KAJIAN STEGANOGRAFI DENGAN METODE BIT-PLANE COMPLEXITY SEGMENTATION (BPCS) PADA DOKUMEN CITRA TERKOMPRESI SKRIPSI PRISKILLA BR GINTING 060803038 PROGRAM STUDI S1 MATEMATIKA DEPARTEMEN MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
KAJIAN STEGANOGRAFI DENGAN METODE BIT-PLANE COMPLEXITY SEGMENTATION (BPCS) PADA DOKUMEN CITRA TERKOMPRESI SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains PRISKILLA BR GINTING 060803038 PROGRAM STUDI S1 MATEMATIKA DEPARTEMEN MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
PERSETUJUAN Judul : KAJIAN STEGANOGRAFI DENGAN METODE BIT-PLANE COMPLEXITY SEGMENTATION (BPCS) PADA DOKUMEN CITRA TERKOMPRESI Kategori : SKRIPSI Nama : PRISKILLA BR GINTING Nomor Induk Mahasiswa : 060803038 Program Studi : SARJANA (S1) MATEMATIKA Departemen Fakultas Komisi Pembimbing : : MATEMATIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, 2010 Pembimbing 2 Pembimbing 1 Syahril Efendi, S.Si, M.IT Drs. Sawaluddin, M.IT NIP. 196711101996021001 NIP. 195912311998021001 Diketahui/Disetujui oleh Departemen Matematika FMIPA USU Ketua, Dr. Saib Suwilo, M.Sc. NIP. 196401091988031004
PERNYATAAN KAJIAN STEGANOGRAFI DENGAN METODE BIT-PLANE COMPLEXITY SEGMENTATION (BPCS) PADA DOKUMEN CITRA TERKOMPRESI SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, PRISKILLA BR GINTING 060803038
PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena kasih dan karunianya yang selalu menyertai penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tulisan ini. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Drs. Sawaluddin, M.IT dan Syahril Efendi, S.Si, M.IT selaku pembimbing pada penyelesaian skripsi ini yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada penulis untuk menyelesaikan tulisan ini. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Herman Mawengkang dan Drs. James Piter Marbun, M.Kom selaku dosen penguji. Panduan ringkas, padat, dan profesional telah diberikan kepada penulis agar dapat menyelesaikan tugas ini. Ucapan terimakasih juga penulis tujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Matematika FMIPA USU Dr. Saib Suwilo, M.Sc dan Drs. Henry Rani Sitepu, M.Si, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, semua dosen dan pegawai pada Departemen Matematika FMIPA USU. Terima kasih yang teristimewa buat orangtua penulis yang selalu memberikan cinta kasihnya dan dukungan, baik secara materil dan spiritual. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman, khususnya Rudy Tanaka, Rion Siboro, Hotmauli, Sri Rafikoh, Agni, Rina dan teman-teman seperjuangan di Matematika stambuk 2006 yang selalu memberikan semangat dan dorongan kepada penulis. Semoga Tuhan Yang Maha Esa memberikan limpahan karunia kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, perhatian, doa, serta dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
ABSTRAK Steganografi adalah teknik menyembunyikan pesan rahasia di dalam media lain sehingga pesan rahasia tersebut tidak diketahui oleh orang lain. Secara ringkas dapat dijelaskan bahwa steganografi adalah teknik menanamkan pesan rahasia pada suatu cover image, di mana hasilnya berupa stego image. Sekarang ini banyak teknik steganografi yang menggunakan citra digital sebagai cover image, seperti LSB dan spread spectrum. Tetapi teknik-teknik ini memiliki kapasitas penyisipan pesan yang sangat terbatas, yaitu hanya sekitar 10% dari ukuran cover image. Teknik steganografi yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini adalah teknik BPCS, karena dapat menyediakan kapasitas penyisipan pesan yang lebih besar, yaitu sekitar 30% sampai 50 % dari ukuran cover image. Teknik BPCS mengganti daerah bit plane yang noise like pada cover image dengan pesan rahasia. Teknik ini memanfaatkan karakteristik penglihatan manusia yang tidak dapat melihat perubahan pola biner yang terjadi pada gambar. Pada penelitian ini cover image yang digunakan adalah citra terkompresi dengan format PNG (Portable Network Graphics). PNG menggunakan jenis pewarnaan yang bervariasi, yaitu RGB, grayscale dan indexed color. Untuk penerapan teknik BPCS pada PNG, kerusakan pada stego image kemungkinan tidak akan terjadi jika menggunakan warna RGB dan grayscale. Kerusakan pada pesan rahasia juga tidak akan terjadi karena PNG menggunakan teknik kompresi yang bersifat lossless. Dari hasil penelitian, terdapat perbedaan ukuran antara cover image dan stego image, tetapi perbedaan yang terjadi tidak terlalu signifikan.
STUDY OF STEGANOGRAPHY USING BIT-PLANE COMPLEXITY SEGMENTATION (BPCS) METHOD IN IMAGE COMPRESSION DOCUMENT ABSTRACT Steganography is a technique to hide secret messages in other media so that confidential messages is not known by others. Briefly, it can be explained that steganography is a technique to embed secret messages over a cover image, where the result is stego image. Nowadays there are many steganography technique using digital image as cover image, such as the LSB and spread spectrum. But these techniques have limited capacity of the insertion of messages, is only about 10% of the size of the cover image. Steganography technique that is used in this study is the BPCS technique, because it can provide a greater insertion capacity of the message, which is about 30% to 50% of the size of the cover image. BPCS technique replace the bit planes that noise like on the cover image with secret message. This techniques exploit the characteristics of human vision that can not see the changes that occurred in a binary pattern image. In this research used the cover image is a compressed image with PNG (Portable Network Graphics) format. PNG uses various types of staining, i.e. RGB, grayscale and indexed color. For the implementation of BPCS technique in PNG, the possibility of damage to the stego image will not occur if using an RGB and grayscale color. Damage to the secret message will not occur because the PNG uses lossless compression technique. From the result, that is a difference between the size of the cover image and stego image, but the differences that occur are not too significant.
DAFTAR ISI Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Gambar Halaman v vi vii ix Bab 1 Pendahuluan 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 3 1.3 Pembatasan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Manfaat Penelitian 4 1.6 Metode Penelitian 4 Bab 2 Landasan Teori 5 2.1 Citra Digital 5 2.1.1 Representasi Citra Digital 5 2.1.2 Warna pada Citra Digital 6 2.2 Kompresi pada Citra Digital 8 2.2.1 Teknik Kompresi 9 2.3 Portable Network Graphics (PNG) 12 2.3.1 Struktur PNG 12 2.3.2 Spesifikasi Chunk pada PNG 14 2.4 Steganografi 17 2.4.1 Sejarah Steganografi 17 2.4.2 Konsep dan Terminologi Steganografi 18 2.4.3 Teknik Steganografi 20 2.5 Bit-Plane Complexity Segmentation (BPCS) 21 2.5.1 Bit-Plane 22 2.5.2 Kompleksitas Citra Biner 22 2.5.3 Konjugasi Citra Biner 24 2.5.4 Informative Region dan Noise-Like Region 25 2.5.5 Pure-Binary Code(PBC) dan Canonical Gray Code(CGC) 25 2.5.6 Algoritma BPCS 26 Bab 3 Pembahasan 30 3.1 Sistem Canonical Gray Code(CGC) 30 3.2 Blok Rahasia dan Operasi Konjugasi 31 3.3 Penerapan BPCS pada Dokumen Citra PNG 33 3.3.1 Penyisipan Pesan 35 3.2.2 Ekstraksi Pesan 45 3.3.3 Contoh Proses Penyisipan Pesan 49
3.3.4 Analisis Perubahan Ukuran Dokumen Citra 68 3.4 Aplikasi BPCS pada PNG 68 3.4.1 Proses Penyisipan Pesan 69 3.4.2 Proses Ekstraksi Pesan 70 3.4.3 Hasil Pengujian 73 Bab 4 Kesimpulan dan Saran 75 4.1 Kesimpulan 75 4.2 Saran 75 Daftar Pustaka 76
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Representasi Citra Digital dalam Matriks dan Gambar Biner 6 Gambar 2.2 Contoh Tabel Warna pada Penggunaan Indexed Color 7 Gambar 2.3 Penyisipan Pesan dan Ekstraksi Pesan 19 Gambar 2.4 (a) Gambar biner dengan nilai perubahan warna 4 dan (b) Gambar biner dengan nilai perubahan warna 20 23 Gambar 2.5 Contoh Konjugasi dan Pola Biner 24 Gambar 2.6 Gambar Biner dengan Sistem PBC dan CGC 25 Gambar 2.7 Proses Pengubahan Citra Menjadi Segmen-Segmen Bit-Plane 27 Gambar 2.8 Representasi Blok Pesan dalam Gambar Biner 28 Gambar 3.1 Contoh Blok Pesan Rahasia 31 Gambar 3.2 Kompleksitas maksimum blok 8x8 32 Gambar 3.3 Proses Segmentasi Citra 8-bit Menjadi Blok 8x8 36 Gambar 3.4 Pergantian Nilai Bit pada Bit Plane dengan Blok Pesan Rahasia 41 Gambar 3.5 Proses Penyisipan Pesan 43 Gambar 3.6 Proses Ekstraksi Pesan 48 Gambar 3.7 Pesan Rahasia 49 Gambar 3.8 Gambar Asli 67 Gambar 3.9 Gambar Berisi Pesan Rahasia 67 Gambar 3.10 Jendela Menu Qtech Hide & View 69 Gambar 3.11 Komponen Information Embedding 69 Gambar 3.12 Proses Penyisipan 70 Gambar 3.13 Komponen InformationExtracting 71 Gambar 3.14 Proses Ekstraksi 72 Gambar 3.15 Message Box ketika Nilai Threshold Berbeda 72 Gambar 3.16 Hasil Ekstraksi Pesan 73 Gambar 3.17 Perbandingan gambar sebelum (a) dan sesudah (b) disisipi Pesan Rahasia 74