   i n c li ne d  to  a n   e x ha u s t i v e   ke y   s e a r c h   a tt a c k.   H o we v e r ,   a   l a r ge   r a n ge   o f   c i p he r s   s t i ll   r e m a i ns   s e pa r a t e .   On e   o f   t h e   vi t a l   i s s ue s   o f   i n t e gr a t i n g   t h e   r a n ge   o f   f i t n e s s   f u n c t i o n   i s   b e i ng  us e d  f o r   di f f e r e n t   c i p he r .     I n   t hi s   pa pe r ,   we   h a ve   t r i e d  t o   de v e l o p  a   f i t ne s s   f u n c t i o n   t h a t   c a n   f ur ni s h   pr o pe r   e n dpo i n t   f o r   a   w i de   v e r i t y   o f   c i p h e r t e x t .   W e   ha v e   g i ve n   m o r e   i m po r t a n c e   o n   r e tr i e vi ng  t h e   ke y   o f   t h e   l e n gt h   l o n ge r   t h a n   t h e   r e qu i r e d  t i m e .   S o  t h e r e   i s   a   t r a de - o f f   be t we e n   t i m e   a n d   c o r r e c t n e s s .   T h e   c o l u m na r   t r a n s po s i t i o n   c i p h e r   i s   us e d  f o r   e x pe r im e n t a l   pur po s e .   Our   p r o p o s e d  c o m bi ne d  f i t ne s s   f e a t ur e   v a l i d  f o r   gr e a t   t y pe s   o f   c i p h e r s .   W e   i nc o r p or a t e   GA   t o  pi c k  t h e   f i t n e s s   f u n c t i o n   a n d  ge t   a   b e tt e r   r e s u l t   a f t e r   e x t e n s i ve   e x pe r i m e n t s .   Al ba s s a ll   de t e r m i ne s   t h e   p o s s i bil i t y   o f   b r e a k i n g  a   c i p h e r   by   u s i ng  a   r a n do m   t y pe   s e a r c h   [ 1] .   M o s t  c l a s s i c a l   c i p h e r s   f a ll   u n de r   de f i n i t e ly   o n e   o f   t w o  l a r ge   c a t e gor i e s .   On e   c a t e gor y   i s   t h e   s ub s t i t ut i o n   c i ph e r   a n d   t h e   ot h e r   o n e   i s   t h e   tr a n s po s i t i o n   c i p h e r .   T o ge t h e r   wi t h   i t s   c o r r e s p o n d i n g  c i p he r - t e x t  o r   t h e   c i p h e r t e x t   a l o n e   kn o wn   p l a i n t e x t   a tt a c k  c a n   m a ke   us e   o f   s o m e   p l a i n t e x t  [ 2] .   I n   [ 3] ,   Ha m e e d,   As i f ,   e t   a l .   pr e s e n t s   a   m e t h o d i c a l   s ur v e y   o f   Ge n e t i c   Al go r i t hm   c o nn e c t e d  to   t h e   c r y pt a n a ly s i s .   T o   c o m pr e h e n d  t h e   e x t e n t   o f   GA s   i n   c r y pt a n a ly s i s ,   i t   g i ve s   a n   e f f i c i e n t   a ud i t .   T h e   f i r s t   t e c hni qu e   to   b r e a k  t h e   t r a n s po s i t i o n   c i p h e r   wa s   pr o p o s e d  by   M a tt h e ws   [ 4 ] .   B i gr a m   a n d  t r i gr a m   m o de l   us e d  by   M a t h e ws   f o r   f i t n e s s   s c o r i n g.   H i s   a ppr o a c h   s uc c e s s f u ll y   b r o ke   t h e   ke y   m e a s ur e m e n t   up   to  7 .   A  s ub s e t   o f   t h e   m o s t   f r e qu e n t  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,   Vo l .   1 3 ,   N o .   2 ,  F e b r u a r y   201 9   :    643   –   648   644   o n e s   i s   c h o s e n   b y   u s i ng  a l l   po s s i b l e   bi gr a m s   a n d  t r i gr a m s .   B y   u s i ng  t h e   t e c h ni que   pr o po s e d  by   M a t t h e ws ,   t h e y   a s s i g n   a   we i g h t   to  e a c h   o f   t h e m   by   li s t i n g   a   r a n g e   o f   t h e   m o s t   f r e que n t   bi gr a m s   a n d  t r i gr a m s .   A s   E   i s   v e r y   c o m m o n   i n   E n g li s h ,   a   p l a i n t e x t   m e s s a g e   wo ul d  pos s i b ly   i nc o r por a t e   a   n ot a bl y   e x c e s s i ve   n u m be r   o f   E ' s .  T h r e e   E ' s   wo u l d  po s s i bly   t a ke   a r e a   s i m u l t a n e o us l y .   Ho we v e r ,   t h e   m ut a t i o n   a n d  m a t i n g  r a t e   h a d  l i t t l e   c o n s e que n c e s   o n   de c r y pt i o n   s uc c e s s ,   w i t h   gr e a t e r   de c r y pt i o ns   goi ng  o n   a t  h uge   po pul a c e   s i z e s   a n d/o r   gr e a t e r   ge n e r a t i o n s .   Gr un d li ng h   a n d  Vuur e n   [ 5 ]   us e   a   f i t n e s s   e qua t i o n   f o r   s e l e c t i n g  t h e   b e s t   p o pul a t i o n .   B ut  i t   n e e ds   m o r e   de c r y pt i o n   f o r   a   m a s s i ve   po pul a t i o n   s i z e .   T o e m e h   a n d  A r gu m uga m   [ 6 ]   t r y   to   i m pr o v e   M a t h e ws   a l go r i t hm   b y   us i n g  e nh a n c i ng  bi gr a m   a n d  t r i gr a m   f i t n e s s   we i g ht  t a bl e   a n d  i n t r o duc i n g  n e w  f i t n e s s   e qua t i o n .   T h e i r   m e t h o d  e f f i c a c i o us ly   wo r ke d  f o r   ke y   l e n gt h   17.   B ut   t h e   a l go r i t hm   de s i r e s   l a r ge   c i p h e r t e x t   ( 2000  l e tt e r s )   f o r   pr e c i s e   a c c ur a c y   a n d  t h e i r   c r o s s o v e r   a n d  m ut a t i o n   r a t e s   a r e   un c o n t r o l l a bl e .   Al s o ,   t h e y   us e d  a   c o n s t a n t   n um be r   o f   po pul a t i o n s   f o r   a l l   c o m bi na t i o ns .     S i n g h   P oo j a   a n d  R . K .   C ha u h a n   [ 7]   pr e s e n t   a   s ur ve y   o f   c o m p l e t e l y   d if f e r e n t   a s y m m e t r i c   a l go r i t hm s   e . g.   R S A ,   DSA ,   E C C ,   Di f f i e - He ll m a n ,   e t c .   B a s e d  on   a tt a c ks ,   p ot e n t i a l   c o un t e r m e a s ur e s ,   ke y   s i z e ,   s t r e n gt h   a nd   we a kne s s   i n   t h e   f o r m   o f   t a bl e   t h e s e   c a n   b e   c o m pa r e d.   Ahm a d,   J a s m i n,   e t  a l   pr e s e n t s   s o m e   P ubli c   K e y  C r y pt o gr a phy   ( P KC )   a l go r i t hm s   w i t h   t h e   a im   o f   view   o f   r e s e a r c h e r ’ s   e x e r t i o n   [ 8] .   I t   h a d  b e e n   c r e a t e d   o v e r   t h e   f o r e m o s t   r e c e n t  f o ur   de c a de s .   T h e   c o m pa r a t i v e   t r e n ds   o f   P KC   a l go r i t hm i c   r u l e s   s uppo r t e d  a   v a r i e t y   of   a n a ly s i s   f o r   e a c h   a l go r i t hm   i n   t h e   l a s t   f o ur   de c a de s .   T h e y   w e r e   i nve n t e d  a n d  s o   t h e   f o r e m o s t   c h o s e n   a l go r i t hms   a m o n g   pr e vi o us   r e s e a r c h e r s .   Kh a li d,   O m r a n ,   a n d  Ha mm o n d  [ 9 ]   us e   t w o   e qua t i o n s   f o r   f i t n e s s   c a l c u l a t i o n .   T h e   f i r s t   f i t n e s s   f u n c t i o n  g i v e s   t h e   b e s t   s o l ut i o n   f o r   ke y   s i z e   30  a n d  40 .  T h e   s e c o n d  f i t n e s s   f u n c t i o n   o f f e r s   a   b e t t e r   r e s u l t   t h a n   t h e   f i r s t   f i t ne s s   f u n c t i o n .   I t  o f f e r s   a   b e tt e r   r e s ul t   f o r   t h e   di f f e r e n t   v a r i e t y   o f   po pul a t i o ns .   Al ka t hi r y   a n d  Al - M o gr e n   [ 10 ]  t r y   to  l im i t   t h e   n u m be r   o f   ge n e r a t i o n   f o r   e v e r y   d i vis o r   a n d  t h e   ke y   w i t h   t h e   b e s t   s c o r e   ke p t  un t i l   a   b e t ter   ke y   i s   f o u n d.   T h e y   e x t e ns i ve ly   mi n im i z e   t h e   t i m e   r e qu i r e d  f r o m   [ 6 ] .     Da s t a n po ur ,   Am i n ,   a n d  R a j a   M a hm o o d  R a j a   A z li n a   [ 11 ]   de t e c t s   di s t i n c t   v a r i e t i e s   o f   n e t wo r k   a tt a c ks   by   i nve s t i ga t i n g   t h e   pe r f o r m a n c e s   o f   ge n e t i c   a l go r i t hm   ( G A )   w i t h   s uppo r t   v e c to r   m a c hi ne   ( S VM ) .   A ll   o f   t h e   a l go r i t hm s   a r e   s uc c e s s f u l   i n  a c c o m p li s hi ng  a b o ut   9 9%   de t e c t i o n   r a t e   a t  di f f e r e n t   v a r i e t i e s   o f   de c r e a s e d  f e a t ur e s .   GA   w i t h   S VM   a n d  L C F S   r e qu i r e   c o m p l e t e l y   21  f e a t ur e s ,   whi l s t   F F S A   r e qu i r e s   31  a s pe c t s   to  di s c o v e r   t h e   a tt a c ks   s uc c e s s f u ll y .   C l a r k,   An dr e w,   a n d  Da ws o n   pr o p o s e d  a   pa r a l l e l   m o de l   [ 12]   o f   t h e   ge n e t i c   a l go r i t hm   f o r   a tt a c ki n g  t h e   s im p l e   s u b s t i t ut i o n   c i p h e r .   T h e i r   a p pr o a c h   pe r m i t s   c o m m u ni c a t i o n   b e t we e n   d i f f e r e n t   t y pe s   o f   pa r a l l e l   n o de s   e a c h   f i x i ng  a   s e pa r a t e   a   pa r t  o f   t h e   pr o bl e m .   F o r   a tt a c k i n g  t h e   s i m p l e   s u b s t i t ut i o n   c i p h e r   a   n e w   t e c h ni que   i s   pr o p o s e d  t h a t   u t i li z e s   a   pa r a l l e l   v e r s i o n  o f   t h e   ge n e t i c   a l go r i t hm .   An   a ppr o pr i a t e   m e t h o d  i s   de vi s e d   t h a t  pe r m i t s   c o m m u ni c a t i o n   be t we e n   r a n ge s   o f   pa r a l l e l   n o de s   e a c h   s o l vi ng  a   s e pa r a t e   pa r t   o f   t h e   pr o b l e m .   An  a n a ly s i s   o f   t h e   f i t n e s s   f u n c t i o n   i s   a dd i t i o n a ll y   c a r r i e d  o u t.     I n   [ 13] ,   a n   i m pr o v e d  ge n e t i c   a l go r i t hm   w i t h   a   n o ve l   f i t n e s s   f u nc t i o n   i s   us e d.   An d  i t   o f f e r s   a   t e c h ni que   to  t h e   c r y pt a n a ly s i s   o f   tr a n s po s i t i o n   c i p h e r s .   T h e   pr o p o s e d  a l go r i t hm   i s   unim a g i na bl e   f o r   c r y pt a na l y s i s   o f   t r a n s po s i t i o n   c i p h e r   w i t h   ke y   l e n gt h s   up  to  t we n t y - f i ve .   T h e   f i t n e s s   f u nc t i o n   i s   e v a l ua t e d  by   m e a n s   o f   c o m m o n  bi gr a m s   a n d  t r i gr a m s .   D u r e h a   pr e s e n t s   a   GA   c a ll e d  DU R E H A' s   [ 14] .   T h e   un de r lyi ng  pur po s e   i s   t o  a u to m a t i z e   t h e   t e c hni que   o f   c r y pt o gr a phy   s o   a s   to   r e n de r   s a l v a g e   o f   t i m e ,   r e s o ur c e s   o u t   t h e r e ,   h o l d  pe o p l e   d i ve r s i t y ,   d e c r e a s e   t he   c o n v e r ge n c e   v a l u e   a n d  m a n a ge   m ut a t i o n   r a t e s .   T h e   t h r e e   t y pe s   o f   c i p h e r s   a r e   e f f e c t i v e ly   d i s t i n gu i s h ed .   I t  a l s o  m a ni pu l a t e s   t h e   m ut a t i o n   a n d   c o nv e r ge n c e   c o s t s   a n d  pr e s e r v e s   pe o p l e   d i ve r s i t y .   I n   [ 15] ,   t h e   i d e n t i t y   o f   c e r t i f i c a t i o n   us e r s   h a s   us ua l ly   ve r i f i e d  by   m e a n s   o f   t h e   d i g i t a l   c e r t i f i c a t e   r e g i s t r a t i o n ,   c e r t i f i c a t e   ge n e r a t i o n   m e t h o d,   a n d  v e r if i c a t i o n .   T h e y   us e   R S A   a n d  us e r 's   pr o pe r t y   do e s   n o t  s e e m   to  b e   i nf r i nge d.         2.   P RE L I M I NA RI E S   2. 1.       Genet ic  Al gor it h m   A   ge ne t i c   a l go r i t hm   i s   a n   o p t i mi z a t i o n   a ppr o a c h   whi c h   m im i c s   t h e   t h e o r y   o f   n a t ur a l   s e l e c t i o n   o f   Da r w i n' s   w hi c h   i s   c o m p l e t e l y   ba s e d  o n   t h e   s ur vi va l  o f   t h e   f i t t e s t.   T h e   ge n e t i c   a l go r i t hm   h a s   m a ny   v a r i a n t s .   B u t  t h e   c or e   ge n e t i c   a l go r i t hm   i s   us e d  f o r   t h i s   a ppr o a c h .     I n   t h i s   pa pe r ,   we   vi e we d  t h e   ke y s   a s   po pul a t i o n .   T h e s e   ke y s   a r e   e v a l ua t e d  a n d  s e r i a li z e d  a c c o r di n g  to  t h e i r   f i t n e s s .   T h e n   t h e   po o l   i s   m o d i f i e d  u s i n g  c r o s s o v e r   a n d  m ut a t i o n .   I n   a   c r o s s o v e r ,   a   r a n do m   po i n t   i s   c h o s e n  a n d  t h e   pa r t  o f   t h e   ke y   a f t e r   t h a t  p o i n t   i s   r e a r r a n ge d  r a n do m ly .   I n   m ut a t i o n ,   t w o  r a n do m   po i n t s   a r e   c ho s e n   a n d   t h e y   a r e   s wa pp e d  f o r   a   n e w  ke y .   B y   t h e s e   o pe r a t i o n s ,   we   c r e a t e   a   n e w  ge n e r a t i o n   o f   ke y s   t o  f il l   t he   poo l .   T hi s   pr o c e dur e   r e pe a t s   t i ll   t h e   de f i ne d  a c c ur a c y   l e ve l   is   r e a c h e d  o r   t h e   m a xim u m   ge n e r a t i o n   i s   c r e a t e d.   T h e n   t h e   c h r o m o s o m e   ( ke y )   w i t h   t h e   b e s t   f i t n e s s   v a l ue   i s   t h e   s o l ut i o n   ( t r ue   ke y ) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:  2502 - 4752       A n  impr ov e d  f it ne s s   f unc ti on   f or   automated   c r y ptanal y s is   us ing  ge ne ti c   algor it hm  ( M d.   Sha f iul   A lam   F or had )   645   2. 2.       Cr yp t an al ys is   C r y pt a n a ly s i s   e n t a i l s   w i t h   t h e   di s c o ve r i n g  o f   t h e   ke y   us e d  to  e n c r y pt   a n   un de ni a bl e   t e x t.   I f   we   c a n  a n a ly z e   a b o ut  a   l i t t l e   p i e c e   o f   f a c t s   f r o m   t h e   c i p h e r t e x t   t h e n   i t   i s   m o r e o v e r   b e   vi e we d  a s   s uc c e s s f u l  c r y pt a n a ly s i s .   S o  f r o m   t hi s   a s pe c t ,   i t   i s   l e s s   to ugh   th a n   c r e a t i n g  a n   i m p e n e t r a bl e   e n c r y pt i o n   t e c h ni que .   B u t  f u l l   de c r y pt i o n   i s   a   d i f f i c u l t   t a s k  f o r   c r y pt a n a ly s t .   F o r   t hi s   pur po s e ,   a   r a n do m   s e a r c h   i s   a   l e g i t i m a t e   c r y pt a n a ly s i s   t e c h ni que .   G i vi ng  r o u t e   i n   a   r a n do m   s e a r c h   i s   a   s pe c i a l t y   o f   t h e   ge n e t i c   a l go r i t hm   I n   a   ge n e t i c   a l go r i t hm ,   t h e   c h r o m o s o m e   ha s   a   p h a s e   t h a t   s ugge s t s   d i r e c t i o n .   B ut   t i ll   n o w  we   c a nn o t  a dd  a   d i r e c t   ph a s e   i n  t h e   c h r o m o s o m e   us e d  f o r   c r y pt a n a l y s i s   us i ng  t h e   ge n e t i c   a l go r i t hm .   T h e   pr im a r y   t r o ubl e   i s ,   t h e r e   i s   n o   a ppr o a c h   whi c h   c a n   va l i d a t e   t h e   t r a de   a s   s upe r b   o r   n e ga t i v e .   M o r e o v e r   wh a t   c h a n ge   w i ll   c e a s e   e n d  r e s u l t   i n   a   pr o f i t a bl e   c r a c k i ng  qu i c k ly .   W i t h o ut  t hi s ,   t h e   e n d  r e s u l t   c a n   b e   s i mi l a r   to  b r ut e   f o r c e   o r   w o r s e   f o r   t h e   c h a n c e   o f   ge n e r a t i n g  t h e   s a m e   ke y   hi g h e r   th a n   o n e   c a s e   i n   a   r a n do m   ke y   ge n e r a t i o n   pr o c e dur e .       3.   RE S E AR CH  M E T HO D    I n   o ur   w o r k ,   a n   i m pr o v e d  f i t n e s s   f u nc t i o n   a n d  n e c e s s a r y   pr e - c a l c u l a t i o n   h a ve   pr o p o s e d   f o r   a u to m a t e d  c r y pt a n a ly s i s .   T he   c o l u m na r   t r a n s po s i t i o n   c i p h e r   i s   us e d  f o r   e x pe r i m e n t a l   pur po s e .     3. 1.       I n p u t   T h e   i n put   to  t h e   s y s t e m   w il l   b e   c i p h e r t e x t ,   l i s t   a s   a   d i c t i o n a r y   a n d  a   pr e f i x  li s t   o f   t h o s e   wor ds .   T h e   wo r d   l i s t   i s   us e d  to  f i n d  wo r ds   f r o m   t h e   de c r y pt e d  t e x t .   T h e   pr e f i x   l i s t   i s   us e d  to  r e duc e   t h e   c o m p l e xi t y   o f   s e a r c hi ng  f o r   t h e   wor d.     3. 2.       Cr e at e   I n it ial   P ool   I n   t h e   s e c o n d  s t e p,   a n   i ni t i a l   po o l   o f   ke y s   w i ll   be   ge n e r a t e d  a s   f o l l o w:   a.   Ge t   t h e   l e n gt h   o f   c i p h e r t e x t   a n d  ge n e r a t e   a l l   d i v i s o r s   o f   t h e   l e n gt h .     b.   Ge n e r a t e   ke y s   o f   t h a t  l e n gt h   f o r   e a c h   di vi s o r .   T h e   n u m b e r   o f   ke y s   w i ll   be   ( ( l - 1) *1. 5)   wh e r e   l   i s   t h e   di vis o r .   F o r   e x a m p l e ,   i f   l = 5  t h e n   o n e   o f   t h e   ke y s   m i g h t   b e   1,   4,   3,   5,   2.   I n   t hi s   wa y ,   a   poo l   o f   i ni t i a l   ke y   w il l   b e   ge ne r a t e d  [ 10] .     3. 3.      Gener at e   Wor d g r ap h   F o r   e a c h   ke y ,   t h e   c i p h e r t e x t   w i ll   be   de c r y pt e d.   All   po s s i bl e   wo r ds   a r e   ge n e r a t e d  i n   e a c h   po s i t i o n   o f   t h e   c i p h e r t e x t .   A   w o r d   gr a ph   i s   ge n e r a t e d  wh e r e   th e   n o de   w i l l   b e   t h e   s t a r t i n g  po s i t i o n   o f   t h e   wor ds   a n d  c hi l d   w i ll   b e   t h e   wo r ds .   T h e n   t r a v e r s e   t h e   gr a ph   us i n g  t h e   de pt h - f i r s t   s e a r c h   ( DF S ) .   I f   we   ge t  t h e   f u ll   pa t h   f r o m   s t a r t  to  e n d  o f   t h e   gr a ph   t h e n   i t   i s   a   c a n d i da t e   s e n t e nc e .     3. 4.       C h e c k   S e n t e n c e   Val id it y   Af t e r   ge n e r a t i n g  a ll   po s s i b l e   c a n d i da t e   s e n t e n c e s   t h e   v a li d i t y   o f   t h e   s e n t e n c e s   a r e   c h e c k e d  by   a   r u l e - b a s e d  pa r s e r   r e f e r r e d  to  a s   l i nk  s y nc h r o ni c   l i ngu i s t i c s .   I t  i s   de v e l o p e d  by   J o hn   L a f f e r t y ,   Da ni e l   S l e a to r ,   a n d  Da vy   T e m po r a l ly   e t   a l .   a t  C a r n e g i e   M e l l o n   U ni ve r s i t y .   T h e   l i nk  gr a m m a r   pr o duc e s   t h e   pa r s e d  s e n t e nc e s   i f   t h e   s e n t e n c e   i s   gr a m m a t i c a ll y   c o r r e c t  ot h e r wi s e   n o   pa r s e   i s   ge n e r a t e d.   R a n k  o f   t h e   s e n t e n c e s   i s   c a l c u l a t e d  by   t h e   f o l l o w i n g  f i t ne s s   e qua t i o n :   F i t n e s s   va l ue   =   ( 15. 58  *  ( n o.   o f   l e t t e r s   i n   pa r s e d  s e nt e n c e   /  e n t i r e   n o .   o f   l e t t e r s   s e n t   i n   t h e   wo r d  gr a ph ) )   +   ( 3. 35  *   ( n o .   o f   ‘ i n'  i n   t h e   s e n t e n c e   /  e n t i r e   n o .   o f   wor ds   i n   t h e   s e n t e n c e ) )   +   ( 2. 92  *   ( n o .   o f   ‘ pr o n o un'   i n   t h e   s e n t e n c e   /  e n t i r e   n o .   o f   wo r ds   i n   t h e   s e n t e n c e ) )   +   ( 2. 72  *  ( n o.   o f   ‘ n o un'   i n   t h e   s e n t e n c e   /  e n t i r e   n o .   o f   wo r ds   i n  t h e   s e n t e n c e ) )   +   ( 2. 30   *  ( n o .   o f   ‘ v e r b'   i n   t h e   s e n t e n c e   /  tot a l   n o .   o f   wo r ds   i n   t h e   s e n t e n c e ) )   +   ( 2. 27   *  ( n o .   o f   ‘ i n t e r j e c t i o n'   i n   t h e   s e n t e n c e   /  tot a l   n o .   o f   wo r ds   i n   t h e   s e n t e nc e ) ) .   I f   m u l t i p l e   c a n d i da t e   s e n t e n c e s   a r e   ge n e r a t e d  f r o m   t h e   wor d  g r a ph ,   t h e   hi g h e s t   f i t n e s s   va l ue   o f   t h o s e   s e n t e n c e s   w i ll   b e   g i ve n   pr i o r i t y .   I n   F i gur e   1,   t h e   f lo wc h a r t  o f   b r e a k i n g  t r a n s po s i t i o n   c i p h e r   us i n g  t h e   ge n e t i c   a l go r i t hm   i s   s h o wn .     3. 5.       S t or e   t h e   B e s t   K e y   T h e n   s e a r c h   f o r   a   f i t n e s s   v a l ue   gr e a t e r   t h a n   t h e   pr e vi o u s   i t e r a t i o n s .   I f   s uc h   v a l ue   c a n   be   f o un d,   t h e n  t h e   b e s t   f i t n e s s   v a l ue   w i ll   b e   upda t e d  a n d  t h e   ke y   w i ll   b e   s e t   a s   t h e   b e s t   ke y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,   Vo l .   1 3 ,   N o .   2 ,  F e b r u a r y   201 9   :    643   –   648   646       F i gur e   1 .   T h e   f l o w  c h a r t   o f   b r e a k i ng  t r a n s po s i t i o n   c i p h e r   us i ng  t h e   GA       3. 6.       Cr os s ove r   C r o s s o v e r   i s   pe r f o r m e d  by   s e l e c t i n g  a   po i n t   r a n do m ly   a n d  r e a r r a n g i ng  t h e   l e f t   o r   r i g h t   s i d e   o f   t h e   e l e m e n t s   o f   t h a t   po i n t .   F o r   e x a m p l e :  I f   a   ke y   i s   1, 6, 5, 7 , 10, 3 , 2, 4 , 8, 9   a n d  t h e   c r o s s o v e r   p o i n t   i s   5  t h e n   we   r a n do m ly   s e l e c t   t h e   r i g h t   s i d e .   Af t e r   c r o s s o v e r   o p e r a t i o n   t h e   ke y   be c o m e s   1, 6, 5, 7, 10 , 3  ||   4, 9 , 2, 8   [ 6] .       3. 7.       M u t at ion   F o r   m ut a t i o n ,   t w o  p o i n t s   a r e   s e l e c t e d  r a n do m ly  a n d  s wa ppe d  t h e   e l e m e n t s   o f   t h o s e   p o i n t s .   F o r   e x a m p l e :  I f   a   ke y   i s   1, 6, 5, 7, 10 , 3, 4 , 9, 2 , 8  a n d  t h e   m ut a t i o n   po i n t s   a r e   2  a n d  9  t h e n   a f t e r   t h e   m ut a t i o n   ope r a t i o n  t h e   ke y   b e c o m e s   1, 6, 8||, 7, 10 , 3,   4, 9 , 2, ||5 .   T h e   m ut a ti o n   r a t e   us e d  i n   o ur   pa pe r   i s   14%   [ 6] .   S t e ps   3 . 6  a n d  3. 7  wi ll   be   r e pe a t e d  t i ll   t he   m o s t   r a n ge   o f   ge n e r a t i o n   i s   r e a c h e d.   Af t e r   m a xim u m   ge n e r a t i o n;   t h e   ke y   i s   s t o r e d   a s   t h e   b e s t   p o s s i bl e   ke y .       4.   RE S UL T S   A ND   AN AL YSI S     T h e r e   i s   n o   f i t ne s s   f u n c t i o n   f o r   c o m bi ne d  a l go r i t hm  to  c r a c k  s i m p l e   c i p h e r s .   D i f f e r e n t   c i p h e r   b r e a k i ng   a l go r i t hm s   us e   d i f f e r e n t   f i t n e s s   f u nc t i o ns   ( i . e .   f o r   t r a n s po s i t i o n   c i p h e r   us e s   t h e   bi gr a m - t r i gr a m   e qua t i o n ,   f o r   s ubs t i t u t i o n   c i p h e r ,   us e s   m o n o gr a m   e qua t i o n   e t c . ) .   S o ,   we   h a ve   pr o p o s e d  t hi s   f i t n e s s   f u nc t i o n   f o r   a   c o m bi ne d   a l go r i t hm   c o ns i s t i n g  o f   d i f f e r e n t   s i m p l e   c i p he r   b r e a k i ng  t e c h ni qu e s .   I n   F i gur e   2,   we   h a v e   s ho wn   t h e   r e l a t i o n s hi p  b e t we e n   ke y   l e n gt h   a n d  f i t n e s s   v a l ue   a f t e r   10 0  ge n e r a t i o n s .   W e   f o un d  t h e   b e s t   r e s ul t   f o r   k e y   l e n gt h  6,   whi c h   wa s   t h e   c o r r e c t   ke y   l e n gt h .   F o r   bi gr a m - t r i gr a m ,   t h e   t i m e   c o m p l e xi t y   f o r   a   t e x t   wi t h   l e n gt h   n   w il l   b e   O  ( n 2 )   wh e r e   t h e   s e n t e n c e   c o n s t r uc t i o n   ne e ds ,   O  ( nl o gn )   f o r   t h e   wor d   gr a ph   a n d  O  ( 2^ n )   f o r   ge n e r a t i n g  a l l   po s s i bl e   s e n t e nc e s .   S o ,   t h e   tot a l   t i m e   c o m p l e xi t y   b e c o m e s   O  ( nl o gn )   + O  ( 2^ n )   =   O  ( 2^ n )   whi c h   i s   wo r s e   t h a n   O  ( n 2 ) .     B ut  m o s t  o f   t h e   t i me   t h e   a l go r i t hm   do e s   n o t  pr o duc e   a ny   c o m p l e t e   pa t h   f r o m   s t a r t  to   e n d  o f   t h e   wo r d   gr a ph .   M o s t   o f   t h e   t i m e ,   t h e r e   i s   n o   n o de   a t  t h e   s t a r t i n g  po s i t i o n   o f   t h e   l i nk.   Ge n e r a l ly ,   t h e   a l go r i t hm   r e qu i r e s   o nl y   O  ( nl o gn )   whi c h   i s   be tt e r   t h a n   t h e   bi gr a m - t r i gr a m   a l go r i t hm .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:  2502 - 4752       A n  impr ov e d  f it ne s s   f unc ti on   f or   automated   c r y ptanal y s is   us ing  ge ne ti c   algor it hm  ( M d.   Sha f iul   A lam   F or had )   647       F i gur e   2 .   K e y   l e n gt h   vs .   f i t n e s s   v a l ue   a f t e r   100  ge n e r a t i o n s       W e   ha v e   c o m pa r e d  o ur   w or k   wi t h   t h e   wor k   o f   R .   T o m e h   [ 6]   a n d  f o un d  t h a t  o ur   p r o p o s e d  a l go r i t hm  o u t pe r f o r m e d  f o r   c i p h e r   l e n gt h   1000.   I n   F i gur e   3,   th e   c o m pa r i s o n   b e t we e n   R .   T o m e h   a n d  o ur   r e s ul t s   f o r   c i p h e r   l e n gt h   1000  i s   s h o wn .           F i gur e   3.   C o m pa r i s o n   b e t we e n   R .   T o m e h   a n d  o ur   r e s u l t s   f o r   c i p h e r   l e n gt h   1000       5.   CONC L USI ON   A   f i t n e s s   f u nc t i o n   i s   pr o po s e d  i n   t hi s   pa pe r   t h a t  c a n   b e   us e d  f o r   t h e   c o m bi ne d  c i p h e r   b r e a k i ng   a l go r i t hm .   B ut   i f   w e   c a n   de v e l o p  b e t t e r   a l go r i t hm s   f o r   t h e s e   pr o bl e m s   us i ng  t h e   c o n c e pt   o f   a   r a n do m   f u n c t i o n  ge n e r a t o r ,   t h e n   t h e   t i m e   c o m p l e xi t y   c a n   b e   de c r e a s e d  s i g nif i c a n t l y .   T h e   r a n do m   f u nc t i o n   ge n e r a t or   i s   n o   l o n ge r   s p e c i a li z e d  to  ge n e r a t e   uni que   ke y   e a c h   t i m e .   A   s pe c i a li z e d  r a n do m   ge n e r a t o r   c a n   b e   r e s e a r c h e d.   T h e   c r o s s o v e r   a n d  m u t a t i o n   o pe r a t i o n   h a s   l i t t l e   o r   n o  i m pa c t   o n   t h e   pe r f o r m a nc e   o f   t h e   a l go r i t hm .   S o ,   e f f i c i e n t   c r o s s o v e r   a n d  m ut a t i o n   o pe r a t i o n s   a r e   v e r y   e s s e n t i a l   f o r   t h e   r e s e a r c h   i n   t h i s   f i e l d.   A n   e f f i c i e n t   t e c hni qu e   to  ge n e r a t e   c a n d i da t e   s e n t e n c e s   f r o m   a   de c r y pt e d  t e x t  i s   f u n da m e n t a l   to   t h e   us e   o f   l i nk  gr a mm a r   a n d  f i t n e s s   f u n c t i o n .   Al s o ,   t h e   wo r d  g r a ph   do e s   n o   l o n g e r   r e f l e c t   o n   c o n s i de r a t i o n   o f   t h e   n o n - s e n s e   wo r ds   a ppe n de d  de l i be r a t e l y   w i t h   t h e   a i d  o f   t h e   s e n de r .   B ut   i t   c a n   b e   e a s il y   m o d i f i e d  to  a c c e pt   t h e   c o nf i ne d  v a r i e t y   o f   n o n - s e ns e   wo r ds .       RE F E R E NC E S     [1 ]   A l b as s al l ,   A . M . B.   " G en e t i c   al g o r i t h m   c r y p t an a l y s i s   o f   a  fe i s t el   t y p e   b l o ck   ci p h e r. "   In t er n a t i o n a l   C o n f er e n c e  o n   E l ect r i ca l ,   E l ect r o n i c  a n d   Co m p u t e r   E n g i n eer i n g ,   2 0 0 4 .   ICE E C  ' 0 4 ,   d o i : 1 0 . 1 1 0 9 / i ceec . 2 0 0 4 . 1 3 7 4 4 2 7 .   [2 ]   Cl ark ,   A n d r ew   J .   O p t i m i s a t i o n   H eu r i s t i c s   f o r   Cr y p t o l o g y .   1 9 9 8 .   I n f o r m at i o n   S ec u r i t y   R e s e ar c h   C en t re  Fa c u l t y   o f   I n f o r m at i o n   T ec h n o l o g y   Q u een s l an d ,   P h D   D i s s e rt at i o n .   e p ri n t s . q u t . ed u . au / 1 5 7 7 7 / 1 / A n d rew _ C l ark _ T h e s i s . p d f.   [3 ]   H ameed ,   A s i f,   e t   al .   " T h e   A p p l i c ab i l i t y   o f  G e n e t i c   A l g o ri t h m   i n   Cr y p t an a l y s i s :   A   Su rv ey . "   In t er n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Co m p u t er   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 3 0 ,   n o .   9,   2 0 1 5 ,   p p .   42 - 4 6 ,   d o i : 1 0 . 5 1 2 0 / i j c a2 0 1 5 9 0 7 1 1 8 .   0 5 10 15 20 25 30 5 6 8 10 12 15 F it n e s s  V al u e Ke y   L e n gt h F it ne s s  V a lu e 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 10 11 12 13 14 15 R .T omeh O u r   r es ul t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,   Vo l .   1 3 ,   N o .   2 ,  F e b r u a r y   201 9   :    643   –   648   648   [4 ]   Mat t h ew s ,   R o b e rt   A .   " t h e   u s e   o f  g e n e t i c  al g o r i t h m s   i n   c r y p t an al y s i s . "   Cr yp t o l o g i a ,   v o l .   1 7 ,   n o .   2,   1 9 9 3 ,   p p .   1 8 7 - 2 0 1 ,   d o i : 1 0 . 1 0 8 0 / 0 1 6 1 - 1 1 9 3 9 1 8 6 7 8 6 3 .   [5 ]   G ru n d l i n g h ,   W . R .   " U s i n g   G e n e t i c   A l g o ri t h m s   t o   b re a k   a  s i m p l e   c r y p t o g rap h i c   c i p h e r. "   S t el l en b o s ch   U n i ver s i t y ,   2 0 0 3 ,   d i p . s u n . ac. za/ n v u u r en / ab s t rac t s / ab s t r - g e n e t i c. h t m .   [6 ]   T o eme h ,   R. ,   an d   S.   A ru mu g a m.   " Br e a k i n g   T ran s p o s i t i o n   Ci p h e r  w i t h   G e n e t i c   A l g o r i t h m . "   E l ect r o n i cs   A n d   E l ect r i ca l   E n g i n eer i n g ,   v o l .   7 9 ,   n o .   7,   2 0 0 7 ,   e ej o u rn a l . k t u . l t / i n d e x . p h p / e l t / art i c l e / v i ew / 1 0 8 4 4 .   [7 ]   Si n g h ,   P o o j a ,   an d   R. K .   Ch a u h a n .   " A   Su r v ey   o n   Co m p ari s o n s   o f  Cr y p t o g rap h i c   A l g o r i t h m s   U s i n g   Ce rt ai n   Para met e rs   i n   W SN . "   In t er n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l ect r i c a l   a n d   Co m p u t e r   E n g i n eer i n g   (IJE CE ) ,   v o l .   7 ,   n o .   4,   2 0 1 7 ,   p .   2 2 3 2 ,   d o i : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ece . v 7 i 4 . p p 2 2 3 2 - 2 2 4 0 .   [8 ]   A h m ad ,   J as m i n ,   e t   al .   " A n a l y s i s   R e v i ew   o n   Pu b l i c   K ey   C ry p t o g rap h y   A l g o r i t h m s . "   In t er n a t i o n a l   Jo u r n a l   o f   E l ec t r i ca l   a n d   C o m p u t er   E n g i n eer i n g   (IJE CE ) ,   v o l .   1 2 ,   n o .   2,   2 0 1 8 ,   p p .   4 4 7 - 4 5 4 ,   d o i : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j eec s . v 1 2 . i 2 .   [9 ]   Al - K h al i d ,   A .   S.   " U s i n g   G e n e t i c   A l g o r i t h m s   T o   Break   a  Si m p l e   T ran s p o s i t i o n   Ci p h e r . "   Th e  6 t h   In t er n a t i o n a l   Co n f er e n ce  o n   I n f o r m a t i o n   Tech n o l o g y  (ICIT ) ,   2 0 1 3 ,   p p .   20 - 2 5 .     [1 0 ]   A l k at h i r y ,   O m ar,   an d   A h m a d   A l - M o g r en .   " A   Po w er fu l   G en e t i c  A l g o r i t h m   t o   Cra c k   a  T ran s p o s i t i o n   C i p h e r . "   In t e r n a t i o n a l   Jo u r n a l   o f   F u t u r e  Co m p u t e r   a n d   Co m m u n i c a t i o n ,   v o l .   3 ,   n o .   6,   2 0 1 4 ,   p p .   3 9 5 - 3 9 9 ,   d o i : 1 0 . 7 7 6 3 / i j fcc . 2 0 1 4 . v 3 . 3 3 5 .   [1 1 ]   D as t an p o u r,   A m i n ,   an d   Ra j a  Ma h m o o d   Raj a   A z l i n a.   " Fe at u r e   Sel ec t i o n   Bas e d   o n   G en e t i c   A l g o r i t h m   a n d   Su p p o rt   V ec t o r   Ma c h i n e   f o r  I n t ru s i o n   D e t ec t i o n   S y s t em . "   Co n f e r en ce:  Th e  S e co n d   I n t e r n a t i o n a l   Co n f e r en ce  o n   In f o r m a t i cs   E n g i n eer i n g   &   In f o r m a t i o n   S c i en ce  (ICIE IS 2 0 1 3 ) ,   2 0 1 3 ,   d o i : 1 0 . 1 3 1 4 0 / 2 . 1 . 4 2 8 9 . 4 7 2 1 .   [1 2 ]   Cl ark ,   A n d r ew ,   an d   E d   D a w s o n .   " A   p aral l e l   g en e t i c   a l g o ri t h m  f o r  c r y p t an a l y s i s   o f  t h e  p o l y al p h ab e t i c   s u b s t i t u t i o n   c i p h e r . "   Cr yp t o l o g i a ,   v o l .   2 1 ,   n o .   2,   1 9 9 7 ,   p p .   1 2 9 - 1 3 8 ,   d o i : 1 0 . 1 0 8 0 / 0 1 6 1 - 1 1 9 7 9 1 8 8 5 8 5 0 .   [1 3 ]   H ey d ar i ,   M o rt e za,   e t   al .   " Cr y p t an a l y s i s   o f  T ran s p o s i t i o n   Ci p h e rs   w i t h   L o n g   K ey   L e n g t h s   U s i n g   an   Im - p ro v ed   G en e t i c   A l g o ri t h m. "   W o r l d   A p p l i e d   S c i en ce s   Jo u r n a l ,   v o l .   2 1 ,   n o .   8,   2 0 1 3 ,   p p .   1 1 9 4 - 1 1 9 9 .     [1 4 ]   D u r e h a ,   A n u k ri t i ,   an d   A ras h d ee p   K a u r.   " A   G e n e r i c   G en e t i c   A l g o r i t h m   t o   A u t o m at e   an   A t t ac k   o n   Cl as s i c al   Ci p h e rs . "   In t e r n a t i o n a l   Jo u r n a l   o f   Co m p u t e r   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   6 4 ,   n o .   12,   2 0 1 3 ,   p p .   20 - 2 5 ,   d o i : 1 0 . 5 1 2 0 / 1 0 6 8 7 - 5 5 8 8 .   [1 5 ]   Mi n g ,   Z h an g   Q .   " S ec u r e   D i g i t al   C e rt i fi c at e   D e s i g n   Bas e d   o n   t h e   P u b l i c   K ey   Cr y p t o g rap h y   A l g o r i t h m . "   TE LKO M NIKA   In d o n e s i a n   Jo u r n a l   o f   E l ect r i c a l   E n g i n eer i n g ,   v o l .   1 1 ,   n o .   12,   2 0 1 3 ,   p p .   7 3 6 6 - 7 3 7 2 ,   d o i : 1 0 . 1 1 5 9 1 / t e l k o mn i k a. v 1 1 i 1 2 . 3 8 2 4 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.