BAB II Dasar Teori 2.1 RFID

Transkripsi

1 BAB II Dasar Teori Pada bab ini akan dibahas teori yang digunakan untuk merealisasikan sistem presensi dosen dan mahasiswa on-line dengan menggunakan RFID dan wifi. Dalam perancangan ini komponen perangkat keras yang digunakan terdiri dari RFID, mikrokontroler, modul serial to ethernet converter, access point. Sedangkan di sisi perangkat lunak digunakan database, MS Visual Studio.NET 2008 dengan bahasa pemrograman C# dan sistem keamanan jaringan komputer (enkripsi dan dekripsi) data menggunakan DES. 2.1 RFID RFID atau Radio Frequency Identification adalah sebuah metode identifikasi terhadap suatu obyek melalui data yang ditransmisikan melalui frekuensi radio. Sistem tersebut minimal memerlukan sebuah tag, yang berfungsi sebagai transponder, sebuah reader yang berfungsi sebagai interrogator, dan sebuah antena yang berfungsi sebagai coupling device. Reader biasanya terhubung dengan dengan sebuah host computer atau perangkat lainnya yang memiliki kemampuan untuk memproses tag data lebih lanjut dan memutuskan untuk mengambil suatu tindakan[4]. Salah satu elemen penting dalam sistem RFID adalah frekuensi untuk operasi antara tag dan reader. Pemilihan suatu frekuensi didorong oleh kebutuhan aplikasi seperti kecepatan, akurasi dan kondisi-kondisi lingkungan, yang mungkin melibatkan juga regulasi dan standar yang mengatur suatu aplikasi. Adapun frekuensi-frekuensi yang digunakan pada operasi RFID adalah sebagai berikut[5]: Low Frequency (LF): kurang dari 135KHz High Frequency (HF): pada MHz Ultra High Frequency (UHF) antara 860 s/d 930 MHz Microwave pada 2.45 GHz dan 5.8 GHz 7

2 Cara Kerja Radio Frequency Identification (RFID) Salah satu kemampuan penting pada RFID adalah transfer data. Transfer data terjadi ketika terjadi hubungan antara sebuah tag dengan sebuah reader, yang dikenal dengan coupling, melalui antena baik yang terpasang pada tag tersebut maupun pada reader seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.1. Gambar 2.1. Hubungan Antara Tag, Reader, dan Antena [6] Untuk penjelasann lengkap cara kerja RFID adalah sebagai berikut: Reader menghasilkan medan elektromagnetik dengann cara memancarkan isyarat pembawa frekuensi radio secara terus menerus. Besar medan tersebut tergantung dari frekuensi operasi yang digunakan, besar dan rancangan antena, serta daya. Apabila sebuah tag memasuki medan yang diciptakan aleh reader, tag tersebut akan memperoleh energi dari medan tersebut. Saat tag menerima energi yang cukup, tag akan aktif dan merespon dengan memodulasi sinyal pembawa (carrier) yang diterima sesuai dengan data yang tersimpan di dalam tag. Sinyal hasil modulasi ini akan dikirimkan kembali dari tag menuju reader. Reader akan mendeteksi sinyal hasil modulasi tersebut, dan akan menghilangkan sinyal pembawa untuk mendapatkan data dari tag. Data yang diterima reader akan dikodekan dan ditentukan apakah data yang diterima valid atau tidak. Sinyal data yang valid akan diteruskan ke piranti lain seperti pengendali mikro atau komputer untuk diolah atau ditampilkan kepada pengguna.

3 RFID Reader Sebuah reader biasanya dilengkapi dengan sebuah IC, osilator, analog to digital conventer (ADC), serta sebuah kumparan antena untuk mengirimkan dan menerima sinyal. Antena ini dapat terintegrasi di dalam RFID reader atau ditambahkan di luar RFID reader, sebagai antena eksternal. Perangkat keras di atas akan menjalanakan fungsinya yang dapat dijabarkan sebagai berikut: Menyediakan energi bagi tag, dalam bentuk gelombang radio dengan frekuensi kerja tertentu. Menyediakan gelombang pembawa untuk dimodulasikan dan dikirimkan kembali reader oleh tag. Mendeteksi sinyal hasil modulasi tag dan mengubahnya (decode) menjadi sinyal informasi identitas (ID) yang terdapat didalam tag Transponder atau tag Tag pada dasarnya merupakan transponder, yang berarti transmitter dan responder, yang dapat menyimpan data untuk ditransmisikan kepada reader ketika tag tersebut 'diinterogasi' oleh suatu reader. Berdasarkan typenya RFID tag dibagi tiga [5], yaitu: 1. Tag Pasif Jenis ini memiliki beragam bentuk dan dapat diproduksi dengan biaya yang sangat rendah karena tidak memerlukan tenaga batere. Passive tags memperoleh tenaga dari proses emisi energi elektromagnetis yang berasal dari reader. 2. Tag Aktif Tag jenis ini memiliki sebuah baterai yang terintegrasi pada papan rangkaian yang berfungsi sebagai sumber tenaga bagi tag dan memungkinkan adanya pembacaan pada jangkauan yang lebih jauh, akurasi yang lebih baik, pertukaran informasi yang lebih kompleks, dan kemampuan pemrosesan yang lebih kaya. Karena menggunakan batere inilah maka active tags memiliki usia hidup yang terbatas. Salah satu penggunaan

4 10 active tags yang umum adalah untuk tracking terhadap obyek-obek yang mempunyai nilai yang tinggi dengan jangkauan yang luas. 3. Semi-active atau semi-passive. Tag jenis ini juga memiliki baterai on board seperti active tags namun masih menggunakan elektromagnetis yang berasal dari reader untuk "membangunkan" fungsi baterai. Tenaga dari baterai on board ini digunakan untuk mengoperasikan IC dan mengerjakan tugasnya. Baterai yang digunakan pada tag jenis ini biasanya bisa berumur bertahun-tahun karena tenaga baterai tersebut hanya digunakan ketika "dibangunkan" oleh reader. 2.2 Mikrokontroler AVR Berdasarkan arsitekturnya, AVR merupakan mikrokontroler Reduce Instruction Set Computer ( RISC ) dengan lebar bus data 8 bit. Dengan adanya sistem RISC, maka mikrokontroler jenis ini (dengan memakai osilator yang sama ) lebih cepat dibanding tipe pendahulunya yaitu keluarga MCS Fasilitas Mikrokontroler ATMEGA32 Selain unggul dalam hal kecepatan instruksi, mikrokontroler jenis ini juga memiliki fasilitas lain, diantaranya adalah : Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembandingan. CPU yang terdiri atas 32 buah register. Watchdog timer dengan osilator internal. SRAM sebesar 2 KB. Memori flash sebesar 32 KB dengan kemampuan Read While Write. Unit interupsi internal dan eksternal. Port antarmuka SPI. EEPROM sebesar 1024 B yang dapat diprogram saat operasi.

5 11 Antarmuka komparator analog. Port USART untuk komunikasi serial. Konfigurasi pin dari mikrokontroler jenis ini adalah sebagai berikut : Gambar 2.2. Pinout ATmega32 [2]

6 12 Tabel 2.1 Tabel deskripsi masing-masing Pin ATMEGA32[2] PIN KETERANGAN 1..8 Port B merupakan port I/O 8bit dua arah dengan internal pull-up. Selain sebagai I/O, port B juga dapat difungsikan secara individu sebagai berikut : PB7 : SCK (SPI Bus Serial clock) PB6 : MISO (SPI Bus Master Input/Slave Ouput) PB5 : MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input) PB4 : /SS (SPI Slave Select Input) PB3 : AIN1 (Analog Comparator Negative Input) OC0 (Output Compare Timer/Couter 0) PB2 : AIN0 (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interrupt 2 Input) PB1 : T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input) PB0 : T0 (Timer/Counter 0 External Counter Input) XCK (USART External Clock Input,Output) 9 /RST : merupakan pin reset yang akan bekerja bila diberi pulsa low (active low) selama minimal 1.5us 10 VCC : Catu daya digital 11 GND : Ground untuk catu daya sinyal 12 XTAL2 : merupakan output dari penguat osilator pembalik 13 XTAL1 : merupakan input untuk penguat osilator pembalik (Bersambung )

7 13 Tabel 2.1 Tabel deskripsi masing-masing Pin ATMEGA32[] (lanjutan) Port D merupakan port I/O 8bit dua arah dengan internal pull-up. Selain sebagai I/O, port D juga dapat difungsikan secara individu sebagai berikut : PD7 : OC2 (Output Compare Timer/Counter 2) PD6 : ICP1 (Timer Counter Input Capture) PD5 : OC1A (Output Compare A Timer/Counter 1) PD4 : OC1B (Output Compare B Timer/Counter 1) PD3 : INT1 (External Interrupt 1 Input) PD2 : INT2 (External Interrupt 2 Input) PD1 : TXD (USART Transmit) PD0 : RXD (USART Receive) Port C merupakan port I/O 8bit dua arah dengan internal pull-up. Selain sebagai I/O, port C juga dapat difungsikan secara individu sebagai berikut : PC7 : TOSC2 (Timer Oscilator 2) PC6 : TOSC1 (Timer Oscilator 1) PC1 : SDA (Serial Data Input/Output,I2C) PC0 : SCL (Serial Data Clock) 30 AVCC, Merupakan catu daya bagi internal ADC di PORTA 31 GND, untuk catu daya ADC 32 AREF, Merupakan catu daya referensi ADC Port A merupakan port I/O 8bit dua arah dengan internal pull-up. Selain sebagai I/O, port A juga dapat difungsikan sebagai ADC

8 Server Jika ditelusuri dari asal katanya server berasal dari kata serve yang berarti melayani, menyajikan, menyediakan. Dalam pengertian umum server berarti sesuatu yang melayani. Dalam dunia komputer, server didefinisikan sebagai suatu sistem yang menyediakan jenis layanan tertentu pada sebuah jaringan komputer. Dikenal pula istilah client-server yang merupakan suatu bentuk arsitektur dimana client adalah perangkat yang mengirim, menerima atau menjalankan suatu aplikasi dan server adalah perangkat yang menyediakan aplikasi dan juga bertugas sebagai pengolah data dari aplikasi tersebut. 2.4 Database Database adalah kumpulan informasi yang disimpan di dalam komputer secara sistematik sehingga dapat diperiksa menggunakan suatu program komputer untuk memperoleh informasi dari basis data tersebut. Database digunakan untuk menyimpan informasi atau data yang terintegrasi dengan baik di dalam komputer. Untuk mengelola database diperlukan suatu perangkat lunak yang disebut Database Management System (DBMS). DBMS merupakan suatu sistem perangkat lunak yang memungkinkan pengguna untuk membuat dan mengelola database secara praktis dan efisien. Dengan DBMS, user akan lebih mudah mengontrol dan memanipulasi data yang ada. Relationship Database Management System (RDBMS) yamg merupakan salah satu jenis DBMS yang mendukung adanya hubungan antar tabel (relationship). Di samping RDBMS, terdapat jenis DBMS lain, misalnya Hierarchy DBMS, Object Oriented DBMS, dsb. Dalam konsep database, urutan atau hierarki database sangatlah penting. Urutan atau hierarki database adalah DBMS Database Tabel Field & Record.

9 15 Beberapa software atau perangkat lunak DBMS yang sering digunakan dalam aplikasi program antara lain: MySQL, Microsoft SQL Server, Oracle, Firebird, Interbase, Teradata, DB2, dan PostgreSQL.Pada perancangan sistem presensi ini digunakan Microsoft SQL Server 2005 yang sudah terinytegrasi dalam paket instalasi MS Visual Studio.NET Wireless Network Berbagai macamm teknologi telah di kembangkan untuk membantu manusia dalam berkomunikasi. Kini teknologi jaringan komputer berbasis kabel (wired( network) mulai banyak di tinggalkan karena beberapa keterbatasannya, seperti besarnya biaya yang harus di keluarkan, teknologi ini juga kurang fleksibel karena sangat tergantung pada kabel. Saat ini dapat kita perhatikan semakin banyak komunikasi yang menerapkan teknologi tanpa kabel (wireless) atau yang biasa di sebut dengan Wireless Fidelity (WiFi). Frekuensi yang digunakan untuk komunikasi dengan WiFi pada 2.4 Ghz dan 5,8 Ghz. Pada Gambar 2.3 dapat dilihat lebih jelas mengenai alokasi frekuensi untuk komunikasi wireless. Gambar 2.3. Alokasi frekuensi untuk komunikasi wireless [8]

10 16 Secara umum terdapat 2 jenis konfigurasi untuk jaringan Network (WLAN), yaitu: Berbasis Ad-hoc Wireless Local Area Gambar 2.4. Jaringan berbasis WLAN Ad-Hoc [9] Pada Gambar 2..4 dapat dilihat bahwa komunikasi jenis ini adalah antara satu perangkat komputer satu dengan yang lain dilakukan secara langsung tanpa melalui konfigurasi tertentu selama sinyal dapat di terima dengan baik oleh perangkat-perangkat komputer di dalam jaringan ini. Berbasis Infrastruktur Gambar 2.5. Jaringan berbasis WLAN Infrastruktur [9] Dapat dilihat pada Gambar 2.5 bahwa pada konfigurasi ini, diperlukan satu atau lebih Access Point untuk menghubungkan jaringan WLAN dengan jaringan lain berbasis kabel. Hal ini berarti suatu access point dapat menerima komunikasi lebih dari satu komputer. Pada usulan tugas akhir ini, akan digunakan konfigurasi WLAN berbasis Infrastruktur, dimana akan ada beberapa modul yang akan terhubung pada satu server dalam jaringan wireless. Koneksi antar piranti dilakukan dengan menggunakan access point.

11 Algoritma Kriptografi DES Algoritma kriptografi Data Encryption Standard (DES) termasuk ke dalam sistem kriptografi simetri dan tergolong jenis cipher blok. DES beroperasi pada ukuran blok 64 bit. DES mengenkripsikan 64 bit plainteks menjadi 64 bit cipherteks dengan menggunakan 56 bit kunci internal (internal key). Kunci internal dibangkitkan dari kunci eksternal (external key) yang panjangnya 64 bit [10]. Diagram alir algoritma DES (Gambar 2.6) akan menunjukkan skema global enkripsi DES bekerja. Gambar 2.6. Diagram Alir Algoritma DES. Data masukan berupa blok plainteks dipermutasi dengan matriks permutasi awal / initial permutation (IP). Hasil permutasi awal kemudian di-enciphering- sebanyak 16 kali (16 putaran). Setiap putaran menggunakan kunci internal yang berbeda. Hasil enciphering kemudian dipermutasi dengan matriks permutasi balikan (invers initial permutation atau IP-1 ) menjadi blok cipherteks.

12 18 Di dalam proses enciphering yang prosesnya dapat dilihat pada Gambar 2.7, blok plainteks terbagi menjadi dua bagian, kiri (L) dan kanan (R), yang masingmasing panjangnya 32 bit. Kedua bagian ini masuk ke dalam 16 putaran DES. Pada setiap putaran i, blok R merupakan masukan untuk fungsi transformasi yang disebut f. Pada fungsi f, blok R dikombinasikan dengan kunci internal K i. Keluaran dai fungsi f di-xor-kan dengan blok L untuk mendapatkan blok R yang baru. Sedangkan blok L yang baru langsung diambil dari blok R sebelumnya. Ini adalah satu putaran DES. Gambar 2.7 memperlihatkan skema algoritma DES yang lebih rinci. Secara matematis, satu putaran DES dinyatakan sebagai L i = R i 1 R i = L i 1 f(r i 1, K i ) Untuk pembangkitan kata kunci internal DES dapat dilihat pada Gambar 2.8.

13 19 Plainteks IP L 0 R 0 f K 1 L 1 = R 0 R 1 = L0 K f ( R0, 1 ) f K 2 L 2 = R 1 R 2 = L1 K f ( R1, 2 ) L 15 = R 14 R 15 = L14 K f ( R14, 15 ) f K 16 R = L15 f ( R15, 16 ) L 16 = R K IP -1 Cipherteks Gambar 2.7. Algoritma Enkripsi dengan DES [10]

14 20 Kunci eksternal Permutasi PC-1 C 0 D 0 Left Shift Left Shift C 1 D 1 Left Shift Left Shift M M Permutasi PC-2 K 1 j j Permutasi PC-2 M Left Shift M Left Shift K j C 16 D 16 Permutasi PC-2 K 16 Gambar 2.8. Proses pembangkitan kunci-kunci internal DES [10]