IMPLEMENTASI SISTEM KEAMANAN DATA MENGGUNAKAN STEGANOGRAFI TEKNIK PEMETAAN TITIK HITAM DENGAN PENCARIAN SEKUENSIAL DAN RABIN CRYPTOSYSTEM

Transkripsi

1 IMPLEMENTASI SISTEM KEAMANAN DATA MENGGUNAKAN STEGANOGRAFI TEKNIK PEMETAAN TITIK HITAM DENGAN PENCARIAN SEKUENSIAL DAN RABIN CRYPTOSYSTEM DRAFT SKRIPSI AULIA AKBAR HARAHAP PROGRAM STUDI S-1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 IMPLEMENTASI SISTEM KEAMANAN DATA MENGGUNAKAN STEGANOGRAFI TEKNIK PEMETAAN TITIK HITAM DENGAN PENCARIAN SEKUENSIAL DAN RABIN CRYPTOSYSTEM DRAFT SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Ilmu Komputer AULIA AKBAR HARAHAP PROGRAM STUDI S-1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 ii PERSETUJUAN Judul : IMPLEMENTASI SISTEM KEAMANAN DATA MENGGUNAKAN STEGANOGRAFI TEKNIK PEMETAAN TITIK HITAM DENGAN PENCARIAN SEKUENSIAL DAN RABIN CRYPTOSYSTEM Kategori : SKRIPSI Nama : AULIA AKBAR HARAHAP Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : SARJANA (S-1) ILMU KOMPUTER Departemen : ILMU KOMPUTER Fakultas : FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, 21 Agustus 2014 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 Dian Rachmawati, S.Si., M.Kom. M. Andri Budiman, S.T., M.Comp.Sc., M.E.M. NIP NIP Diketahui/disetujui oleh Program Studi S-1 Ilmu Komputer Ketua, Dr. Poltak Sihombing, M.Kom. NIP

4 iii PERNYATAAN IMPLEMENTASI SISTEM KEAMANAN DATA MENGGUNAKAN STEGANOGRAFI TEKNIK PEMETAAN TITIK HITAM DENGAN PENCARIAN SEKUENSIAL DAN RABIN CRYPTOSYSTEM SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya. Medan, 21 Agustus 2014 Aulia Akbar Harahap

5 iv UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, karena rahmat dan izin-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Banyak bantuan berupa uluran tangan, budi baik, buah pikiran dan kerjasama yang telah penulis terima selama menempuh studi sampai dengan penyelesaian studi (skripsi) ini. Oleh karena itu, seyogianya penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada: 1. Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, D.T.M.&H., M.Sc.(C.T.M.), Sp.A.(K.) selaku Rektor. 2. Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis selaku Dekan Fasilkom-TI USU. 3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom. selaku Ketua Program Studi S-1 Ilmu Komputer. 4. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc., M.Sc. selaku Sekretaris Program Studi S-1 Ilmu Komputer. 5. Bapak M. Andri Budiman, S.T., M.Comp.Sc., M.E.M. selaku Dosen Pembimbing I dan Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan dan dukungan kepada penulis. 6. Ibu Dian Rachmawati, S.Si., M.Kom. selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan dukungan kepada penulis. 7. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc. selaku Dosen Pembanding I yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini. 8. Bapak Dr. Syahril Efendi, S.Si., M.I.T. selaku Dosen Pembanding II yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini. 9. Yang teristimewa, Ayahanda Borbor Ismaputra Harahap dan Ibunda Inayah Hanum Lubis, serta Adinda Almira Velda Harahap yang selalu memberikan kasih sayang dan dukungan kepada penulis. 10. Seluruh tenaga pengajar dan pegawai di Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi USU, terkhususnya di Program Studi S-1 Ilmu Komputer.

6 v 11. Abangda Suharsono, S.Kom., Abangda Kabul Warsito, S.Si., Abangda Zainuddin Siregar, S.Kom., Abangda Basrah Nasution, S.Kom., Kakak Henny Wandani, S.Kom., Kakak Fauzana S, S.Kom. dan Novita Sari yang telah memberikan bantuan moral, nasihat dan pengetahuan kepada penulis. 12. Teman-teman kuliah, khususnya Reni Rahmadani, Saddam Husein, Azizah Mei Sari Sebayang, Hayatun Nufus, Nurhennida Br Sitepu, Novri Pramana Putra, Amalia Chairy, Poppy Tania dan Nurul Hikmah Nasution yang telah memberikan semangat, teman diskusi yang menyenangkan dan teman seperjuangan dalam menggapai gelar Sarjana Komputer. 13. Rekan-rekan di Ikatan Mahasiswa S-1 Ilmu Komputer (IMILKOM) Periode 2013/2014, UKMI Al-Khuwarizmi Fasilkom-TI USU dan Relawan Teknologi Informasi dan Komunikasi Sumatera Utara yang juga membantu dengan memberikan semangat kepada penulis. 14. Semua pihak yang terlibat langsung atau tidak langsung yang penulis tidak dapat tuliskan satu per satu. Semoga Allah SWT melimpahkan berkah dan kasih sayang-nya kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, semangat, dukungan dan perhatian kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis, pendidikan, masyarakat, organisasi atau negara. Medan, 21 Agustus 2014 Penulis

7 vi ABSTRAK Metode steganografi First of File (FOF) dan End of File (EOF) dengan media citra menghasilkan stego-image yang memiliki gradasi warna hitam pada bagian atas atau bawah dari suatu citra dan ukuran dimensi stego-image lebih besar dibandingkan dengan ukuran dimensi cover-image. Walaupun dapat menyembunyikan pesan, namun stego-image yang berbeda dengan cover-image dapat mengundang kecurigaan pihak ketiga. Untuk meningkatkan keamanan pesan, maka dalam penelitian ini digunakan metode steganografi teknik pemetaan titik hitam dengan pencarian sekuensial. Ide dasarnya adalah menyembunyikan gradasi warna hitam pada metode FOF/EOF ke dalam pixel berwarna hitam pada citra dan ukuran dimensi citra yang tidak bertambah. Algoritma Rabin Cryptosystem dalam penelitian ini digunakan untuk mengacak pesan agar sulit untuk dibaca sebelum disisip ke dalam citra sehingga keamanan pesan menjadi meningkat. Pada proses dekripsi pesan, digunakan metode autodekrip untuk mempermudah dalam menentukan hasil dekripsi yang benar dari keempat hasil dekripsi algoritma Rabin. Metode steganografi pada penelitian ini memenuhi aspek recovery dan cukup untuk memenuhi aspek imperceptibility. Kata Kunci: Steganografi, Kriptografi, Pemetaan Titik Hitam, Pencarian Sekuensial, Rabin Cryptosystem, Miller-Rabin, Keamanan Data, Pesan Teks.

8 vii IMPLEMENTATION OF DATA SECURITY SYSTEM USING STEGANOGRAPHY OF BLACK PIXELS MAPPING WITH SEQUENTIAL SEARCH TECHNIQUE AND RABIN CRYPTOSYSTEM ABSTRACT First of File (FOF) and End of File (EOF) steganography with images as cover media produces stego-images whose black colour gradation at the top or bottom of the image and the size of stego-image s dimension is bigger than the size of the cover-image s dimension. Even though it is able to hide the message, but the stego-image from FOF/EOF steganography is different from the cover-image and may arouse suspicion to the third party. In order to improve the security of a message, then the method used in this study is steganography of black pixels mapping with sequential search techniques. The basic idea is to hide the black colour gradation in FOF/EOF method into the black pixels in the image and the image dimensions remain static. Rabin Cryptosystem algorithm in this study is used to scramble the message so that it is difficult to be read before it is inserted into the image, which eventually will improve the security of the message. Autodecrypt method is used to simplify the message decryption process, which is used to determine the correct decryption result of the four outcomes from Rabin decryption algorithm. In this research, steganographic methods fulfills the whole recovery aspect and sufficient enough in covering imperceptibility aspects. Keywords: Steganography, Cryptography, Black Pixels Mapping, Sequential Search, Rabin Cryptosystem, Miller-Rabin, Data Security, Text Message.

9 viii DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Ucapan Terima Kasih Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran Halaman ii iii iv vi vii viii xi xiii xv Bab 1 Bab 2 Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan 5 Landasan Teori 2.1. Kriptografi Terminologi Tujuan kriptografi Kriptografi Klasik dan Kriptografi Modern Kriptografi klasik Kriptografi modern Sistem Kriptografi Kriptografi Berdasarkan Kunci yang Dipakai Sistem kriptografi simetri Sistem kriptografi asimetri Fungsi Hash Kriptografi Berdasarkan Tipe Operasi Kriptografi Berdasarkan Tipe Pengolahan Pesan Teori Bilangan Integer Kemampuan dibagi habis (divisibility) Divisor Faktor persekutuan terbesar (greatest common divisor) Aritmatika modulo Algoritma Euclid Relatif prima Persamaan Diophantine linier Persamaan Diophantine linier dengan identitas Bézout 17

10 ix Extended Euclidean Inversi Modulo Modulo eksponensial Algoritma Miller-Rabin Chinese remainder theorem Sistem Kriptografi Rabin Pembangkit kunci Proses enkripsi Proses dekripsi Citra Digital Jenis-jenis Citra Digital Citra biner (monokrom) Citra grayscale (skala keabuan) Citra warna (true colour) Format File Citra Bitmap Steganografi Definisi steganografi Perbedaan steganografi dan kriptografi Perbedaan steganografi dan watermarking Konsep dan terminologi steganografi Teknik penyembunyian data Metode Pemetaan Titik Hitam dengan Pencarian Sekuensial Pencarian sekuensial Ilustrasi pemetaan titik hitam Penelitian yang Relevan 35 Bab 3 Analisis dan Perancangan 3.1. Analisis Sistem Analisis masalah Analisis kebutuhan Analisis proses Perancangan Sistem Kerangka menu Flowchart square and multiply Flowchart Miller-Rabin Flowchart extended Euclidean Flowchart chinese remainder theorem Flowchart pembangkit kunci Flowchart enkripsi Flowchart dekripsi Flowchart pemetaan titik hitam Flowchart penyisipan Flowchart ekstrak citra Use-case diagram Activity diagram Sequence diagram Perancangan antarmuka 73

11 x Bab 4 Bab 5 Implementasi dan Pengujian 4.1. Implementasi Tampilan antarmuka halaman utama Tampilan antarmuka halaman pembangkit kunci Tampilan antarmuka halaman enkripsi dan embed Tampilan antarmuka halaman ekstrak dan dekripsi Tampilan antarmuka halaman tentang Tampilan antarmuka halaman bantuan Pengujian Skenario pembangkitan kunci Skenario enkripsi Skenario penyisipan Skenario ekstraksi Skenario dekripsi Hasil pengujian enkripsi Hasil pengujian dekripsi Hasil pengujian penyisipan Hasil pengujian ekstraksi 113 Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan Saran 128 Daftar Pustaka 129

12 xi DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Penyelesaian Contoh Soal Inversi Modulo 18 Tabel 2.2. Penyelesaian Contoh Soal Square and Multiply Left-to Right Variant 19 Tabel 2.3. Matriks dari Gambar Tabel 3.1. Pengkajian Diagram Ishikawa (I) 38 Tabel 3.2. Pengkajian Diagram Ishikawa (II) 39 Tabel 3.3. Use-Case Narrative Simpan Kunci 65 Tabel 3.4. Use-Case Narrative Menentukan Kunci 66 Tabel 3.5. Use-Case Narrative Bangkitkan Kunci Secara Acak 66 Tabel 3.6. Use-Case Narrative Sisip Pesan ke Citra (I) 67 Tabel 3.7. Use-Case Narrative Sisip Pesan ke Citra (II) 68 Tabel 3.8. Use-Case Narrative Enkripsi Pesan 69 Tabel 3.9. Use-Case Narrative Ekstrak Citra 70 Tabel Use-Case Narrative Dekripsi Pesan 71 Tabel 4.1. Nilai RGB dari Cover-Image pada Skenario Penyisipan 89 Tabel 4.2. Nilai RGB dari Stego-Image pada Skenario Penyisipan 91 Tabel 4.3. Penyelesaian Extended Euclidean pada Skenario Dekripsi 95 Tabel 4.4. Hasil Pengujian Enkripsi dengan Variasi Panjang Plaintext 98 Tabel 4.5. Hasil Pengujian Enkripsi dengan Variasi Besar Kunci Publik 99 Tabel 4.6. Hasil Pengujian Dekripsi dengan Variasi Panjang Ciphertext 100 Tabel 4.7. Hasil Pengujian Dekripsi dengan Variasi Kunci 101 Tabel 4.8. Pengujian Keutuhan Data terhadap Satu Kunci 103 Tabel 4.9. Pengujian Proses Dekripsi pada Sistem dengan Kunci Berbeda 104 Tabel Informasi Citra (Cover-Image) pada Pengujian Penyisipan 107 Tabel Hasil Pengujian Penyisipan dengan Variasi Panjang Pesan Rahasia 107 Tabel Hasil Pengujian Penyisipan dengan Variasi Cover-Image 109 Tabel Perbandingan Citra dengan Batas Toleransi Sebesar Tabel Pengujian Aspek Recovery dari Proses Ekstraksi 114 Tabel Tampilan dan Informasi Cover-Image Tabel pada Pengujian Aspek Robustness 117 Tampilan dan Informasi Stego-Image pada Pengujian Aspek Robustness 117 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi I 118 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi II 119 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi III 119 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi IV 120 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi V 120 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi VI 121 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi VII 122 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi VIII 122 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi IX 123 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi X 124 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi XI 124

13 xii Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi XII 125 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi XIII 125 Tabel Tampilan dan Informasi Stego-Image Modifikasi XIV 126

14 xiii DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Skema Proses Enkripsi dan Dekripsi 7 Gambar 2.2. Skema Sistem Kriptografi Simeti 9 Gambar 2.3. Skema Kriptografi Asimetri Kunci Publik 10 Gambar 2.4. Skema Kriptografi Asimetri Nirkunci Publik 12 Gambar 2.5. Gradasi Warna pada Citra Biner 27 Gambar 2.6. Contoh Citra Biner 27 Gambar 2.7. Contoh Citra Grayscale 27 Gambar 2.8. Contoh Citra Warna 28 Gambar 2.9. Skema Sistem Steganografi 31 Gambar Pencarian Linier di Dalam Larik yang Terurut 33 Gambar Citra Berdimensi pixels (RGB, format BMP) 34 Gambar 3.1. Diagram Ishikawa 37 Gambar 3.2. Ilustrasi Proses Penyisipan Pesan 42 Gambar 3.3. Ilustrasi Proses Parsing 42 Gambar 3.4. Diagram Arsitektur dari Sistem yang Akan Dibangun 43 Gambar 3.5. Flowchart Square and Multiply Left-to-Right Variant 45 Gambar 3.6. Flowchart dari (A) Algoritma Miller-Rabin dan (B) Fungsi Witness 48 Gambar 3.7. Flowchart Algoritma Extended Euclidean 49 Gambar 3.8. Flowchart Algoritma Chinese Remainder Theorem 50 Gambar 3.9. Flowchart (A) Pemeriksaan Kunci dan (B) Pembangkit Kunci Secara Acak 51 Gambar Flowchart (A) Fungsi Dasar Enkripsi dan (B) Fungsi Enkripsi 53 Gambar Flowchart (A) Fungsi Autodekripsi dan (B) Fungsi Dekripsi Pesan 55 Gambar Flowchart Pemetaan Titik Hitam 56 Gambar Flowchart Penyisipan 57 Gambar Flowchart Ekstrak Citra 61 Gambar Use-Case Diagram 64 Gambar Activity Diagram 72 Gambar Sequence Diagram Pembangkitan Kunci 72 Gambar Sequence Diagram Proses Enkripsi dan Embed 73 Gambar Sequence Diagram Proses Ekstrak dan Dekripsi 73 Gambar Tampilan Halaman Utama Tanpa Kunci Tersimpan 74 Gambar Tampilan Halaman Utama dengan Kunci Tersimpan 74 Gambar Tampilan Form Pembangkit Kunci 75 Gambar Tampilan Form Enkripsi dan Embed 75 Gambar Tampilan Form Ekstrak dan Dekripsi 76 Gambar Tampilan Halaman Tentang 76 Gambar Tampilan Halaman Bantuan 77 Gambar 4.1. Antarmuka Halaman Utama Saat Tidak Ada Kunci Tersimpan 79 Gambar 4.2. Antarmuka Halaman Utama Saat Ada Kunci Tersimpan 79 Gambar 4.3. Antarmuka Halaman Pembangkit Kunci 80 Gambar 4.4. Antarmuka Halaman Enkripsi dan Embed 81

15 xiv Gambar 4.5. Antarmuka Halaman Ekstrak dan Dekripsi 82 Gambar 4.6. Antarmuka Halaman Tentang 84 Gambar 4.7. Antarmuka Halaman Bantuan 84 Gambar 4.8. Pengujian Sistem dengan Skenario Pembangkitan Kunci 86 Gambar 4.9. Pengujian Sistem dengan Skenario Enkripsi 88 Gambar Tampilan Cover-Image pada Skenario Penyisipan 89 Gambar Pengujian Sistem dengan Skenario Penyisipan 90 Gambar Tampilan Stego-Image pada Skenario Penyisipan 90 Gambar Pengujian Sistem dengan Skenario Ekstraksi 93 Gambar Pengujian Sistem dengan Skenario Dekripsi 95 Gambar Grafik Pengaruh Panjang Plaintext dengan Lama Proses Enkripsi 98 Gambar Grafik Pengaruh Besar Kunci Publik dengan Lama Proses Enkripsi 99 Gambar Grafik Pengaruh Panjang Ciphertext dengan Lama Proses Dekripsi 101 Gambar Grafik Hasil Pengujian Dekripsi Pesan dengan Variasi Kunci 102 Gambar Grafik Hasil Pengujian Penyisipan dengan Variasi Panjang Pesan 108 Gambar Grafik Pengaruh Ukuran Citra Terhadap Lama Proses Penyisipan 110 Gambar Grafik Pengaruh Ukuran Dimensi Terhadap Lama Proses Penyisipan 110 Gambar Grafik Pengaruh Jumlah Titik Hitam Terhadap Lama Proses Penyisipan 111 Gambar Grafik Perbandingan Width dan Height pada Dimensi Citra Terhadap Lama Proses Penyisipan 111 Gambar Grafik Pengaruh Ukuran Citra (Size) dari Pengujian Proses Ekstraksi 115 Gambar Grafik Pengaruh Dimensi Citra dari Pengujian Proses Ekstraksi 115 Gambar Grafik Perbandingan Lama Proses Penyisipan dan Proses Ekstraksi 116

16 xv DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Urutan Peraturan Pengisian Angket 131 Lampiran 2 Angket 132 Lampiran 3 Listing Program 152 Lampiran 4 Daftar Riwayat Hidup (Curriculum Vitae) 173