Kriptografi Visual Menggunakan Algorita Berbasiskan XOR dengan Menyisipkan pada K-bit LSB Gabar Sapul Yusuf Rahatullah Progra Studi Teknik Inforatika Institut Teknologi Bandung Bandung, Indonesia 13512040@std.stei.itb.a.id Abstrat Kriptografi visual terhadap sebuah pesan berbentuk gabar yang keudian disisipkan ke dala gabar lainnya (steganografi). Peniptaan gabar aak yang akan dikir enggunakan skea berbasiskan XOR untuk eniptakan setiap eleen warna pada gabar. Gabar aak keudian disisipkan ke dala gabar lainnya untuk enghilangkan keurigaan terhadap gabar aak. Penyisipan gabar aak ke dala gabar sapul enggunakan 2-bit LSB pada gabar sapul sebagai pelindung pesan gabar untuk eningkatkan nilai PSNR. Keywords Kriptografi Visual; Steganografi; Skea Berbasiskan XOR I. PENDAHULUAN Penggunaan kriptografi di asa ini sudah sangat banyak. Penggunaan kriptografi adalah untuk eningkatkan keaanan penyapaian pesan dari satu instansi ke instansi lain. Kriptografi engikuti perkebangan zaan. Kriptografi odern adalah kriptografi digital yaitu enggunakan bit atau byta dala enkripsi dan dekripsinya. Salah satu bidang kriptografi odern adalah kriptografi visual. Pada kriptografi visual, pesan gabar atau pesan rahasia yang akan dikirikan dari suatu tepat ke tepat lain diubah atau dienkripsi ke dala bentuk gabar aak. Gabar aak ini keudian dikirikan kepada pihak peneria dengan enggunakan kirian paket atau enggunkan faksiil. Dekripsi gabar aak dengan enyatukan gabar aak. gabar aak harus dietak pada kertas transparan agar gabar dapat didekripsi. Kriptografi visual diadopsi seara digital dengan enggunakan koputer. Gabar dengan warna hita putih direpresentasikan dengan bit 0 dan 1. Kriptografi visual dengan enggunakan koputer eudahkan pengirian gabar aak dan deksripsi gabar aak dilakukan seara digital. Penggunaan koputer eperkeil keungkinan gabar hilang atau rusak. Koputer asa kini dapat enyipan gabar dengan kedalaan warna sebesar 16 juta warna. Kriptografi visual enyesuaikan dengan kebutuhan pengguna. Kriptografi visual tidak lagi dilakukan terhadap gabar hita dan putih naun dilakukan terhadap gabar dengan kedalaan 16 juta warna. keadaan ini enghasilkan gabar aak dengan kedalaan 16 juta warna. Gabar aak enibulkan rasa uriga bagi pihak ketiga yang elihat gabar tersbeut. Gabar aak tidak eiliki akna sehingga udah saja bagi orang untuk enurigai gabar tersebut. Jika pihak ketiga eiliki kedua gabar aak yang diiptakan pada proses enkripsi, aka dengan udah pihak ketiga tersebut endapatkan gabar rahasia dengan enggabungkan kedua gabar tersebut. Kriptografi visual dengan skea OR kotak 2x2 eiliki keleahan pada gabar hasil dekripsi. Gabar hasil dekripsi berbeda dengan gabar rahasia asli. Gabar hasil dekripsi eiliki noise. Noise pada gabar dihasilkan dari penyatuan dua kotak 2x2 pada kedua gabar sapul. Gabar dengan warna hita putih akan tetap terlihat walaupun terdapat noise. Kriptografi visual dengan skea XOR enutupi keleahan pada skea tersebut. Kriptografi visual skea XOR eberikan kepastian warna yang saa untuk setiap eleen warna pada gabar rahasia dan gabar hasil dekripsi. Hal ini dikarenakan algorita yang digunakan adalah XOR untuk setiap eleen gabar. Setiap eleen warna pada gabar aak pertaa di XOR-kan dengan setiap eleen pada gabar aak kedua sehingga enghasilkan gabar hasil dekripsi yang saa persis dengan gabar rahasia. Steganografi erupakan salah satu bidang kriptografi yaitu enyisipkan pesan pada sebuah gabar. Gabar yang telah disisipi pesan tidak terlihat perbedaannya sehingga pihak ketiga tidak akan uriga bahwa gabar tersebut telah disisipi suatu pesan. Pesan yang telah disisipi dapat diekstraksi dari gabar tersebut oleh pihak peneria. Penyisipan ini dapat dilakukan terhadap pesan yang terenkripsi. Pada kriptografi odern, pesan dari steganografi diubah ke dala bentuk bit dan disisipkan ke dala bit di setiap eleen gabar. Pesan dala bentuk bit tersebut disisipkan ke dala LSB (Least Signifiant Bit) pada setiap eleen gabar pada gabar sapul. Pesan yang disisipkan pada gabar sapul erupakan kupulan bit, sehingga data apapun pada koputer
dapat disisipkan ke dala gabar sapul dengan syarat ukuran pesan lebih keil dari ukuran gabar sapul. Gabar aak hasil enkripsi pada kriptografi visual erupakan kupulan bit yang dapat disisipkan ke dala sebuah gabar sapul seperti penyisipan sebuah pesan ke dala gabar sapul pada steganografi. Hal ini dilakukan untuk engurangi keurigaan pihak ketiga terhadap gabar aak hasil enkripsi gabar rahasia. II. DASAR TEORI putih sedangkan titik hita di representasikan dengan warna hita utuh. Representasi ini enyebabkan warna putih pada hasil dekripsi gabar engandung warna hita. Warna hita pada titik putih ini disebut noise. Model kriptografi visual berkebang enjadi n 2 sub-titik. sub-titik berbentuk persegi dengan ukuran n untuk enjaga keaslian ukuran gabar asli. Gabar aak akan eiliki ukuran n 2 kali lebih besar dari gabar asli. Di bawah ini adalah ontoh odel kriptografi visual dengan ukuran 4 subtitik. A. Kriptografi Visual Tradisional Kriptografi visual adalah salah satu bidang kriptografi dala bidang visual. Kriptografi visual engenkripsi suatu pesan inforasi berupa teks atau gabar ke dala sejulah gabar aak yang dikirikan ke pihak peneria. Gabar aak tersebut didekripsi seara ekanik yaitu dengan enepelkan seluruh gabar aak. Gabar aak harus dietak pada kertas transparan. Kriptografi visual pertaa kali diperkenalkan oleh Moni Naor dan Adi Shair pada tahun 1994. Mereka eperkenalkan ara baru dala engirikan pesan rahasia. Mereka ebagi pesan rahasia pada gabar ke dala beberapa gabar aak yang asing-asing dietak pada kertas transparan. Kertas transparan tersebut lalu disatukan sehingga setiap titik pada gabar aak saling enipa dan eunulkan gabar baru, yaitu gabar hasil dekripsi. Kriptografi visual tradisional enggunakan gabar dengan warna hita dan putih. Setiap titik eleen gabar pesan dibuat ke dala sub-titik pada gabar aak. Sub-titik ini erepresentasikan satu titik pada gabar asli. Salah satu ontoh odel pebentukan sub-titik enjadi titik adalah sebagai berikut : Titik Sub-Titik Hasil Suber : Mostaghi, M., Boostani, R., CVC : Chaoti Visual Cryptography to Enhane Steganography Model di atas enunjukkan 6 buah variasi 4 sub-titik pada gabar aak yang dapat diiptakan dari 1 titik pada gabar asli. Banyaknya variasi dapat ditabahkan sesuai dengan kebutuhan. Model kriptografi visual dengan 9 sub-titik dapat eiliki lebih dari 60 variasi. Kriptografi visual eiliki dua buah skea dekripsi yang berbeda, yaitu skea (N, N) dan skea (k, N). Kriptografi visual dengan skea (N, N) adalah kriptografi visual yang enenkripsi gabar asli enjadi N buah gabar aak dan dekripsi ebutuhkan seluruh gabar aak. Sedangkan kriptografi visual dengan skea (k, N) adalah krpitografi visual yang engenkripsi gabar asli enjadi N buah gabar aak naun hanya dibutuhkan k gabar aak untuk endeskripsi gabar aak untuk endapatkan hasil. Suber : Munir, R. Pengenalan Kriptografi Visual Model di atas adalah salah satu ontoh pebentukan titik pada gabar aak dengan enggunakan 2 sub-titik. Titik putih direpresentasikan ke dala titik dengan warna hita dan Kriptografi visual dengan skea (N, N) eiliki keuntungan dala hal keaanan. Pihak ketiga yang ingin eeahkan gabar rahasia harus eliki seluruh gabar. Skea (N, N) juga eiliki keleahan. Pengiri pesan harus eastikan bahwa seluruh gabar aak berhasil diteria oleh peneria. Pihak ketiga bisa saja enuri salah satu gabar
aak sehingga peneria tidak dapat endapatkan inforasi seutuhnya. Skea (k, N) eiliki keuntungan dala distribusi gabar aak. Gabar aak dapat dikirkan pengiri dengan seara paket-paket keil berukuran k-1 gabar aak. Hal ini enyebabkan pihak ketiga yang enoba engabil salah satu paket tidak dapat engetahui inforasi pada gabar aak. Keleahan dari skea (k, N) adalah keaanan. Pihak ketiga hanya ebutuhkan k buah gabar aak untuk endekripsi gabar aak dan endapatkan inforasi. B. Kriptografi Visual Modern Kriptografi visual odern adalah kriptografi visual yang dilakukan pada gabar digital. Gabar digital direpresentasikan dengan enggunakan bit pada koputer. Gabar dengan warna hita putih direpresentasikan dala bit 1 dan 0. Gabar hita putih pada kriptografi visual odern disebut juga gabar biner. Pebentukan gabar aak pada kriptografi visual odern enggunakan operasi OR dan XOR untuk setiap titik atau eleen gabar. Model kriptografi visual odern disesuaikan dengan odel kriptografi visual tradisional. Kriptografi visual odern yang paling sederhana adalah dengan odel 1 titik ke 1 titik. Proses dekripsi gabar aak dilakukan dengan enggunakan perhitungan digital. Setiap titik pada gabar aak dilakukan operasi OR dan XOR untuk endapatkan titik pada gabar asli. Kriptografi visual odern hanya enyediakan skea (N, N) dengan N=2. Skea (k, N) dapat dilakukan dengan syarat k=2 dan setiap titik hita pada gabar asli direpresentasikan saa pada setiap titik di gabar aak. Hal ini dilakukan agar tidak ada inforasi yang hilang pada proses dekripsi dengan enggunakan 2 buah sebarang gabar aak. gabar pada koputer terdiri dari titik-titik yang disebut eleen gabar atau piture eleent (pixel). Setiap eleen gabar terdiri dari n-bit yang erepresentasikan warna. Gabar hita putih atau gabar biner eiliki 1-bit warna pada setiap eleen gabarnya. Gabar berwarna eiliki 3 buah warna dasar di setiap eleen gabarnya. Warna dasar ini adalah erah, hijau, dan biru. Setiap warna dasar direpresentasikan dala ukuran 1 byte (8-bit). Oleh karena itu, setiap eleen gabar berukuran 3 byte yang terdiri dari 1 byte warna erah, 1 byte warna hijau, dan 1 byte warna biru. Kobinasi dari seluruh warna dasar adalah sebanyak 2 24 atau sebanyak 16 juta warna. Julah bit pada setiap eleen gabar disebut juga dengan kedalaan warna. C. Steganografi Steganografi adalah salah satu abang kriptografi yaitu enyisipkan pesan dala sebuah gabar. Steganografi dala kriptografi odern enggunakan bit dala erepresentasikan pesan rahasia dan gabar sapul yang digunakan. Steganografi odern enyisipkan setiap bit pesan pada LSB (Least Signifiant Bit) pada eleen gabar. Satu karakter pesan engandung 8 bit yang akan disisipkan ke dala 8 eleen gabar dengan kedalaan 8-bit atau dapat ke dala 3 eleen gabar dengan kedalaan 24-bit. Steganografi dapat enyipan pesan sebanyak k-bit pada LSB setiap byte di eleen gabar. Steganografi yang sederhana enggunakan 1-bit pesan untuk disisipkan ke dala setiap LSB eleen gabar. Perubahan 1 bit pada LSB eleen gabar tidak epengaruhi kualitas gabar. Naun, ukuran gabar sapul inial harus 8 kali lebih besar dari ukuran pesan. Steganografi dengan k>1 engurangi kualitas gabar karena julah bit yang berubah pada gabar sapul lebih banyak. Kualitas gabar hasil steganografi dihitung dengan enggunakan PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio). PSNR adalah perbandingan besarnya nilai aksiu sebuah signal dan noise akibat dari suatu operasi tertentu. PSNR biasanya digunakan untuk enghitung kualitas sebuah gabar yang dikopresi agar ukurannya enjadi keil. PSNR dihitung dala satuan db. Seakin besar nilai PSNR seakin baik kualitas sebuah gabar. PSNR dihitung dengan ruus : MAX PSNR 10 log 10 MSE diana MAX adalah nilai aksiu signal yaitu sebesar 2 n untuk gabar dengan kedalaan n-bit dan MSE (Mean Squarred Error) yaitu : MSE n 1 1 1 n i0 j0 2 [ I( i, j) K( i, j)] diana I adalah gabar asli dan K adalah gabar yang eiliki noise. III. METODE YANG DIAJUKAN Kriptografi visual odern yang diajukan enggunakan skea (2, 2) dengan representasi titik 1-bit ke 1-bit enggunakan algorita berbasiskan XOR. Gabar aak hasil enkripsi keudian disisipkan ke dala gabar sapul berbeda. Hal ini diaksudkan untuk enghilangkan rasa uriga dari pihak ketiga yang elihat gabar aak seara langsung. Gabar aak yang tidak eiliki akna akan enibulkan uriga bahwa pada gabar tersebut terdapat pesan rahasia. Sedangkan jika gabar tersebut disisipkan ke dala sebuah gabar sapul, aka pihak ketiga tidak akan uriga ketika elihat gabar sapul yang telah disisipi pesan rahasia. A. Proses Enkripsi Gabar Rahasia Proses enkripsi gabar rahasia enjadi gabar aak dilakukan dengan langkah-langkah berikut : Pertaa : Setiap nilai eleen gabar direpresentasikan enjadi p i,j dengan i dan j adalah posisi eleen gabar pada gabar rahasia dengan i adalah indeks pada panjang gabar dan j adalah indeks pada lebar gabar. 2
Kedua : Abil sebarang angka positif r yang tidak lebih dari nilai aksial satu eleen gabar. Eleen gabar dengan kedalaan 24-bit eiliki nilai aksial sebesar 16.777.215. Ketiga : Setiap nilai eleen gabar aak direpresentasikan enjadi i,j dan n i,j dengan adalah eleen gabar aak pertaa dan n adalah eleen gabar aak kedua. Nilai i,j = r dan nilai n i,j = i,j XOR p i,j. Keepat : Abil sebarang angka positif r lainnya. Ulangi langkah ketiga hingga seluruh nilai pada nilai pada dan n terisi. Kelia : Sisipkan bit pada setiap eleen gabar ke k-bit LSB eleen gabar sapul dan setiap eleen gabar n ke k-bit LSB eleen gabar sapul d. Gabar sapul yang dapat digunakan harus eiliki ukuran inial : s 8 s k Keterangan : s : ukuran gabar sapul (panjang x lebar) s : ukuran gabar aak (panjang x lebar) : kedalaan warna gabar sapul : kedalaan warna gabar aak k : banyaknya bit yang disisipkan ke dala gabar sapul B. Proses Dekripsi Gabar Aak Proses dekripsi gabar aak enjadi gabar rahasia dilakukan dengan langkah-langkah berikut : Pertaa : Ekstraksi k-bit pada setiap eleen gabar sapul untuk endapatkan gabar aak dan ektraksi k-bit pada setiap eleen gabar sapul d untuk endapatkan gabar aak n. Kedua: Eleen gabar rahasia p i,j didapatkan dari operasi XOR antara eleen gabar aak i,j dengan eleen gabar aak n i,j sehingga didapatkan p i,j = i,j XOR n i,j. IV. EKSPERIMEN DAN PEMBAHASAN HASIL Perobaan dilakukan terhadap sebuah gabar rahasia dengan ukuran gabar rahasia 640x480 dengan kedalaan 24- bit. Penentuan k-bit ditentukan dengan enghitung ukuran gabar inial yang dibutuhkan untuk enyipan gabar pesan. Perhitungan k-bit dengan kedalaan warna gabar sapul 24-bit adalah sebagai berikut : k-bit Ukuran inial gabar sapul Ukuran inial gabar sapul dengan rasio 4:3 1 2.457.600 1811x1358 2 1.228.800 1280x960 3 819.200 1046x784 4 614.400 906x679 5 491.520 810x608 6 409.600 740x555 7 351.085 685x514 Perobaan dilakukan sebanyak 2 kali dengan engabil nilai k=2 dan nilai k=4. Gabar rahasia yang digunakan adalah gabar berlatar belakang putih yang berisi tulisan. Gabar rahasia yang akan dienkripsi adalah sebagai berikut: Hasil pebentukan gabar aak enghasilkan dua gabar seperti berikut ini Hasil pebentukan gabar aak enghasilkan dua gabar seperti di bawah ini. Gabar telah diperbesar agar perbedaan warna setiap eleen gabar terlihat. Kedua gabar di atas keudian diasukkan ke dala dua gabar sapul. Gabar sapul yang digunakan berukuran 1280x960 dengan kedalaan warna 24-bit. Gabar sapul yang digunakan adalah gabar di bawah ini:
Hasil gabar sapul yang telah disisipi gabar aak dengan nilai k=2 (gabar sebelah kiri) dan k=4 (gabar sebelah kanan) adalah sebagai berikut: Nilai PSNR asing-asing gabar sapul yang telah disisipi dengan gabar aak dengan nilai k=2 dan k=4 adalah 16,338 db dan 22,165 db. Gabar sapul yang telah disisipi gabar aak dengan nilai k=4 eiliki kupulan noise berupa bayangan hita pada bagian atas gabar. Jika gabar diperbesar, aka perbandingan gabar sapul asli dengan gabar sapul yang telah disisipi gabar aak adalah sebagai berikut: Gabar sapu asli k=2 penyisipan gabar aak ke dala gabar sapul dengan nilai k=4 terdapat bayangan gelap berupa kupulan noise. Jika gabar sapul diperbesar, noise akan terlihat jelas. Hal ini dapat enibulkan keurigaan orang ketiga. Oleh karena itu, nilai k yang aan untuk etode ini adalah k=2. Kupulan noise dapat dihilangkan dengan ara engubah proses penyisipan. Penyisipan k-bit eleen gabar aak dapat disipan pada sebarang koordinat unik dala gabar sapul sehingga noise tersebar ke seluruh gabar sapul. Penyebaran noise ebutuhkan proses tabahan untuk eeriksa apakah eleen gabar sudah pernah disisipi atau belu. Penelitian lebih lanjut untuk eningkatkan nilai PSNR dapat dilakukan dengan elakukan perbaikan seperti eperbaiki algorita pebangkitan gabar aak agar dihasilkan gabar aak yang eiliki perbedaan nilai warna yang relatif keil dibandingkan dengan warna pada gabar sapul. DAFTAR PUSTAKA Ateniese, G., C. Blundo, A., & D. R. Stinson. (2001). Extended Capabilities for Visual Cryptography. Theoretial Coputer Siene, 143-161. Mostaghi, M., & Boostani, R. (2014). CVC : Chaoto Visual Cryptography to Enhane Steganography. IEEE Conferene Publiations, 44-48. Munir, R. (2015). Pengenalan Kriptografi Visual (Visual Cryptography). Bandung: Teknik Inforatika ITB. Naor, M., & A. Shair. (1995). Visual Cryptography, Advanes in Cryptology. Eurorypt '94 Proeeding LNCS, 1-12. Verheul, E. R., & H. C. A. van Tilborg. (1997). Construtions and Properties of K Out of N Vsual Seret Sharing Shee. Design Codes and Cryptography, 179-196. k=4 PERNYATAAN Dengan ini saya enyatakan bahwa akalah yang saya tulis ini adalah tulisan saya sendiri, bukan saduran, atau terjeahan dari akalah orang lain, dan bukan plagiasi. Bandung, 10 Mei 2015 V. KESIMPULAN DAN SARAN Nilai PSNR gabar sapul yang telah disisipi gabar aak dengan asing-asing nilai k=2 dan k=4 asih di bawah 30dB. Hal ini enunjukkan bahwa etode yang dilakukan enurunkan kualitas gabar sapul. Hasil Yusuf Rahatullah 13512040 Makalah IF4020 Kriptografi Se.II Tahun 2015/2016