Abstrak. Kata kunci: MMS, Steganografi, LSB-Insertion, Huffman Code, Image, PNG, Embedding.

Transkripsi

1 IMPLEMENTASI ALGORITMA STEGANOGRAFI EMBEDDING DENGAN METODE LEAST SIGNIFICANT BIT (LSB) INSERTION DAN HUFFMAN CODING PADA PENGIRIMAN PESAN MENGGUNAKAN MEDIA MMS BERBASIS J2ME Hasbian Saputra 1, M. Zen Samsono Hadi 2, Nanang Syahroni 3 Jurusan Teknik Telekomunkasi - Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya Kampus PENS-ITS, Keputih, Sukolilo, Surabaya. Telp : ; Fax hasby@student.eepis-its.edu Abstrak Saat ini fitur layanan MMS belum memiliki standar keamanan yang baik, karena pada implementasinya pihak operator seluler selaku penyedia layanan MMS masih dapat mengetahui isi pesan yang dikirimkan oleh pelanggan. Permasalahan lain muncul dari sisi human error yaitu terjadi kesalahan penulisan nomor tujuan pesan. Hal-hal tersebut menyebabkan kurang terjaminnya kerahasiaan pesan yang dikirim. Untuk memenuhi aspek kerahasiaan pesan yang dikirim dapat digunakan teknik steganografi yaitu penyisipan pesan tersembunyi pada file gambar yang berfungsi sebagai media sehingga tampak seperti pesan biasa, dimana pesan yang dikirim hanya dapat dibaca oleh penerima yang memiliki hak untuk mengetahui isi pesan tersebut dengan menggunakan kunci rahasia. Pada tugas akhir ini diterapkan algoritma Steganografi Embedding dengan metode Least Significant Bit (LSB) Insertion sebagai proses enkripsi dan dekripsi pesan multimedia berupa image berformat PNG serta metode Huffman Code sebagai kompresi dan dekompresi pesan rahasianya. Aplikasi perangkat lunak yang dibangun pada penelitian ini ditulis menggunakan bahasa pemrograman Java J2ME dan diimplementasikan pada telepon seluler berbasis J2ME dengan kemampuan Wireless Messaging API 2.0. Sehingga didapatkan sebuah aplikasi yang dapat digunakan oleh pemilik hanphone untuk memiliki sekuritas yang tinggi dalam mengirim pesan yang bersifat rahasia melalui media MMS. Kata kunci: MMS, Steganografi, LSB-Insertion, Huffman Code, Image, PNG, Embedding. 1. Pendahuluan Berbagai macam teknologi komunikasi pada era ini telah diterapkan, sebagai contoh teknologi seluler yang memiliki fitur voice, short message dan multimedia message service. MMS merupakan fitur yang mampu mengirimkan pesan berupa gambar, suara, teks dan ketiganya secara bersamaan. Berdasarkan pada asumsi bahwa keamanan dan kerahasiaan data adalah tujuan dari teknologi dalam hal ini Informasi. Maka teknik Steganografi embedding dan Huffman Coding digunakan agar data informasi dapat diamankan di dalam media digital yang kita punya. Mulanya file gambar dienkripsi dengan pesan rahasia yang sebelumnya pesan tersebut telah dikompresi dengan metode Huffman. Setelah itu file juga dapat didekripsi agar dapat memisahkan antara file gambar yang menjadi media dan pesan tersembunyi lalu file didekompres lagi dengan metode Huffman juga untuk dapat membuka isi pesan rahasia tersebut. Tujuan dari proyek akhir ini adalah untuk membuat aplikasi untuk kompresi dan enkripsi SMS menggunakan telepon bergerak pada JavaTM2 Micro Edition Wireless Tool Kit (J2ME WTK) versi for CLDC. Aplikasi yang dibuat mampu mengompresi pesan dengan metode Huffman Code dan mengenkripsi pesan sebelum dilakukan pengiriman dengan Algoritma Steganografi Embedding dengan metode LSB- Insertion. Sehingga keamanan data isi pesan lebih terjaga. Selain itu, dari aplikasi yang dibuat dapat diketahui kualitas hasil kompresi dan enkripsi kompresi. 2. Dasar Teori 2.1 Java ME Java ME adalah lingkungan pengembangan yang didesain untuk menggunakan aplikasi java pada peralatan elektronik kecil, seperti telepon seluler, PDA, dan sejenisnya. Java ME dibuat untuk mengatasi keterbatasan yang berhubungan dengan pembuatan aplikasi pada peralatan elektronik kecil. Karena itu teknologi Java ME ini disesuaikan dengan keterbatasan memori, tampilan dan tenaga. Hal tersebut dapat terlihat pada gambar 3.2 yang membandingkan teknologi Java ME dengan teknologi Java lainnya 1

2 Gambar 1. Perbandingan Java ME dengan teknologi Java lainnya. Java ME berbasis pada 3 elemen yaitu : a. Konfigurasi, yang menyediakan libary paling dasar dan kemampuan virtual memory untuk berbagai jenis peralatan elektronik. Terdapat dua buah konfigurasi pada Java ME, yaitu CLDC Connected Limited Device Configuration) untuk peralatan yang kecil, dan CDC (Connected Device Configuration) untuk peralatan yang lebih besar. b. Profile, yang merupakan kumpulan API spesifik yang mendukung sebuah peralatan elektronik. c. Paket-paket tambahan yang berisi kumpulan API berbasis teknologi tertentu 2.2 Definisi Steganografi Steganografi (steganography) adalah ilmu dan seni menyembunyikan pesan rahasia (hiding message) sedemikian sehingga keberadaan (eksistensi) pesan tidak terdeteksi oleh indera manusia [MUN04]. Kata steganorafi berasal dari Bahaya Yunani yang berarti tulisan tersembunyi (covered writing). Steganografi membutuhkan dua properti: wadah penampung dan data rahasia yang akan disembunyikan. Steganografi digital menggunakan media digital sebagai wadah penampung, misalnya citra, suara, teks, dan video. Data rahasia yang disembunyikan juga dapat berupa citra, suara, teks, atau video. Steganografi berbeda dengan kriptografi, dimana pihak ketiga dapat mendeteksi adanya data (chipertext), karena hasil dari kriptografi berupa data yang berbeda dari bentuk aslinya dan biasanya datanya seolah-olah berantakan, tetapi dapat dikembalikan ke bentuk semula. Ilustrasi mengenai perbedaan kriptografi dan steganografi dapat dilihat pada gambar 2. Steganografi membahas bagaimana sebuah pesan dapat disisipkan ke dalam sebuah berkas media sehingga pihak ketiga tidak menyadarinya. Steganografi memanfaatkan keterbatasan sistem indera manusia seperti mata dan telinga. Dengan adanya keterbatasan inilah, metoda steganografi ini dapat diterapkan pada berbagai media digital. Hasil keluaran dari steganografi ini memiliki bentuk persepsi yang sama dengan bentuk aslinya, tentunya persepsi di sini sebatas oleh kemampuan indera manusia, tetapi tidak oleh komputer atau perangkat pengolah digital lainnya. Ilustrasi mengenai proses steganografi dapat dilihat pada gambar 3. Penyembunyian data rahasia ke dalam media digital mengubah kualitas media tersebut. Kriteria yang harus diperhatikan dalam penyembunyian data diantaranya adalah [MUN04]: 1) Fidelity. Mutu citra penampung tidak jauh berubah. Setelah penambahan data rahasia, citra hasil steganografi masih terlihat dengan baik. Pengamat tidak mengetahui kalau di dalam citra tersebut terdapat data rahasia. 2) Recovery. Data yang disembunyikan harus dapat diungkapkan kembali (recovery). Karena tujuan steganografi adalah data hiding, maka sewaktu-waktu data rahasia di dalam citra penampung harus dapat diambil kembali untuk digunakan lebih lanjut. Gambar 3. Diagram Sistem Steganografi Steganografi digital menggunakan media digital sebagai wadah penampung, misalnya citra, suara, teks, dan video. Sedangkan data rahasia yang disembunyikan dapat berupa berkas apapun. Media yang telah disisipi data disebut stegomessage. Proses penyembunyian data ke dalam media disebut penyisipan (embedding), sedangkan proses sebaliknya disebut ekstraksi. Proses tersebut dapat dilihat pada gambar 4. Penambahan kunci yang bersifat opsional dimaksudkan untuk lebih meningkatkan keamanan. Gambar 2. Ilustrasi kriptografi dan steganografi pada citra digital. 2

3 Gambar 4. Proses penyisipan dan ekstraksi dalam steganografi 2.3 Metode Modifikasi LSB Sistem Steganografi akan menyembunyikan sejumlah informasi dalam suatu berkas dan akan mengembalikan informasi tersebut kepada pengguna yang berhak. Terdapat dua langkah dalam sistem Steganografi yaitu proses penyembunyian dan recovery data dari berkas penampung. Penyembunyian data dilakukan dengan mengganti bit-bit data di dalam segmen citra dengan bit-bit data rahasia. Metode yang paling sederhana adalah metode modifikasi LSB (Least Significant Bit Modification). Pada susunan bit di dalam sebuah byte (1 byte = 8 bit), ada bit yang paling berarti (most significant bit atau MSB) dan bit yang paling kurang berarti (least significant bit atau LSB)..Contoh : Bit yang cocok untuk diganti adalah bit LSB, sebab perubahan tersebut hanya mengubah nilai byte satu lebih tinggi atau satu lebih rendah dari nilai sebelumnya. Misalkan byte tersebut menyatakan warna merah, maka perubahan satu bit LSB tidak mengubah warna merah tersebut secara berarti. Lagi pula, mata manusia tidak dapat membedakan perubahan yang kecil. Misalkan segmen data citra sebelum perubahan: Segmen data citra setelah disembunyikan: Ukuran data yang akan disembunyikan bergantung pada ukuran citra penampung. Pada citra 24-bit yang berukuran pixel terdapat pixel, setiap pixel berukuran 3 byte (komponen RGB), berarti seluruhnya ada = byte. Karena setiap byte hanya bisa menyembunyikan satu bit di LSBnya, maka ukuran data yang akan disembunyikan di dalam citra maksimum /8 = byte Ukuran data ini harus dikurangi dengan panjang nama berkas, karena penyembunyian data rahasia tidak hanya menyembunyikan isi data tersebut, tetapi juga nama berkasnya. Semakin besar data disembunyikan di dalam citra, semakin besar pula kemungkinan data tersebut rusak akibat manipulasi pada citra penampung. 2.4 Kode Huffman Kode Huffman adalah algoritma yang menggunakan frekuensi/probabilitas kemunculan dari simbol pada sebuah string sebagai input dan menghasilkan output berupa prefix code yang mengkodekan string menggunakan bit paling sedikit dari seluruh kemungkinan binary prefix code yang mungkin. Algoritma ini dikembangkan oleh David A. Huffman pada paper yang ditulisnya sebagai prasyarat kelulusannya di MIT. Kode Huffman salah satu algoritma dasar untuk kompresi data, yang bertujuan untuk mengurangi jumlah bit yang diperlukan untuk merepresentasikan informasi/pesan. Huffman Coding menggunakan struktur pohon dalam pemrosesannya. Pohon adalah graf tak berarah yang tidak mengandung sirkuit. Di dalam struktur pohon dikenal terminologi parent (orang tua) dan child(anak). Parent (orang tua) yaitu sebuah simpul yang memilki lintasan ke simpul lain dengan tingkatan(level) di bawahnya. Child (anak) yaitu sebuah simpul yang memiliki lintasan ke simpul lain dengan tingkatan (level) di atasnya. Berdasarkan jumlah anak, pohon dapat dikategorikan sebagai pohon n ary. Pohon dengan orang tua yang hanya memiliki satu anak, disebut pohon uner. Pohon dengan orang tua yang memiliki dua anak, disebut pohon biner, dan seterusnya. Pohon Huffman menggunakan struktur pohon biner, yaitu struktur pohon dengan setiap simpul orang tua yang hanya memiliki maksimal 2 simpul anak. Penyusunan data dalam struktur pohon Huffman menggunakan kode awalah (prefix code). Kode awalan adalah himpunan kode (biner) dimana anggota kumpulan yang satu bukan merupakan anggota kumpulan yang lain. Gambar 5. Pohon Huffman Encoding adalah cara menyusun string biner dari teks yang ada. Proses encoding untuk satu karakter dimulai dengan membuat pohon Huffman terlebih dahulu. Setelah itu, kode untuk satu karakter dibuat dengan menyusun nama string biner yang dibaca dari akar sampai ke daun pohon Huffman. 3

4 2.5 Format Portable Network Graphics (.PNG) PNG (Portable Network Graphics) adalah salah satu format penyimpanan citra yang menggunakan metode pemadatan yang tidak menghilangkan bagian dari citra tersebut (Inggris lossless compression). Untuk keperluan pengolahan citra, meskipun format PNG bisa dijadikan alternatif selama proses pengolahan citra - karena format ini selain tidak menghilangkan bagian dari citra yang sedang diolah (sehingga penyimpanan berulang ulang dari citra tidak akan menurunkan kualitas citra) PNG (Format berkas grafik yang didukung oleh beberapa web browser. PNG mendukung transparansi gambar seperti GIF, berkas PNG bebas paten dan merupakan gambar bitmap yang terkompresi. Tabel 1. Perbandingan JPEG, GIF dan PNG 3. Perancangan Perangkat Lunak 3.1 Deskripsi Umum Perangkat Lunak Dalam perancangan sistem pembuatan aplikasi tugas akhir ini karena aplikasinya sederhana maka tidak dibutuhkan suatu kondisi yang terlalu rumit. Secara umum gambaran sistem adalah pengirim pesan dapat mengkompres atau mengenkrip pesan yang akan dikirim melalui layanan sms.. Karena pesan yang diterima dalam keadaan terkompres dan terenkrip, maka harus ada pendekompres/pengurai dan pendekrip pesan supaya pesan aslinya bisa dibaca oleh penerima pesan. Sehingga pada handphone receiver (penerima) harus dibuat program dekompresi dan juga pendekrip. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada sketsa pengiriman sms pada gambar di bawah ini : Gambar 6. Ilustrasi MMS steganografi 3.2 Implementasi Sistem Implementasi sistem merupakan bentuk realisasi dari perancangan yang telah dilakukan pada bab sebelumnya. Aplikasi ini terdiri dari dua bagian yaitu Encrypt dan Decrypt dimana kedua bagian tersebut disatukan ke dalam sistem utama. Kedua bagian tidak dapat bekerja secara bersamaan, pada bagian Encrypt hanya melakukan proses enkripsi dan pengiriman data, agar bagian Decrypt dapat bekerja maka harus menonaktifkan bagian Encrypt kemudian baru dapat mengaktifkan bagian Decrypt. Susunan sistem pada sisi pengirim proses file teks dikompresi terlebih dahulu menggunakan algoritma Huffman Coding. Kemudian disisipkan pada file gambar dengan algoritma LSB insertion menjadi file gambar dalam format file PNG. Setelah file teks sudah disisipkan pada file gambar, maka file gambar sudah siap dikirim menggunakan fitur MMS pada telepon selular ke bagian penerima. Susunan sistem pada sisi penerima proses file PNG diproses dengan Steganografi decoding kemudian dipecah menjadi file image media dan teks yang telah terkompresi. Kemudian dari file yang terkompresi tadi akan dilanjutkan dengan melakukan dekoding huffman agar memperoleh teks aslinya atau pesan rahasianya. Berdasarkan data hasil dari pengujian dan pengukuran sistem maka dapat direalisasikan analisa fungsional dan perhitungan data parameter performansi. 4. Analisa Sistem 4.1 Deskripsi Umum Perangkat Lunak Analisa Performansi Sistem Pengukuran parameter performansi sistem yang telah dilakukan terdiri dari delay proses enkripsi dan dekripsi. Waktu Proses : Dimensi Besar dimensi suatu image maka akan makin besar waktu yang dibutuhkan untuk melakukan proses enkripsi dan dekripsi. Hal ini dikarenakan proses enkripsi dan dekripsi adalah proses pengacakan dan pengkodean nilai setiap pixel suatu image, dimana nilai pixel total merupakan hasil dari perkalian dimensi panjang dan lebar suatu image. 4.2 Pengujian Sistem Untuk mendapatkan standarisasi sebuah sistem dibutuhkan suatu pengujian terhadap fungsional sistem dan pengukuran parameterparameter tertentu. Pada tugas akhir ini sistem yang dirancang dan diimplementeasikan memiliki poin-poin pengujian sebagai berikut : Pengujian Tipe Karakter Dari Percobaan sistem yang dilakukkan membuktikan bahwa semua tipe karakter baik huruf besar maupun huruf kecil, angka dan semua jenis simbol akan diperoleh jumlah byte yang sudah dikompresi atau jumlah bytenya berkurang. Dan terbukti akan dapat dikompresi tanpa ada yang terlewatkan. Apabila dilakukan dekompres maka akan menghasilkan outputan yang sama 4

5 dengan inputannya tadi atau dengan kata lain data sudah benar-benar valid Pengujian Efisiensi Byte dan tetap yaitu 128x128 pixel dengan ukuran file akhir setelah disisipi pesan yaitu 65 KB. Semakin besar ukuran file yang digunakan maka proses uploading dan downloading akan semakin lama dan data pengujian akan semakin tidak akurat. Gambar 7. Grafik Pengujian Efisiensi Bit Dari pengujian didapatkan bahwa teknik Huffman coding sangat efisien jika karakter yang diinputkan semakin banyak. Kompresi yang dapat dilakukan sampai 54%. Namun jika proses dilakukan diatas 813 karakter maka sistem mulai tidak stabil Pengujian Huruf Berulang Dari pengujian huruf berulang ini kita akan melakukan percobaan pada sistem yang telah dibuat dengan membandingkan jumlah karakter berulang yang akan diinputkan dengan persentase tingkat kehematan hasil proses encoding. Pada sitem ini akan dimasukkan karakter huruf besar A-Z yaitu 26 karakter dan setiap percobaan akan dimasukkan karakter yang sama yaitu huruf besar beberapa kali hingga didapatkan sebuah ke-efisien-an dalam mengompres kalimat atau karakter. Kemudian dari yang didapatkan perolehan prosentase seberapa besar bit yang dapat dihemat kita akan dapat mengetahui bahwa perulangan karakter yang dimasukkan akan membuat sebuah sistem ini akan bekerja dengan sangat efisien. Gambar 8. Grafik Pengujian Efisiensi Bit Pengujian waktu delay pengiriman file MMS Dari langkah ini akan diukur delay performansi send MMS (waktu eksekusi). Dan jaringan yang digunakan adalah tetap yaitu minimal 3G. sedangkan waktu pengukurannya berbeda-beda yaitu tiap jam saat jam sampai jika terjadi kegagalan akan diulangi lagi hingga proses penerimaan gambar selesai. Pesan gambar yang digunakan sebagai imgae container dan ukuran filenya adalah sama Gambar 9. Grafik Pengujian pengujian Delay Proses Dilihat dari waktu delay yang terjadi pada pukul 5.00AM sudah terjadi kepadatan koneksi jaringan proses data. Hal ini ditunjukkan proses uploading-downloading selalu diatas 100 detik. Dan didapatkan nilai delay rata-rata pada pukul 00.00AM 12.00PM adalah 115 detik Pengujian pembengkakan ukuran file media gambar (.PNG) Tabel 2. Pengujian pembengkakan ukuran file media gambar Ukuran (pixel) Ukuran Sebelum (KB) Ukuran Sesudah (KB) Delay proses (ms) 64x x x x x1 552 ~ ~ Dapat kita lihat bahwa semakin besar ukuran pixel sebuah media image container yang digunakan maka akan mempengaruhi delay proses enkripsi. Semakin besar ukuran file pixel yang digunakan akan semakin lama prosesnya dan akan mengubah file PNG asli ukurannya semakin membengkak. Hal ini terjadi karena pada saat pemecahan file PNG pada J2ME sangat mudah namun pada saat teks disisipkan dan disatukan kembali kedalam bentuk PNG yang memakan proses lama, apalagi pixel yang sangat banyak. Ukuran file maksimum yang dapat digunakan adalah 512x512 pixel jika lebih dari itu maka proses sangat lama dan program menjadi tidak stabil. Dan pada saat digunakan gambar dengan pixel lebih dari 512x512 maka program tidak akan bisa mengenkripsi atau program tidak dapat dijalankan Waktu Komputasi Enkripsi Steganografi Parameter yang digunakan adalah waktu proses steganografi embedding dengan metode LSB insertion dan ukuran file yang digunakan adalah sama yaitu standart 256x256 pixel dengan besar ukuran 23 KB. 5

6 Gambar 10. Grafik Pengujian pengujian Delay Waktu komputasi untuk enkripsi Steganografi didapatkan antara 13s 24s. Ketika karakter antara 10 sampai 50 waktu komputasinya rata-rata 13986ms dan pada saat 60s 100s waktu komputasinya rata-rata adalah 22510ms sehingga jika ditotal waktu rata-rata komputasi untuk enkripsi steganografi-nya adalah 18248ms Waktu Komputasi Dekripsi Steganografi Waktu komputasi untuk dekripsi pada banyak karakter antara byte didapatkan delay antara 200ms-350ms. Jadi waktu rata-rata komputasi untuk enkripsi adalah 264ms. 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Setelah melakukan pengujian dan analisa pada sistem berdasarkan nilai dari beberapa parameter diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Karakter yang dimasukkan pada teks input semakin banyak maka berbanding lurus dengan waktu prosesnya. Delay dari proses encoding dan decoding tergantung pada sebuah besar ukuran file dan pixel dari image container. 2. Perbedaan bit karakter yang dihasilkan dari sebuah sistem ini akan menghasilkan perbedaan dengan bit ASCII aslinya. Bila karakter yang dimasukkan sedikit maka ukuran file semakin besar daripada ukuran file masukan, ini adalah salah satu kelemahan dari huffman coding. Namun bila karakter yang dimasukkan semakin banyak maka akan dapat mengompresi file semakin bagus, ini adalah sebuah keuntungan dari huffman coding. 3. Dari teknik steganografi embedding waktu komputasi dan prosesnya bergantung besar ukuran file dan pixel pada image file yang digunakan. Pada J2ME digunakan file PNG karena bersifat lossless compression yaitu file dapat dipecah kedalam bit dan dapat dikompresi lagi kebentuk semula. 4. Delay waktu MMS sangat bergantung pada koneksi jaringan yang sedang digunakan. 5. Dari sistem yang telah dibuat didapatkan hasil keakuratan yang 100% akurat. Dalam proses encoding dan decoding akan menghasilkan output yang sama dengan inputannya. 5.2 Saran Dari Tugas akhir ini masih banyak kekurangan yang masih bisa diperbaiki yaitu dari metode yang digunakan. Untuk kedepannya dapat digunakan metode lain kemudian dapat dibandingkan performansinya antara metode ini dengan metode lain. DAFTAR PUSTAKA [1] Permana, Raditya Implementasi Huffman Coding untuk Kompresi SMS Menggunakan J2ME. Malang : Depdiknas Joint [2] Shalahuddin, M, Rosa A.S Pemrograman J2ME Belajar Cepat Pemrograman Perangkat Telekomunikasi Mobile. Bandung : Penerbit Informatika [3] Tri, Arya Prabawa Kode Huffman. Bandung : Teknik Informatika ITB [4] Shalahuddin, M. A, S, Rosa. Pemrograman J2ME Belajar Cepat Pemrograman Perangkat Telekomunikasi Mobile. Informatika. Bandung [5] Munir, Rinaldi Kriptografi. Informatika. Bandung [6] Supardi, Ir. Yuniar Pemrograman Handphone dengan J2ME. Jakarta : PT.Elex Media Komputindo [7] [MIDP 2.0] Mobile Information Device Profile 2.0, Java Community, JSR 118, 2002, Internet: (Tanggal akses 15 Desember 2010) [8] Wikipedia. Pixel, Internet : (Tanggal akses 14 Maret 2011) [9] Wikipedia. Bitmap. Internet : (Tanggal akses 20 Maret 2011) [10] Wikipedia. Portable Network Graphics. Internet : (Tanggal akses 22 Maret 2011) [11] Wikipedia.Steganography Internet : (Tanggal akses 17 Maret 2011) [12] Multimedia Messaging Service. Internet : essaging_service (Tanggal akses 29 Maret 2011) [13] y/discussion/ (Tanggal akses 18 Mei 2011) 6