BAB 2 TINJAUAN TEORITIS 2.1 Steganografi Kata steganography (steganografi) berasal dari bahasa Yunani yaitu stegos yang berarti atap atau tertutup dan graphia artinya tulisan sehingga arti secara keseluruhan adalah ilmu dan seni menyembunyikan keberadaan komunikasi. Dengan menggunakan steganografi, pesan rahasia dapat disisipkan ke dalam sebuah media yang tidak mencurigakan dan mengirimnya tanpa ada seorangpun yang mengetahui keberadaan pesan tersebut. Untuk menyisipkan data yang ingin disembunyikan membutuhkan dua buah arsip yaitu arsip pertama adalah media penampung seperti citra, suara, video dan sebagainya yang terlihat tidak mencurigakan untuk menyimpan pesan rahasia. Arsip kedua adalah pesan yang ingin disembunyikan yaitu media penampungnya berupa citra yang disebut cover-image dan citra yang telah disisipi pesan disebut stego-image [7]. Wadah Penampung (Citra BMP) Data Rahasia + (.txt) = Stego (Citra BMP) Gambar2.1. Proses penyimpanan data rahasia ke dalam media digital dengan teknik steganografi (Sumber: [9]) Beberapa contoh media penyisipan pesan rahasia yang digunakan dalam teknik Steganografi digital antara lain sebagai berikut:
7 1. Teks Dalam algoritma Steganografi yang menggunakan teks sebagai media penyisipannya biasanya digunakan teknik NLP sehingga teks yang telah disisipi pesan rahasia tidak akan mencurigakan untuk orang yang melihatnya. Contoh format teks: teks file, html, pdf, dll. 2. Audio Format ini pun sering dipilih karena biasanya berkas dengan format ini berukuran relatif besar sehingga bisa menampung pesan rahasia dalam jumlah yang besar pula. Contoh format audio: wav, voc, mp3, dll. 3. Citra Format ini juga paling sering digunakan, karena format ini merupakan salah satu format file yang sering dipertukarkan dalam dunia internet. Alasan lainnya adalah tersedianya banyak algoritma Steganografi untuk media penampung yang berupa citra. Contoh format citra: bitmap (bmp), gif, pcx, jpeg, dll. 4. Video Format ini memang merupakan format dengan ukuran file yang relatif sangat besar, tetapi jarang digunakan karena ukurannya yang terlalu besar itu mengurangi kepraktisannya dan juga kurangnya algoritma yang mendukung format ini. Contoh format video: mpeg, avi, dll [3]. Keunggulan steganografi dari kriptografi adalah kemampuannya untuk membuat suatu pesan rahasia menjadi tidak terlihat atau tidak mengundang orang lain yang tidak mengetahui untuk peduli atau penasaran sedangkan kriptografi mengacak sebuah pesan tertulis menjadi suatu yang tidak berarti dan dapat membuat orang lain menjadi penasaran dan ingin mengetahui arti dari pesan acak tersebut sehingga akhirnya melakukan percobaan untuk menerjemahkan pesan tersebut [8]. 2.1.1 Sejarah dan Perkembangan Steganografi Steganografi sudah dikenal oleh bangsa Yunani sejak lama. Herodatus, seorang penguasa Yunani, mengirimkan pesan rahasia menggunakan kepala budak atau prajurit sebagai media. Caranya rambut budak dibotaki, lalu pesan rahasia ditulis pada
8 kulit kepala budak. Setelah rambut-rambut budak tumbuh cukup banyak, budak tersebut dikirim ke tempat tujuan pesan untuk membawa pesan rahasia di kepalanya. Di tempat penerima, kepala budak dibotaki kembali untuk membaca pesan yang tersembunyi di balik rambutnya. Pesan tersebut berisi peringatan tentang invasi dari Bangsa Persia. Bangsa Romawi mengenal steganografi dengan menggunakan tinta tak tampak (invisible ink) untuk menulis pesan. Tinta tersebut dibuat dari campuran sari buah, susu dan cuka. Jika tinta digunakan untuk menulis maka tulisannya tidak tampak. Tulisan di atas kertas dapat dibaca dengan cara memanaskan kertas tersebut. Selama Perang Dunia II, agen-agen spionase juga menggunakan steganografi untuk mengirim pesan. Caranya dengan menggunakan titik-titik yang sangat kecil sehingga keberadaannya tidak dapat dibedakan pada tulisan biasa yang diketik. Pada saat ini steganografi sudah banyak diimplementasikan pada media digital. Steganografi digital menggunakan media digital sebagai penampung, seperti citra digital, video digital atau audio. Informasi yang disembunyikan juga berbentuk digital seperti teks, citra, data audio atau data video. Steganografi digital dapat dipakai di negara-negara yang menerapkan sensor ketat terhadap informasi atau di negara di mana enkripsi pesan terlarang. Pada negara-negara seperti itu informasi rahasia dapat disembunyikan dengan menggunakan steganografi [5]. 2.2 Teknik Steganografi Dalam steganografi terdapat tujuh teknik yang digunakan dalam steganografi yaitu: 1. Injection Teknik yang menanamkan pesan rahasia secara langsung ke suatu media. Yang merupakan suatu masalah dari teknik ini adalah ukuran media yang diinjeksi menjadi lebih besar dari ukuran normalnya sehingga mudah dideteksi. Teknik ini juga sering disebut Embedding.
9 2. Substitusi Teknik yang menggantikan data normal menjadi data rahasia. Hasil teknik itu biasanya tidak terlalu mengubah ukuran data asli, tetapi tergantung pada file media dan data yang akan disembunyikan. Teknik substitusi bisa menurunkan kualitas media yang ditumpangi. 3. Transform Domain Teknik ini menyembunyikan data pada transform space dan teknik ini akan sangat lebih efektif bila diterapkan pada file berekstensi Jpeg (gambar). 4. Spread Spectrum Teknik pentransmisian menggunakan pseudo-noise code, yang independen terhadap data informasi sebagai modulator bentuk gelombang untuk menyebarkan energi sinyal dalam sebuah jalur komunikasi yang lebih besar daripada sinyal jalur komunikasi informasi. 5. Statistical Method Teknik ini disebut juga skema steganographic 1 bit. Skema tersebut menanamkan satu bit informasi pada media tumpangan dan mengubah statistik walaupun hanya 1 bit. Perubahan statistik ditunjukkan dengan indikasi 1 dan jika tidak ada perubahan, terlihat indikasi 0. Sistem ini bekerja berdasarkan kemampuan penerima dalam membedakan antara informasi yang dimodifikasi dan yang belum. 6. Distortion Metode ini menciptakan perubahan atas benda yang ditumpangi oleh data rahasia. 7. Cover Generation Metode ini lebih unik daripada metode lainnya karena cover object dipilih untuk menyembunyikan pesan. 2.2.1 Tipe Steganografi Selain berdasarkan format, berkas penampung yang digunakan steganografi dikelompokkan sebagai berikut:
10 1. Linguistic Steganography Teknik ini menyembunyikan pesan dalam cara yang tidak lazim. Terdapat dua bagian dalam teknik ini yaitu Semagrams dan Open Codes. 2. Open Codes Teknik ini menyembunyikan pesan dalam cara yang tidak umum, tetapi tetap tidak mencurigakan. Contoh penggunaan metode open code adalah: Masking yaitu kalimat atau kata dalam suatu teks yang dimulai dari suratsurat tertentu yang memiliki arti lain, atau juga suatu kiasan. Nul Cipher yaitu suatu pesan yang tidak dienkripsi. Pesan yang sebenarnya terletak pada pesan yang telah dimanipulasi. Pesan yang dikirim memiliki karakter yang sangat banyak dan memiliki arti lain. Cues yaitu suatu kata tertentu yang memiliki pesan Musik yaitu dapat membawa arti bagi orang yang mendengarkannya. Musik bisa digunakan untuk menyembunyikan pesan. Jargon Code yaitu teknik menggunakan bahasa yang hanya bisa dimengerti oleh sebagian orang. Newspaper Code yaitu metode menyembunyikan pesan dengan membuat lubang-lubang kecil pada koran yang memiliki arti tertentu. Covered Ciphers yaitu teknik menyembunyikan pesan dalam media pembawa sehingga pesan kemudian bisa diekstrak dari media pembawa tersebut oleh pihak yang mengetahui bagaimana pesan tersembunyi tersebut disembunyikan. 3. Text Semagrams Teknik ini menyembunyikan informasi menggunakan simbol atau tanda. Contoh penggunaannya adalah dengan mengganti ukuran teks atau mengganti ukuran font. 4. Spacing dan Offsetting Metode ini mengetik dengan mengatur jarak atau mengetik offsetting merupakan suatu cara menyortir teks untuk menyembunyikan pesan tambahan. Spasi bisa juga digunakan untuk mengirim pesan secara rahasia [3].
11 2.3 Metode Embedding Ada beberapa aspek yang dapat mempengaruhi penyembunyian pesan rahasia pada gambar atau dapat disebut embeddingyaitu: 1. Kapasitas Jumlah informasi yang bisa disembunyikan dalam medium cover. Keamanan yang merupakan ketidakmampuan seseorang untuk mendetesi pesan yang disembunyikan, dan ketahanan yang merupakan banyaknya modifikasi medium stego yang dapat bertahan sebelum musuh merusak pesan rahasia yang tersembunyi. Dalam hal ini, steganografi mengkhususkan untuk keamanan dan kapasitas. Sebab, informasi yang disembunyikan akan lebih mudah dirusak. 2. Keamanan Keamanan dari sistem steganografi klasik mewujudkan kerahasiaan sistem encoding nya. Supaya steganografi tetap tidak terdeteksi oleh pengamat maka medium cover yang tidak dimodifikasi harus tetap dijaga agar tetap bersifat rahasia. Karena jika dilihat lagi, perbedaan antara medium cover dan medium stego akan lebih mudah terungkap. 3. Ketahanan Suatu sistem dikatakan sempurna aman jika tidak ada aturan keputusan yang lebih baik yang bisa membuka sistem tersebut daripada cara tebakan secara acak. Komunikasi steganografi merupakan persetujuan pengirim dan penerima pada suatu sistem steganografi dan berbagi kunci rahasia untuk menentukan bagaimana suatu pesan di encode dalam medium cover. 2.4 Konsep dan Terminologi Steganografi Terdapat beberapa istilah yang berkaitan dengan steganografi yaitu: 1. Hiddentext atau embedded message merupakan informasi atau pesan yang disembunyikan. 2. Covertext atau cover-object merupakan media penampung pesan. 3. Stegotext atau stego-object merupakan media yang sudah disisipkan pesan.
12 4. Stegokey merupakan kunci untuk menyisipkan pesan atau membaca pesan. Penyisipan pesan ke dalam media covertext dinamakan embedding, sedangkan pemisahan pesan dari stegotext dinamakan extraction (decoding). Kedua proses ini mungkin memerlukan kunci rahasia yang dinamakan stegokey agar hanya pihak yang berhak saja yang dapat melakukan penyisipan dan ekstraksi pesan. Gambar 2.2 memperlihatkan diagram penyisipan dan ekstraksi pesan. Covertext Covertext hiddentext Embedding stegotext Extraction hiddentext key key Gambar 2.2. Proses Steganografi (Sumber: [5]) Pesan rahasia yang disembunyikan ke dalam media penampung pasti mengubah kualitas media tersebut. Kriteria yang harus diperhatikan dalam penyembunyian pesan adalah: 1. Imperceptibility Keberadaan pesan rahasia dalam media penampung tidak dapat dipersepsi atau dideteksi oleh inderawi. 2. Fidelity Mutu media penampung tidak banyak berubah akibat penyisipan pesan. Oleh karena itu, orang akan sulit mendeteksi pesan yang disisip dalam media penampung. 3. Recovery Pesan yang disembunyikan dalam media penampung harus dapat diungkapkan kembali. Karena tujuan steganografi adalah menyembunyikan data.
13 2.5 Pengertian Citra Citra merupakan suatu gambaran, kemiripan, atau imitasi dari suatu objek. Citra sebagai keluaran suatu sistem perekaman data yang dapat bersifat optik, analog atau digital. 2.5.1 Citra Digital Citra digital adalah gambar dua dimensi yang dapat ditampilkan pada layar monitor komputer sebagai himpunan berhingga (diskrit) nilai digital yang disebut piksel. Setiap kotak yang terbentukdisebut piksel dan memiliki koordinat (x,y).piksel merupakan suatu elemen citra yang memiliki nilai yang menunjukkan intensitas warna. Citra digital dapat didefenisikan sebagai fungsi dua variabel f(x,y), dimana x dan yadalah koordinat spasial dan nilai f(x,y) merupakan intensitas citra suatu titik. Piksel(0,0) terletak pada sudut kiri atas pada citra, indeks x begerak ke kanan dan indeks y bergerak ke bawah. Konvensi ini dipakai merujuk pada cara penulisan larik yang digunakan dalam pemrograman komputer. Titik original (0,0) Gambar 2.3. Koordinat pada citra Suatu citra digital diperoleh dari penangkapankekuatan sinar yang dipantulkan oleh objek.citra digital tersusun atas sejumlah berhingga elemen, masing-masing memiliki lokasi dan nilai intensitas tertentu. Elemen-elemen ini disebut elemengambar, elemen citra, pels, dan juga piksel yang dinyatakan dalam bilangan bulat. Tingkat ketajaman atau resolusi warna pada citra digital tergantung pada jumlah bit yang digunakan oleh komputer untuk merepresentasikan setiap pikseltersebut. Tipe yang sering digunakan untuk merepresentasikan citra digital adalah 8-bit citra (256 colors (0 untuk hitam - 255 untuk putih)), tetapi dengan kemajuanteknologi perangkat
14 keras grafik, kemampuan tampilan citra digital di komputer hingga32 bit (232 warna) [9]. 2.5.2 Citra Analog Citra analog merupakan citra yang berhubungan dengan hal yang kontinu dalam satu dimensi, seperti gambar pada monitor televisi, foto sinar X, foto yang tercetak di kertas foto, lukisan, dan lain sebagainya. Citra analog tidak dapat secara langsung diproses dalam komputer. Oleh karena itu, dilakukan proses konversi analog ke digital terlebih dahulu [9]. Citra yang terdiri dari sinyal sinyal frekuensi elektromagnetis yang belum dibedakan sehingga pada umumnya tidak dapat ditentukan ukurannya. Analog contohnya adalah bunyi diwakili dalam bentuk analog, yaitu suatu getaran gelombang udara yang kontinu dimana kekuatannya diwakili sebagai jarak gelombang. Hampir semua kejadian alam boleh diwakili sebagai perwakilan analog seperti bunyi, cahaya, air, elektrik, angin dan sebagainya [6]. 2.6 Jenis-Jenis Citra Digital Ada beberapa jenis citra digital yang sering digunakan yaitu: 1. Citra biner (monokrom)yaitu memiliki warna sebanyak dua, yaitu berwarna hitam (0) atau berwarna putih (1). Oleh karena itu, dibutuhkan 1bit di memori untuk menyimpan kedua warna tersebut. 2. Citra grayscale (citra keabuan) yaitu citra ini terdiri atas warna abu-abu. Setiap piksel citra grayscale merepresentasikan derajat keabuan atau intensitas warna putih. Untuk pengubahan warna image menjadi grayscale dapat dilakukan dengan memberikan bobot untuk masing-masing warna dasar red green blue atau dengan membuat nilai rata-rata dari ketiga warna dasar tersebut. Oleh karena itu, banyaknya warna tergantung pada jumlah bit yang disediakan di memori untuk menampung kebutuhan warna tersebut. Semakin besar jumlah bit warna di dalam memori maka semakin halus gradasi warna yang terbentuk.
15 3. Citra warna (true color) dinamakan true color karena memiliki jumlah warna yang cukup besar sehingga bias juga dikatakan hamper mencakup semua warna. Setiap piksel pada citra berwarna memiliki warna yang merupakan kombinasi dari tiga warna dasar RGB yaitu red green dan blue.setiap komponen warna memiliki intensitas sendiridengan nilai minimum 0 dan nilai maksimum 255 (8-bit). Berarti setiap piksel memiliki kombinasi warna sebanyak 2 24 = lebih dari 16 juta warna. Jika setiap piksel dari citra grayscale 256 gradasi warna diwakili oleh 1 bit maka untuk 1 piksel citra warna diwakil 3 bit untuk mempresentasikan warna red, green dan blue [9]. 2.7 Format File Bitmap (File BMP) Citra bitmap menyimpan data kode citra secara digital dan lengkap (cara penyimpanannya per piksel). Citra bitmap dipresentasikan dalam bentuk matriks atau dipetakan dengan menggunakan bilangan biner atau sistem bilangan lain. Citra ini memiliki kelebihan untuk memanipulsai warna, tetapi untuk mengubah objek lebih sulit [9]. Bitmap merupakan format penyimpanan standar tanpa kompresi yang umum dapat digunakan untuk menyimpan citra biner hingga citra warna. Format ini terdiri dari beberapa jenis yang setiap jenisnya ditentukan dengan jumlah bit yang digunakan untuk menyimpan sebuah nilai pixel [6]. Karena tidak mengalami proses kompresi, file format bitmap menghasilkan kualitas gambar yang baik daripada file citra dengan format lain. Pada file bitmap, nilai intensitas pixel dalam citra dipetakan ke dalam sejumlah bit tertentu yang umumnya panjang setiap pixel adalah 8 bit. Delapan bit ini merepresentasikan nilai intensitas pixel. Dengan demikian ada sebanyak 2 8 = 256 derajat keabuan, mulai dari 0 sampai 255. Untuk citra true color jumlah bit per pixelsebanyak 24 bit yang terdiri dari nilai Red, Green dan Blue (RGB). Untuk mendapatkan nilai RGB setiap pixel dilakukan dengan membaca nilai tiap pixel [10].
16 Tampilan bitmap mampu menunjukkan kehalusan gradasi bayangan dan warna dari sebuah gambar. Oleh karena itu, bitmap merupakan media elektronik yang paling tepat untuk gambar-gambar dengan perpaduan gradasi warna yang rumit, seperti foto dan lukisan digital. Citra bitmap biasanya diperoleh dengan cara Scanner, camera digital, video capture, dan lain-lain [9]. Gambar 2.4. Citra BMP 2.8 Metode End-of-File End-of-File (EOF) adalah salah satu metode atau teknik steganografi untuk menyembunyikan atau menyisipkan pesan pada akhir file secara horizontal. Teknik ini dapat digunakan untuk menyisipkan pesan yang ukurannya sesuai dengan kebutuhan. Ukuran file yang telah disisipkan pesan sama dengan ukuran file sebelum disisipkan pesan ditambah dengan ukuran pesan yang disisipkan ke dalam file tersebut. Dalam teknik ini, pesan disisipkan pada akhir file dengan diberi tanda khusus sebagai pengenal awal dari pesan tersebut dan pengenal akhir dari data tersebut [2]. Agar tidak menimbulkan kecurigaan, tetap harus dipertimbangkan agar pesan yang disisipkan tidak terlalu mengubah ukuran dan bentuk fisik citra pada saat ditampilkan [4]. 2.9 Metode First-of-File Selain metode yang dijelaskan diatas, ada salah satu metode atau teknik lain dari steganografi yaitu First-of-File (FOF). Metode First-of-File juga memiliki fungsi
17 yang hampir sama dengan metode End-of-File (EOF). Jika End-of-File (EOF) menyembunyikan atau menyisipkan pesan pada akhir file secara horizontal maka pada First-of-File (FOF) pesan disembunyikan atau disisip pada awal file secara horizontal. 2.10 Metode Kombinasi First-of-File dan End-of-File Kombinasi First-of-File dan End-of-File(EOFOF) merupakan metode steganografi yang menyisipkan atau menyembunyikan pesannya di awal dan di akhir file citra secara horizontal. Metode ini merupakan metode gabungan dari metod e First-of-File dan End-of-File. 2.11 Mean Squared Error (MSE) Mean Squared Error (MSE) merupakanalat ukur kuantitatif yang bisa digunakan untuk mengukur kinerja prosedur perbaikan citra. Perbaikan citra pada dasarya merupakan proses yang bersifat subjektif sehingga parameter keberhasilannya bersifat subjektif pula. Untuk itu perlu adanya Alat ukur ini disebut yang dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut. MMMMMM = 1 MM 1 NN 1 (ff(xx, yy) gg(xx, MMMM xx=0 yy=0 yy))2..(2.1) Keterangan : M : panjang citra N : lebar citra ff(xx, yy) : data citra awal. gg(xx, yy) : data citra setelah noise dihilangkan. Semakin kecil nilai MSE, semakin bagus prosedur perbaikan citra yang digunakan. Artinya, kualitas citra setelah mengalami perbaikan noise hampir sama dengan kualitas citra aslinya[9].
18 2.12 Penelitian yang Relevan Berikut penelitian tentang steganografi yang membahas metode End-of-File, First-of- File dan kombinasi keduanya: 1. Berdasarkan penelitian oleh Krisnawati, mengimplementasikan metode Least Significant Bit (LSB) dan End of File (EOF) dengan menyisipkan pesan teks ke dalam citra grayscale. Metode LSB bekerja dengan mengganti bit terakhir kode biner citra dengan kode biner pesan sedangkan metode EOF menambahkan teks sebagai nilai derajat keabuan citra pada akhir citra. Digunakan citra grayscale karena citra ini bentuk digital yang sederhana dibandingkan dengan citra RGB [4]. 2. Berdasarkan penelitian oleh Yogie Aditya, Andhika Pratama, Alfian Nurlifa, membandingkan metode Least Significant Bit (LSB) dan End of File (EOF) untuk mengetahui kekurangan dan kelebihan masing-masing metode dan menganalisis metode mana yang lebih efektif untuk penyembunyian pesan serta mengembangkan aplikasi steganografi [1].