IMPLEMENTASI TEKNIK STEGANOGRAFI METODE LEAST SIGNIFICANT BIT DENGAN ALGORITMA KRIPTOGRAFI VIGENERE PADA CITRA

Transkripsi

1 1 IMPLEMENTASI TEKNIK STEGANOGRAFI METODE LEAST SIGNIFICANT BIT DENGAN ALGORITMA KRIPTOGRAFI VIGENERE PADA CITRA Yusuf Danny Widiannanto, Erna Zuni Astuti Program Studi Teknik Informatika S1, Fakultas Ilmu Komputer Universitas Dian Nuswantoro Semarang, Indonesia ABSTRACT : Since Technology of Information and Communication grows fastly, data securing becomes important. As the development of technology, many treats like hacker and cracker make people concerned about data securing. To solve that problems, there are several data securing technique like Kriptografi and Steganografi. Kriptografi aims to change message content, so It is not too easy to know by people. Steganografi used to secure the message into citra. Regarding to that, the writer decides to research about influence of Kriptografi, which is Vigenere Chiper and Steganografi which is Least Significant Bit (LSB) with citra that used to secure private data. Keywords : Vigenere Chiper, LSB, Kriptography, Steganography I. PENDAHULUAN 1 Semakin berkembangnya teknologi yang makin canggih, membuat pekerjaan yang dilakukan oleh manusia semakin ringan. Banyak dampak positif yang manusia rasakan terutama dalam akses komunikasi yang tidak terbatas ruang dan waktu, sehingga semua komputer maupun handphone dapat saling terhubung dan dengan mudah untuk bertukar data. Seiring dengan kemudahan yang kita rasakan dampak negatifnya juga terjadi, mulai ancaman yang ada dunia maya seperti hacker dan cracker membuat kebanyakan orang khawatir akan keamanan informasi yang akan dikirimnya, hal ini membuat informasi yang dikirim menjadi terhambat, sedangkan informasi tersebut sangat penting bagi orang-orang tersebut. Maka dari itu, teknik steganografi semakin dibutuhkan guna memberikan keamanan dalam proses mengirim informasi terutama yang berhubungan dengan citra. Steganografi merupakan cara untuk menyembunyikan suatu pesan atau informasi rahasia ke dalam media lain. Steganografi hampir sama dengan kriptografi, dalam arti masih ada perbedaan dimana kriptografi berfokus pada menjaga isi rahasia pesan, sedangkan steganografi berfokus pada menjaga keberadaan pesan rahasia. Pesan yang dienkripsi menggunakan algoritma kriptografi akan menimbulkan kecurigaan dan akan memicu seseorang untuk berusaha memecahkannya. Berbeda dengan steganografi, penyembunyian pesan dengan teknik ini akan menyembunyikan pesan ke dalam citra digital dan tidak akan menimbulkan kecurigaan terhadap orang yang melihatnya, karena citra yang sudah disisipkan tidak berubah secara kasat mata. II. METODE YANG DIUSULKAN Tuliskan metode yang diusulkan disini untuk memecahkan masalah pada latar belakang tuliskan juga literature review/ tinjauan studi untuk mendapatkan state of the art. Tuliskan pula penjelasan tahapan2 metode yang akan digunakan. A. Tinjauan Studi M. A. I. Pakereng, Y. B. Beeh dan S. Endrawan, dalam penelitiannya mengungkapkan bahwa metode LSB memiliki proses embedding dan ekstrasi yang lebih cepat dari metode Spread Spectrum karena proses metode Spread Spectrum harus melalui peng-xor-an antara pesan dan kata kunci, sedangkan LSB langsung menyisipkan pesan ke dalam gambar. Warna, ukuran dan kualitas gambar asli juga tidak rusak karena bit gambar yang disisipkan adalah bit yang terakhir. [5] K. G. Pattiasina dan M. A. I. Pakerang, dalam penelitiannya mengungkapkan bahwa steganografi yang dibangun dengan menggunakan metode LSB termodifikasi dalam pemilihan byte penyisipan, dapat melakukan penyisipan dan pengambilan data pada file cover berformat PNG. Ukuran file yang disisipkan mempengaruhi kecepatan proses penyisipan dan pengamilan data, semakin besar file, semakin lama waktu proses. [3] Basuki Rakhmat, M. Fairuzabadi, dalam penelitiannya

2 mengungkapkan bahwa Kriptografi dan steganografi dapat diintegrasikan menjadi satu dalam sebuah sistem aplikasi. Pesan teks terlindungi dengan algoritma kriptografi dan tersembunyi dalam sebuah gambar. [1] B. Kriptografi Algoritma Vigenere Cipher Kriptografi (cryptography) berasal dari bahasa Yunani: cryptos artinya secret (rahasia), sedangkan graphein artinya writing (tulisan), sehingga kriptografi berarti secret writing (tulisan rahasia) [8]. Kriptografi didefinisikan sebagai ilmu dan seni untuk menjaga kerahasiaan pesan dengan cara menyandikannya ke dalam bentuk yang tidak dapat dimengerti maknanya. Ada 2 konsep utama dalam kriptografi, yaitu: a. Enkripsi Enkripsi merupakan proses penyandian plaintext menjadi ciphertext. b. Dekripsi Dekripsi merupakan proses pengembalian dari ciphertext menjadi plaintext. Pada proses enkripsi dan dekripsi, keduanya membutuhkan kunci sebagai parameter yang digunakan untuk mengubah plaintext maupun ciphertext. Berikut skema dari enkripsi dan dekripsi dengan menggunakan kunci. Gambar 2.1 Vigenère Cipher dibuat oleh Blaise de Vigenère pada abad 16, yang merupakan metode menyandikan teks alfabet dengan menggunakan deretan sandi Caesar berdasar-kan deretan huruf-huruf pada kata kunci. Algoritma Vigenère dapat dinyatakan secara matematis, dengan menggunakan penjumlahan dan operasi modulus: Algoritma enkripsi dinyatakan: Ci (Pi + Ki) mod 26 Algoritma dekripsi dinyatakan: Pi (Ci Ki) mod 26 C adalah nilai desimal karakter cipherteks ke-i, P adalah nilai desimal karakter plainteks ke-i, dan K adalah nilai desimal karakter kunci ke-i, dengan asumsi angka desimal karakter A = 0, B = 1,..., Z = 25. Jika hasil dekripsi bernilai negatif, maka nilai tersebut ditambah dengan angka 26 untuk mendapatkan plainteks. C. Least Significant Bit Metode LSB merupakan metode steganografi yang paling sederhana dan mudah untuk diimplementasikan [9]. Metode ini menggunakan bit terakhir untuk dimodifikasi pada susunan bit dalam sebuah byte (1 byte=8 bit) pada piksel citra karena bit terakhir tidak memberikan perubahan yang siknifikan pada saat proses encoding. I(i, j)-1 LSB(I(i, j))=1 and m=0 Is(i, j) = I(i, j) LSB(I(i, j))=m I(i, j)+1 LSB(I(i, j))=0 and m=1 Fungsi matematika di atas menggambarkan bahwa I(i,j) merupakan nilai piksel dari sebuah citra, m menggambarkan bit pesan yang akan disisipkan, dan LSB(I(I,j)) merupakan bit terakhir pada piksel. Contoh perhitungan LSB dalam sebuah citra (dalam biner) adalah sebagai berikut: Pesan rahasia yang akan disisipkan memiliki nilai biner , maka dengan rumus matematika LSB yang sudah disebutkan di atas, dihasilkan citra sebagai berikut: Metode ini bekerja dengan cara mengganti bit terakhir dari masing-masing piksel dengan pesan yang akan disisipkan. D. Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) PSNR adalah perbandingan antara nilai maksimum dari sinyal yang diukur dengan besarnya derau yang berpengaruh pada sinyal tersebut. PSNR digunakan untuk mengetahui perbandingan kualitas cover image sebelum dan sesudah disisipi pesan. Selain itu PSNR juga digunakan untuk mengukur ketahanan pada steganografi yang nantinya akan digunakan sebagai parameter. Untuk menghitung PSNR dari suatu citra, terlebih dahulu harus menentukan MSE(Mean Square Error). MSE adalah nilai error kuadrat rata-rata antara citra asli dengan citra hasil penyisipan.semakin kecil nilai MSE, semakin bagus prosedur perbaikan citra yang digunakan. Artinya, kualitas citra setelah mengalami perbaikan noise hampir sama dengan kualitas citra asalnya. Sedangkan PSNR bernilai sebaliknya, jika nilai PSNR semakin besar maka kualitas citra hasil semakin mirip dengan kualitas citra hasilnya Perhitungan MSE adalah sebagai berikut. m n 1 2 MSE mn I i, j Ki, j i1 j1 Dimana: MSE = Nilai Mean Square Error dari citra m = panjang citra (dalam piksel) n = lebar citra (dalam piksel) (i,j) = koordinat masing-masing piksel I = nilai intensitas citra asli K = nilai intensitas citra hasil Nilai PSNR didapat dengan rumus MAX PSNR 10.log 10 MSE 2 i

3 3 Dimana: PSNR = nilai PSNR citra MAX i = nilai maksimum piksel dari suatu citra MSE = nilai MSE 2. Proses Penyisipan Sebuah ciphertext yang sudah disiapkan tadi akan disisipkan ke dalam citra dengan metode LSB. Berikut adalah langkah penyisipannya: III. IMPLEMENTASI Metode yang Diusulkan Proses dari penelitian ini secara umum digambarkan sebagai berikut: Gambar 3.3 Langkah Penyisipan Berdasarkan gambar 3.3, berikut penjelasan dari proses penyisipan: a. Cari piksel dari citra yang akan disisipi pesan. b. Ubah nilai piksel menjadi bilangan biner. c. Sisipkan ciphertext yang sudah dirubah menjadi biner dengan metode LSB. 3. Proses Ekstraksi Proses ekstraksi ini juga dilakukan dengan metode LSB. Berikut proses ekstraksinya: Gambar 3.1 Gambar proses penelitian Gambar di atas menggambarkan proses umum penelitian yang dilakukan peneliti dimana: Plaintext : Pesan yang akan dienkripsi. Ciphertext : Pesan yang sudah dienkripsi. Cover Image : Media penampung. Stegotext : Hasil proses penyisipan. Adapun teknik serta langkah-langkah analisis yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Proses Encryption (Enskripsi) Sebuah plaintext sudah disiapkan yang akan diproses dengan menggunakan Algoritma Vigenère Cipher. Gambar 3.2 Langkah enkripsi Berdasarkan gambar di atas, enkripsi dilakukan dengan cara Plaintext yang sudah disiapkan di enkripsi dengan algoritma Vigenère Cipher dan menghasilkan Ciphertext. Gambar 3.4 Langkah Ekstraksi Berdasarkan gambar di atas, berikut penjelasan dari proses ekstraksi: a. Ambil piksel dari stegotext. b. Ubah piksel ke dalam bilangan biner. c. Lakukan proses ekstraksi dengan menggunakan metode LSB, sampai mendapat biner dari ciphertext yang nantinya akan di konversikan menjadi ciphertext yang asli. 4. Proses Dekripsi Ciphertext yang sudah disiapkan setelah proses ekstraksi tadi akan didekripsi dengan Algoritma Vigenère Cipher. Berikut proses dekripsinya:

4 Tabel 4-2 Nilai PSNR dari Beberapa Sampel Gambar 3.5 Langkah Dekripsi Berdasarkan gambar di atas, dekripsi dilakukan dengan mendekripsi Ciphertext dengan Algoritma Vigenère Cipher dan hasilnya Plaintextnya. IV. HASIL & PEMBAHASAN A. Aplikasi Hasil Perancangan Jumlah Karakter PSNR (db) 50 88, , , , ,08 Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa nilai PSNR yang didapatkan semakin menurun dengan bertambahnya karakter yang disisipkan pada citra induk. D. Uji Ketahanan (Robustness) Pengujian robustness merupakan merupakan salah satu syarat steganografi yang baik. Steganografi yang baik akan tahan terhadap bermacam-macam manipulasi citra. Pengujian nantinya akan dinyatakan berhasil jika pesan yang disisipkan dapat diekstrak kembali secara utuh setelah dilakukan manipulasi pada citra. Dalam penelitian ini, pengujian yang dilakukan dengan penambahan brightness dan contrast. Tabel 4-3 Hasil pengujian tingkat kecerahan Gambar 4.1 Aplikasi hasil perancangan Gambar di atas adalah tampilan awal dari aplikasi yang beradasarkan hasil dari perancangan yang sudah dibuat, yang berisi menu Encode, Decode dan Help, namun untuk awal langsung masuk pada menu Encode. B. Pengujian Visual Perbedaan Sebelum dan Sesudah Penyisipan Pesan Rahasia Tabel 4-1 Perbedaan Sebelum dan Sesudah Penyisipan Pesan Rahasia Cover Image Message Stego Image C. Pengujian PSNR Cb kanan kiri atas bawah utara selatan timur barat Pengujian nilai PSNR pada uji fidelity penelitian ini dilakukan menggunakan 5 sampel masukan (message), yang akan disisipkan ke dalam citra induk pika.png. Nilai Brightness Status Pesan -5 Berhasil +5 Berhasil +10 Gagal +20 Gagal Dari pengujian di atas dapat disimpulkan bahwa citra akan tahan dengan perubahan tingkat kecerahan (brightness) dari -5 sampai +5 dan tidak tahan terhadap manipulasi dari +10 sampai +20, karena citra tidak dapat diekstrsk. Tabel 4-4 Hasil pengujian tingkat ketajaman Nilai Kontras Status Pesan -5 Gagal +5 Gagal +10 Gagal +20 Gagal Dari hasil pengujian di atas dapat disimpulkan bahwa citra tidak tahan terhadap perubahan tingkat ketajaman (contrast) karena citra tidak berhasil diekstrak kembali secara utuh. V. PENUTUP Dari pembahasan yang telah dijelaskan pada bab-bab sebelumnya, penulis dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Metode Least Significant Bit (LSB) adalah satu dari beberapa metode Steganografi untuk menyisipkan pesan ke dalam citra asli.

5 5 2. Metode Vigenère Chiper adalah salah satu metode Kriptografi untuk mengubah pesan menjadi berbeda dengan pesan aslinya, sehingga tidak mudah diketahui isi pesannya. 3. Dalam penelitian ini, citra akan disisipi pesan yang sudah di Vigenère Chiper sebelumnya dan citra akan disimpan dengan ekstensi *png dan pesan dapat dideksripsi kembali. 4. Dari pengujian secara visual, citra induk dan citra hasil tidak terlalu banyak memiliki perbedaan bahkan tidak terlihat perbedaannya. 5. Dari pengujian beberapa sample inputan dengan jumlah karakter yang berbeda-beda nilai PSNR yang didapatkan semakin menurun dengan bertambahnya karakter yang disisipkan pada citra induk. 6. Dari pengujian robustness dapat disimpulkan bahwa citra akan tahan dengan perubahan tingkat kecerahan (brightness) dari -5 sampai +5,dan tidak tahan terhadap manipulasi dari +10 sampai +20, karena citra dapat diekstrak kembali secara utuh. Dengan perubahan tingkat ketajaman (contrast), perubahan ukuran (rezise) atau putaran (rotasi) citra tidak tahan karena tidak dapat diekstrak kembali secara utuh. Dengan pemotongan (cropping) citra dapat tahan jika jumlah piksel hasil pemotongan citra lebih dari jumlah karakter dari teks yang disisipkan.. Technique, International Journal of Soft Computing and Engineering (IJSCE), Vol. 2, no. 3, [10] R. Wissarto, Implementasi Slantet Transform (SLT) Dan Huffman Coding Pada Steganografi Citra Grayscacle, [11] Rohit, Tarun, 2012, Comparison Of Lsb & Msb Based Steganography In Gray-Scale Images, International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), Vol. 1 Issue 8, October. [12] Sutojo, T, Mulyanto, E, Suhartono, V, Nurhayati, O, D, Wijanarto (2009). Teori Pengolahan Citra Digital. Yogyakarta: Andi. [13] V. L. Reddy, A. Subramanyam and P. Chenna R, Implementation of LSB Steganography and its Evaluation for Various File Formats, International Journal Advanced Networking and Application, vol. 2, no. 05, pp , [14] Wade Trappe and Lawrence C. Washington, Introduction to Cryptography with Coding Theory. Second edition. Pearson Prentice Hall, REFERENCES [1] B. Rakhmat dan M. Fairuzabadi, Steganografi Menggunakan Metode Least Significant Bit Dengan Kombinasi Algoritma Kriptografi Vigenere Dan RC4, Jurnal Dinamika Informatika, vol. 5, no. 2, [2] Edisuryana, M dan Rizal Isnanto, R, Aplikasi Steganografi pada Citra Berformat Bitmap dengan Menggunakan Metode End Of File TRANSIENT, VOL.2, NO. 3, SEPTEMBER 2013, ISSN: , 735. [3] K. G. Pattiasina dan M. A. I. Pakerang, Perancangan dan Implementasi Apilikasi Steganografi pada Citra Menggunakan Metode LSB Termodifikasi dalam Pemilhan Byte Penyisipan, [4] Kromodimoeljo, S. Teori dan Aplikasi Kriptografi. Jakarta, Penerbit SPK IT Consulting; 2010 [ Januari 2010 ]. Typesetting menggunakan: LATEX [5] M. A. I. Pakereng, Y. B. Beeh dan S. Endrawan, Perbandingan Steganografi Metode Spread Spectrum dan Least Significant Bit (LSB) Antara Waktu Proses dan Ukuran File Gambar, Jurnal Informatika, vol. 6, no. 1, [6] M. Wahid, Steganografi Citra Digital Dengan Discrete Wavelet Transform (DWT) dan Discrete Cosine Transform (DCT), [7] Munir, R., Pengolahan Citra Digital dengan Pendekatan Algoritmik, Informatika, Bandung, [8] Munir, Rinaldi.(2006). Kriptografi. Bandung: INFORMATIKA. [9] N. Jain, S. Meshram and S. Dubey, Image Steganography Using LSB and Edge Detection