BAB III ANALISIS MASALAH

Transkripsi

1 BAB III ANALISIS MASALAH Pada bab tiga ini dilakukan analisis terhadap landasan teori yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya. Analisis ini mencakup analisis terhadap masalah pada Tugas Akhir ini seperti bagaimana proses penyisipan pesan pada citra tidak terkompresi BMP dengan metode Zhang LSB Image. Hasil analisis bab ini membantu dalam penulisan bab empat dan penyelesaian implementasi aplikasi. Gambar III-1 Proses Keseluruhan Penjelasan mengenai Gambar III-1: 1. Bagian yang berbentuk trapesium (bagian data) a. Pesan : merupakan pesan yang akan ditanamkan b. Kunci enkripsi dan dekripsi: kunci yang digunakan untuk melakukan proses enkripsi dan proses dekripsi c. Pesan terenkripsi: pesan yang telah terenkrispi III-1

2 III-2 d. Kunci pseudorandom: kunci yang digunakan untuk membangkitkan sejumlah angka pseudorandom e. Cover-image: citra yang digunakan untuk menanamkan pesan f. Stego-image: citra yang telah ditanamkan pesan yang terenkripsi 2. Bagian yang berbentuk persegi panjang (bagian proses) a. Enkripsi pesan: proses pengenkripsian b. Pemilihan piksel: proses pemilihan sejumlah piksel c. Penanaman pesan: proses penanaman pesan ke dalam cover-image dan menghasilkan stego-image d. Pengekstrakan pesan: proses mapatkan pesan yang terenkripsi dari stegoimage e. Dekripsi pesan: proses pekripsian pesan yang terenkripsi 3.1 Analisis Struktur Citra Jenis citra tidak terkompresi yang digunakan adalah 24-bit bitmap. Hal ini disebabkan oleh kebanyakan kakas steganografi dengan metode LSB menggunakan jenis citra ini. Hal ini disebabkan karena struktur warna yang dimiliki jenis arsip ini sangat baik untuk dilakukan penyisipan pesan. Struktur bitmap, seperti yang tertera pada Lampiran A, secara garis besar dibagi menjadi empat bagian, yaitu File Header, Image Header, Color Palette, dan Pixel Data. Perlu diperhatikan, bagian File Header, Image Header, dan Color Palette terdiri atas informasi-informasi yang penting untuk menampilkan citra, apabila terjadi kehilangan data atau kerusakan data pada bagian-bagian ini maka hal tersebut akan mengakibatkan citra rusak atau bahkan tidak bisa ditampilkan. Agar stego-image dapat ditampilkan persis dengan aslinya, dalam melakukan steganografi, yang disisipi pesan hanya bagian pixel data saja karena jika bagian file header, image header, dan color palette ikut disisipi pesan, maka bagian citra tidak dapat ditampilkan lagi. Sebagai contoh, salah satu bagian dari file header adalah bftype yang mengandung karakter BM yang mengidentifikasi tipe arsip, apabila tipe arsip ini disisipi pesan, maka tipe arsip dapat berubah menjadi tidak dikenali

3 III-3 sehingga citra tidak dapat ditampilkan. Hal ini menunjukkan bahwa penyisipan pesan dengan teknik LSB hanya dapat dilakukan pada bagian pixel data, agar citra yang menyembunyikan tidak rusak. 3.2 Analisis Struktur Data yang Terlibat Gambar III-2 mengilustrasikan representasi data yang terlibat dari satu proses ke proses yang lain. Representasi data yang terlibat pada proses enkripsi adalah dalam kumpulan word. Hal ini dikarenakan algoritma MARS melakukan proses enkripsi berdasarkan operasi word dan setiap proses digunakan 4 word (1 blok). Sebelum melakukan proses penanaman, representasi pesan diubah sebanyak 2 kali yaitu pertama menjadi kumpulan integer dan kemudian menjadi kumpulan 3 integer. Hal ini dikarenakan representasi setiap piksel dalam format 24-bit bitmap terdiri dari 3 komponen warna, yang setiap komponen warna terdiri dari 1 integer (yang struktur sebenarnya byte). Alasan mengubah byte menjadi integer karena dengan representasi byte di dalam Bahasa Pemrograman JAVA dalam sign byte, sehingga terdapat nilai negatif. Pada proses pengekstrakan pesan dari stego-image, pesan masih dalam representasi kumpulan 3 integer, sehingga diperlukan perubahan representasi sebelum dilakukan proses dekripsi pesan. Pertama dari representasi kumpulan 3 integer menjadi kumpulan integer, kemudian menjadi kumpulan 1 byte. Akhirnya, representasinya menjadi kumpulan word. Sebelum dilakukan pembentukan pesan yang sebenarnya, representasinya harus diubah kembali menjadi kumpulan 1 byte.

4 III-4 Arsip Pesan :::::: :::: :::::: :::: :::::::::: :::::::::: :::::: :::::: :::::::::: :::: :::: :::::::::: Arsip Pesan :::: :::: :::: :::::: :::::::::: Gambar III-2 Represntasi data yang terlibat Gambar III.3 mengilustrasikan perubahan representasi yang dilakukan. Pada contoh tersebut diambil nilai m LSB bernilai 14, sehingga akan diisi 4 bit terakhir untuk nilai komponen red, 5 bit terakhir untuk nilai komponen blue, dan 5 bit terakhir untuk nilai komponen green dari bit representasi array of integer tersebut. Sisa bit terdepan akan

5 III-5 diisi dengan nilai 0. Sisa 2 bit dari array of integer tersebut akan digunakan lagi untuk membentuk array of integer[3] berikutnya. Sisa bit setelah diambil 14 bit Array of integer : Red Blue Green Gambar III-3 Perubahan representasi dari array of integer ke array of integer[3]. 3.3 Proses Enkripsi dan Dekripsi Pada proses enkripsi dan dekripsi digunakan S-box. Proses penentuan entri-entri S-box tersebut yang harus memiliki sifat diferensial dan linier merupakan masalah yang muncul. Apabila entri tersebut dibangkitkan pada proses enkripsi maupun proses enkripsi akan memerlukan waktu komputasi yang signifikan terhadap waktu komputasi secara keseluruhan untuk proses enkripsi maupun proses dekripsi. Hal ini dikarenakan proses pembangkitan nilai dan pengujian nilai apakah mengandung sifat diferensial dan linier ini yang menyebabkan waktu komputasi yang besar. Solusi yang dapat dilakukan yaitu dengan memanfaatkan nilai entri-entri S-box pada paper BUR Proses Pemilihan Piksel Pemilihan piksel menggunakan pembangkit angka pseudorandom, namun metode yang digunakan untuk membangkitkan memiliki rentang nilai tergantung dari nilai m yang dipilih. Pengaksesan piksel-piksel citra yang berupa elemen sebuah matriks (dalam hal ini matriks dua dimensi) juga merupakan kala, karena pembangkit yang akan digunakan hanya menghasilkan satu nilai untuk setiap iterasi pembangkitan sedangkan setiap elemen matriks terdiri dari dua nilai yang menyatakan sumbu x dan sumbu y.

6 III-6 Pada paragraf berikutnya x yang dimaksudkan adalah ukuran lebar citra dan y yang dimaksudkan adalah ukuran tinggi citra. Oleh karena itu, diperlukan sebuah prosedur untuk menangani permasalahan ini. Penyelesaian untuk permasalahan pemilihan piksel yang digunakan dapat dilakukan dengan melakukan pemodifikasian terhadap metode pembangkit tersebut sehingga menghasilkan dua nilai (yang tadinya hanya menghasilkan satu nilai) atau dengan melakukan pefinisian kembali posisi piksel sehingga menjadi satu nilai. Solusi pertama dengan melakukan modifikasi terhadap pembangkit angka pseudorandom sehingga dapat menghasilkan 1 angka untuk setiap iterasi pembangkitan. Pada solusi ini pengguna akan perlu memasukkan 3 masukan yaitu nilai yang lebih besar dari x, nilai yang lebih besar dari y, dan nilai benih. Hal pertama yang dilakukan yaitu melakukan pembangkitan sejmlah nilai x i atau sejumlah nilai y i terlebih dahulu. Misalkan nilai x terlebih dahulu, pengguna harus memasukkan nilai yang lebih besar dari nilai x ini agar nilai yang dihasilkan dapat memenuhi rentang antara 0 sampai dengan x. Nilai masukkan yang lebih besar dari nilai x juga dimaksudkan agar terjadi kemungkinan beberapa kali mapatkan nilai ke x i yg sama, karena dengan representasi seperti ini diperlukan beberapa nilai x i untuk dapat mengisi pesan secara menyebar pada piksel-piksel yang ada. Untuk setiap iterasi pembangkitan akan dihasilkan suatu nilai, sebut nilai tersebut x i untuk i merupakan iterasi ke-i. Apabila terdapat beberapa nilai yang sama setelah proses pembangkitan, hal ini tidak menjadi masalah apabila jumlahnya tidak lebih besar dari nilai y. Apabila terjadi jumlah nilai x i yang sama dan lebih besar jumlahnya dari ukuran y pada proses pembangkitan tersebut, maka dilakukan pembangkitan ulang dengan memasukkan nilai baru kembali. Kemudian dilakukan pembangkitan nilai sepanjang nilai 0 sampai dengan y. Pengguna memberi input nilai yang harus lebih besar dari nilai y. Alasan nilai y yang lebih besar sama dengan alasan nilai x di atas. Untuk setiap iterasi pembangkitan akan dihasilkan suatu nilai, sebut nilai tersebut y i untuk i merupakan iterasi ke-i. Setiap telah mencapai 25% dari jumlah y yang diinginkan dilakukan pemeriksaan apabila terdapat dua pasangan nilai atau lebih yang sama antara nilai x i yang bersesuaian dengan y i, maka

7 III-7 nilai y i yang terbaru (nilai yang sama) dihapus dari list dan dilakukan pembangkitan nilai y i lagi untuk mapatkan nilai yang baru. Solusi kedua dengan mengubah representasi matriks pada pengaksesan elemen piksel pada citra dengan 1 nilai, tidak lagi dalam 2 nilai. Hal ini dapat dilakukan dengan cara mefinisikan dari kiri ke kanan pada baris yang sama untuk setiap piksel dengan nilai yang terus bertambah dari nilai piksel di sebelah kirinya. Apabila telah sampai pada piksel yang paling kanan, maka dilajutkan ke piksel ke baris berikutnya. Pefinisian akan membentuk array dengan elemen pasangan nilai x dan y. Penentuan piksel yang digunakan lebih mudah karena prosesnya lebih sederhana. Pengguna memasukkan satu nilai tertentu yaitu seed dan jumlah piksel yang akan dimodifikasi. Antara dua solusi yang ada, dipilih solusi kedua karena lebih sederhana untuk diimplementasikan. Solusi kedua tidak perlu menjaga agar tidak terdapat pasangan nilai yang sama atau menjaga agar jumlah nilia x i yang sama tidak lebih besar dari ukuran y. 3.4 Proses Penanaman Pesan dan Pengekstrakan Pesan Permasalahan yang didapatkan dari proses ini adalah penentuan ukuran pesan yang ditanamkan dan algorima penanaman pesan Penentuan Ukuran Pesan yang Dapat Ditanamkan Berdasarkan dasar teori yang terdapat pada bab II, diketahui bahwa penentuan jumlah least significant bit yang dipilih untuk setiap piksel dan ukuran citra akan mempengaruhi ukuran pesan yang dapat ditanamkan. Misalkan ukuran citranya adalah 1028 x 700 dan jumlah LSB yang dipilih adalah 2, maka ukuran maksimal dari pesan yang dapat ditanamkan adalah 1028 * 700 * 2 bit ( bit atau 179,9 kilo byte). Oleh karena itu, diperlukan suatu prosedur untuk melakukan verifikasi terhadap pesan yang ingin ditanamkan setelah melakukan pemilihan jumlah LSB dan citra tertentu agar tidak terdapat beberapa bagian pesan yang tidak dapat ditanamkan. Prosedur ini akan memperkirakan terlebih dahulu nilai dari ukuran maksimal pesan yang dapat ditanamkan setelah pengguna meng-input jumlah LSB dan citra, kemudian nilai ini akan digunakan saat pengguna melakukan konfirmasi terhadap pesan yang akan

8 III-8 ditanamkan. Apabila ukurannya lebih besar dari nilai maksimal tersebut, maka pengguna akan diminta untuk memperkecil ukuran pesan tersebut Algoritma Penanaman Pesan pada Citra Pada algoritma Zhang LSB Image Steganography terdapat satu kejanggalan yang akan menyebabkan kualitas suatu piksel akan berkurang karena persamaan memiliki kemungkinan untuk bernilai negatif. Apabila nilai yang dihasilkan negatif dan nilai m LSB dari suatu piksel yang akan melakukan operasi penambahan dengan nilai ini bernilai 0(nol) semua maka bitbit yang lebih tinggi akan berpengaruh dan berkemungkinan merusak kualitas citra secara keseluruhan. Contohnya dapat dilihat pada Tabel III.1 menunjukkan nilai x 2 mengalami perubahan yang sangat signifikan dari nilai ke nilai , yang akan mengakibatkan kualitas gambar akan berkurang secara signifikan. Oleh karena itu, diusulkan suatu pemodifikasian algoritma yang digunakan menjadi seperti ini: for i = 1, 2,., n do if LSB m (x i ) < 0 then LSB m (x i ) = LSB m (x i ) + 2 m ; Gambar III-4 Pemodifikasian algoritma tahap 1 Pada tabel 3.1 dapat dilihat perubahan potongan kode menjadi Perubahan ini tidak mengakibatkan proses ekstraksinya menjadi berubah. Bagian kode if x i > MaxVal then x i = x i - 2 m ; hilang karena nilai x i tidak pernah mencapai nilai MaxVal dan hanya memiliki nilai maksimal 2 m+1 2 (apabila nilai x i = 2 m -1, e i = 2 m -1, dan = 0).

9 III-9 Penanganan untuk kasus dimana nilai LSB baru yang dihasilkan lebih besar 2 m tidak tertangani. Hal ini menyebabkan beberapa kasus yang nilainya lebih besar 2 m tidak dapat ditanamkan ke dalam citra karena bit LSB yang dipilih dan yang tersedia tidak dapat merepresentasikan nilai tersebut (kurang satu bit karena nilai maksimalnya 2 m+1 2). Solusi yang ditawarkan dengan melakukan modulasi dengan 2 m, sehingga dapat direpresentasikan dengan jumlah bit yang telah ditentukan dan dapat ditanamkan dalam citra. Proses pengekstrakan data juga tidak akan terpengaruh dengan pemodifikasian ini. Pseudo-code yang telah dimodifikasi dapat dilihat pada Gambar III-5 Tabel III-1 Contoh piksel yang mengalami perubahan arti yang berarti G x 0 x 1 x 2 x 3 x LSB 2 (x i ) Sum Mod4 Mod4 Mod4 Mod4 Mod e i x i LSB 2 (x i ) for i = 1, 2,., n do if LSB m (x i ) >= 2 m then LSB m (x i ) = LSB m (x i ) mod 2 m ; if LSB m (x i ) < 0 then LSB m (x i ) = LSB m (x i ) + 2 m ; Gambar III-5 Pemodifikasian algoritma tahap 2

10 III Penentuan LSB dari Setiap Elemen RGB Piksel Pada representasi arsip 24-bit bitmap, setiap piksel akan terdiri dari 3 byte karena setiap 1 byte akan merepresentasikan nilai red, blue, atau green. Apabila terdapat pemilihan nilai LSB tertentu akan dibagi secara merata pada 3 representasi warna tersebut. Contoh apabila nilai LSB adalah 20; maka 6 bit LSB red, 7 bit LSB blue, dan 7 bit LSB green. Jadi apabila terjadi nilai m LSB yang jika dimodulus 3 lebih besar dari nol, maka nilai bit LSB green yang pertama kali ditambahkan baru kemudian nilai bit LSB blue.