BAB 3

ANALISIS DAN PERANCANGAN PROGRAM

Perancangan program aplikasi yang dibuat dalam skripsi ini menggunakan aturan

linear sequential (waterfall). Metode ini terdiri dari empat tahapan yaitu analisis,

perancangan, pembuatan, dan implementasi. Tahap analisis, perancangan, dan

pembuatan akan dibahas dalam Bab 3 ini, sedangkan tahap implementasi akan

dilanjutkan di Bab 4.

3.1 Analisis Masalah

Perkembangan teknologi digital yang semakin pesat, terutama pada internet,

memudahkan siapapun untuk mendapatkan atau bertukar informasi dengan mudah dan

cepat dalam berbagai bentuk tanpa batas ruang dan waktu. Ancaman akan keamanan

informasi menjadi hal sangat penting, karena ancaman ini akan berakibat pada data atau

pesan rahasia yang dikomunikasikan.

Dengan pertumbuhan ilmu pengetahuan di bidang informatika, teknik-teknik

pengamanan informasi pada jaman dahulu dapat diterapkan pada pengamanan data atau

pesan rahasia melalui jaringan internet. Salah satunya adalah cryptography, yaitu ilmu

dan seni untuk menjaga keamanan data atau pesan rahasia yang dikirim dari suatu

tempat ke tempat yang lain. Cara kerja cryptography adalah mengacaukan data atau

pesan rahasia sehingga data atau pesan rahasia tersebut tidak dapat dimengerti. Namun,

cryptography tetap dapat dipecahkan walaupun membutuhkan waktu.

Kemudian berkembanglah steganography, yang merupakan kelanjutan dari

cryptography. Berbeda dengan cryptography, steganography lebih mengurangi

51  

kecurigaan karena data atau pesan rahasia disembunyikan ke dalam suatu media

sehingga tidak ada pihak yang mengetahui keberadaan data atau pesan rahasia tersebut.

3.2 Usulan Pemecahan Masalah

Melihat masalah keamanan data atau pesan rahasia tersebut, maka hal yang dapat

dilakukan adalah merancang suatu program aplikasi yang dapat menyisipkan data atau

pesan rahasia tersebut ke dalam suatu media yang dapat diakses setiap orang dengan

teknik steganography. Cryptography dan steganography sama-sama memiliki

kelemahan. Maka steganography dan cryptography akan digunakan secara bersamaan

untuk menghasilkan perlindungan yang lebih baik terhadap sebuah pesan. Telah banyak

studi tentang steganography pada media citra (image) dan suara (audio) dengan berbagai

metode. Media lain yang dapat digunakan untuk menyisipkan data atau pesan rahasia

adalah digital video.

Ada beberapa metode untuk menerapkan steganography, yaitu disisipkan pada

domain spasial dan disisipkan pada domain frekuensi. Domain spasial adalah ruang di

mana data ditampilkan dalam piksel-piksel dan penyisipan dilakukan dengan sedikit

mengubah nilai piksel-piksel tertentu. Contoh metode penyisipan pada domain spasial

adalah Least Significant Bit (LSB), Singular Value Decomposition (SVD), dan Minimax

Eigenvalue Decomposition (MED). Domain frekuensi adalah mentransformasi data

menjadi frekuensi kemudian penyisipan data dilakukan dengan sedikit mengubah nilai

koefisien tertentu yang dipilih. Contoh metode penyisipan pada domain frekuensi adalah

Discrete Cosine Transform (DCT), Discrete Wavelet Transform (DWT), dan Discrete

Fourier Transform (DFT).

52  

Steganography pada domain spasial memiliki kelebihan yaitu menghasilkan

imperceptibility yang baik sehingga kualitas media penampung tidak jauh berubah dari

kualitas media asli, namun juga memiliki kekurangan yaitu tidak tahan terhadap

serangan berupa cropping dan compression. Steganography pada domain frekuensi

memiliki kelebihan yaitu menghasilkan robustness yang baik sehingga media

penampung tahan terhadap serangan-serangan, namun juga memiliki kekurangan yaitu

membutuhkan perhitungan matematis yang rumit. Oleh karena kriteria utama suatu

steganography adalah keamanan, imperceptibility, dan robustness; maka program

aplikasi yang dirancang akan menggabungkan metode domain spasial dengan domain

frekuensi.

Metode domain spasial yang paling sering digunakan adalah LSB karena

kemudahan dan kecepatan implementasinya. LSB memodifikasi bit-bit LSB pada setiap

byte warna pada sebuah piksel frame video dengan digantikan oleh bit-bit LSB pesan.

Namun, metode membutuhkan tempat penyimpanan yang relatif besar dan dapat secara

drastis mengubah unsur pokok warna dari piksel sehingga menunjukkan perbedaan yang

nyata dari cover file menjadi stego file dan stego file yang dihasilkan tidak dapat

dikompresi dengan format lossy compression sebab dapat menghilangkan pesan.

Metode domain frekuensi yang paling sering digunakan adalah DCT karena

tahan terhadap serangan seperti compression. DCT merepresentasi banyak data point

yang merupakan penjumlahan dari fungsi kosinus yang berosilasi pada frekuensi yang

berbeda-beda dan mengubah sedikit image dari beberapa frame video sehingga

perubahan yang terjadi tidak dirasakan. Namun, metode ini kurang baik digunakan pada

data yang bersifat periodik dan smooth, juga membutuhkan waktu yang lama jika image

dari digital video yang digunakan memiliki resolusi bidang yang luas.

53  

Metode yang digunakan adalah metode SVD dan DWT. Metode DWT

menyediakan feature yang penting seperti rekonstruksi yang sempurna, directional

selectivity yang baik, dan shift invariance yang dapat meningkatkan ketahanan. Metode

DWT telah diuji dalam beberapa serangan, seperti lossy compression, additive noise,

rotation, scaling, cropping, dan joint attack yang melibatkan kombinasi dari distorsi

sebelumnya sehingga menjamin robustness yang baik. Sedangkan metode SVD dapat

menyisipkan pesan atau data rahasia pada nilai-nilai singular dengan pertimbangan

bahwa nilai singular tidak akan mengalami perubahan yang signifikan jika terjadi sedikit

gangguan pada video sehingga menjamin imperceptibility yang baik. Skema ini

melakukan penyisipan nilai-nilai singular SVD pesan ke dalam nilai-nilai singular SVD

tiap subband (koefisien-koefisien) DWT dari frame video.

Untuk pengacakan informasi (enkripsi) dengan cryptography, digunakan

algoritma Data Encryption Standard (DES).

Format file yang paling sesuai untuk steganography adalah yang memiliki

tingkat redundancy yang tinggi. Redundancy adalah jumlah bit berlebih dari sebuah

objek yang menghasilkan akurasi jauh lebih besar dari yang dibutuhkan untuk

merepresentasi objek. Oleh sebab itu, video yang paling sesuai adalah video tidak

terkompresi bitmap 24-bit. Maka video yang dipilih adalah file yang berformat AVI,

karena merupakan file uncompressed video, sehingga dapat memuat jumlah data atau

pesan rahasia yang cukup besar dan hasil video yang telah disisipkan tidak akan terlalu

berpengaruh pada kualitasnya.

54  

3.3 Prosedur Penyisipan dan Pengekstraksi Pesan

Dalam merancang program aplikasi ini, terdapat dua algoritma utama yaitu

algoritma penyisipan data atau pesan rahasia dan algoritma pengekstraksi data atau

pesan rahasia. Algoritma penyisipan berfungsi untuk menyisipkan data atau pesan

rahasia ke dalam video, sedangkan algoritma pengekstraksi berfungsi untuk mengambil

data atau pesan rahasia yang telah disisipkan pada video.

3.3.1 Transformasi Ruang Warna

Citra berwarna yang akan disisipkan bekerja pada ruang warna RGB. Ruang

warna ini membagi komponen warnanya menjadi tiga kanal terpisah, yaitu kanal merah

(red) R, kanal hijau (green) G, dan kanal biru (blue) B. Kombinasi dari ketiga kanal ini

membentuk sebuah warna tertentu dan dapat diubah menjadi satu koefisien luminance

yaitu Y(intensitas warna keseluruhan pada citra) yang berupa bentuk hitam/putih dari

citra dan dua koefisien chrominance yaitu Cb (kombinasi warna biru/kuning) dan Cr

(kombinasi warna merah/hijau). Penyisipan pesan rahasia dilakukan pada nilai warna

luminance, karena indera penglihatan manusia lebih peka terhadap intensitas

dibandingkan terhadap warna. Pada warna berpengaruh pada terang-gelap citra,

sehingga stego-image yang dihasilkan akan terlihat lebih alami. Untuk itu perlu

dilakukan transformasi citra dari ruang warna RGB ke ruang warna YCbCr. Rumus

transformasi ruang warna RGB menjadi YCbCr adalah:

55  

Komponen luminance dibagi menjadi blok-blok 64x64 dan komponen chrominance

dibagi menjadi blok-blok 32x32.

Gambar 3.1 Dekomposisi Sub-band Luminance (Y) dan Chrominance (Cb, Cr)

Dan ketika pesan telah disisipkan dan citra akan dikembalikan dari ruang warna YCbCr

menjadi ruang warna RGB, rumus transformasinya adalah:

3.3.2 Algoritma Penyisipan Pesan

Berikut ini adalah urutan algoritma penyisipan pesan.

1. Bagi video menjadi scene-scene video VSi.

2. Ubah frame video F dari format matriks warna RGB menjadi YCbCr.

3. Hitung 2D-DWT pada matriks Y (luminance) tiap frame F. Operasi ini

menghasilkan tujuh sub-band DWT (LL2, HL2, LH2, HH2, HL1, LH1, HH1).

Setiap sub-band adalah matriks dari koefisien DWT.

56  

Gambar 3.2 Dekomposisi Frame Sub-band 2D-DWT

4. Gunakan operator SVD pada sub-band LL2. Operator SVD mendekomposisi

matriks koefisien sub-band menjadi tiga matriks independen:

LL2 = ULL2 SLL2 VLL2

Gambar 3.3 Operasi SVD

5. Samakan ukuran data atau pesan rahasia dengan ukuran sub-band LL2 yang akan

disisipkan.

6. Penyisipan dilakukan dengan cara menyubstitusi matriks singulir kiri dan kanan

(matriks U dan V) data atau pesan rahasia pada matriks U dan V sub-band LL2.

7. Lakukan inverse SVD pada matriks LL2 yang telah dimodifikasi sehingga

mendapatkan matriks koefisien LL2'.

8. Lakukan inverse DWT pada matriks koefisien LL2'. Operasi ini menghasilkan

frame video F'.

9. Ubah frame video F' dari matriks warna YCbCr menjadi RGB.

10. Rekonstruksi frame menjadi scene video VSi'.

57  

11. Rekonstruksi scene menjadi stego-video.

Untuk lebih jelasnya, algoritma penyisipan pesan dapat dilihat pada gambar:

Gambar 3.4 Algoritma Penyisipan Pesan

3.3.3 Algoritma Pengekstraksi Pesan

Berikut ini adalah urutan algoritma pengekstraksi pesan.

1. Bagi stego-video menjadi scene-scene video VSi'.

2. Ubah frame video F' dari matriks warna RGB menjadi YCbCr.

3. Hitung 2D-DWT dari frame F'. Operasi ini menghasilkan tujuh sub-band DWT

(sLL2, sHL2 , sLH2, sHH2, sHL1, sLH1 ,sHH1)

4. Gunakan operator SVD pada sub-band sLL2. Operator SVD mendekomposisi

matriks koefisien sub-band menjadi tiga matriks independen:

sLL2 = UsLL2 SsLL2 VsLL2

58  

5. Ekstraksi dilakukan dengan cara mengambil 2b kolom pertama dan 2b baris

pertama dari matriks U dan V.

6. Rekonstruksi pesan membutuhkan matriks diagonal S yang memuat nilai-nilai

singular data atau pesan rahasia serta password.

Untuk lebih jelasnya, algoritma pengekstraksi pesan dapat dilihat pada gambar:

Gambar 3.5 Algoritma Pengekstraksi Pesan

3.4 Perancangan Program Aplikasi

3.4.1 Perincian Syarat

1. Program dibuat menggunakan program Text Pad 4.7.2 : 32-bit Edition.

2. Metode steganography yang digunakan adalah Singular Value Decomposition

(SVD) dan Discrete Wavelet Transform (DWT).

3. Metode cryptography yang digunakan adalah Data Encryption Standard (DES).

4. Media file berformat uncompressed AVI (.avi).

5. Data yang disisipkan berupa teks, image, audio, video, dan lainnya.

59  

3.4.2 Bentuk Program

Arsitektur perancangan aplikasi dari sebuah program terdiri dari dua konsep

sebagai berikut.

A. Procedural Programming

Procedural programming, disebut juga imperative programming adalah

pemrograman sederhana dengan menerapkan urutan-urutan langkah. Procedural

programming memanggil function atau procedure, dikenal sebagai routines. Setiap

procedure harus mengandung sederetan langkah-langkah algoritma, yang kemudian

procedure-procedure tersebut dipanggil dari program kapan saja.

B. Object Oriented Programming

Object Oriented Programming (OOP) adalah pemrograman yang menggunakan

class dan object serta interaksinya untuk mendesain aplikasi dan program komputer.

OOP bersifat reusable sehingga untuk modul-modul yang mempunyai kemiripan pada

fungsi, programmer tidak perlu membuat program berulang-ulang. Pada perancangan

program aplikasi yang rumit lebih baik menerapkan OOP.

OOP terdiri dari tiga bagian konsep yang membuat OOP menjadi konsep

pemrograman yang handal dan dapat diimplementasikan dalam segala situasi. Tiga

bagian konsep-konsep dasar OOP adalah sebagai berikut.

1. Encapsulation

Encapsulation adalah konsep yang merangkap seluruh atribute dan

method pada suatu bagian menjadi sebuah class. Tujuan encapsulation adalah

60  

untuk memudahkan konsep pemrograman, menyembunyikan informasi rahasia,

dan memungkinkan pembuatan objek-objek yang bersifat sama.

2. Inheritance

Inheritance adalah konsep penurunan sifat pada OOP. Tujuan inheritance

adalah untuk memudahkan pemrograman dan menjaga hubungan antar class,

sehingga programmer dan user dapat mengerti dengan mudah aliran program

dari yang sederhana hingga berkembang menjadi rumit.

3. Polymorphism

Polymorphism adalah konsep perubahan bentuk sifat objek ketika

program sedang berjalan. Polymorphism pada dasarnya adalah sebuah abstract

class yang mempunyai virtual method yang diturunkan menjadi beberapa class

yang harus mengimplementasikan virtual method tersebut. Tujuan polymorphism

adalah untuk memantapkan arsitektur pemrograman dengan memperjelas arah

hubungan antar class dan method-method dari class.

3.4.3 Hirarki Menu

Hirarki menu pada program aplikasi ini dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 3.6 Hirarki Menu

61  

3.4.4 Use Case Diagram

Gambar 3.7 Use Case Diagram Video Steganography

62  

3.4.5 Class Diagram

Gambar 3.8 Class Diagram Video Steganography

63  

3.4.6 Sequence Diagram

Gambar 3.9 Sequence Diagram Video Steganography

64  

3.4.7 Statechart Diagram

Gambar 3.10 Statechart Diagram Embedding

Gambar 3.11 Statechart Diagram Extracting

3.4.8 State Transition Diagram

State Transition Diagram (STD) menggambarkan sebuah sistem yang real-time

dan sistem yang on-line. STD merupakan suatu keadaan yang menggambarkan suatu

keadaan pada waktu tertentu. Perubahan keadaan dapat terjadi karena suatu kejadian dan

sebagai akibat dari kejadian tersebut maka akan muncul suatu aksi yang menyebabkan

keadaan berubah. STD membantu dalam memberikan gambaran secara keseluruhan dari

program. STD untuk program aplikasi ini dapat dilihat pada gambar-gambar berikut.

65  

Gambar 3.12 State Transition Diagram Menu Utama

Gambar 3.13 State Transition Diagram Layar Embed

66  

Gambar 3.14 State Transition Diagram Layar Extract

3.5 Perancangan Layar

Rancangan layar yang digunakan memiliki empat menu, yaitu menu Embed,

menu Extract, menu Help, dan menu About. Menu-menu tersebut memiliki fungsi

sebagai berikut.

1. Menu Embed, digunakan untuk memilih video dan data yang akan disisipkan,

memasukkan password, kemudian dilakukan proses embedding.

2. Menu Extract, digunakan untuk memilih stego-video, memasukkan password,

dan melalukan proses extracting, sehingga mendapatkan data yang disisipkan.

67  

3. Menu Help, digunakan untuk memberikan tutorial manual cara pemakaian

program aplikasi.

4. Menu About, digunakan untuk memberikan informasi tentang program aplikasi

dan pembuatnya.

3.5.1 Rancangan Layar Menu Embed

Dalam menu Embed, terdapat fasilitas untuk memilih digital video serta tempat

menampung video hasil proses, memilih data yang akan disisipkan, dan memasukkan

password untuk keamanan rahasia. Tombol ‘Embed’ untuk menjalankan proses

embedding, tombol ‘Cancel’ untuk membatalkan data yang dimasukkan, dan tombol

‘Exit’ untuk keluar dari program aplikasi.

Gambar 3.15 Rancangan Layar Menu Embed

68  

3.5.2 Rancangan Layar Menu Extract

Dalam menu Extract, terdapat fasilitas untuk memilih stego-video, memilih

tempat menampung data hasil proses, dan memasukkan password untuk membuka pesan

rahasia yang disisipkan. Tombol ‘Extract’ untuk menjalankan proses extracting, tombol

‘Cancel’ untuk membatalkan data yang dimasukkan, dan tombol ‘Exit’ untuk keluar dari

program aplikasi.

Gambar 3.16 Rancangan Layar Menu Extract

3.5.3 Rancangan Layar Menu Help

Pada menu Help, terdapat User Manual yang bertujuan untuk membantu user

agar mengetahui fungsi-fungsi dari tiap menu dan cara pemakaian program aplikasi.

69  

Gambar 3.17 Rancangan Layar Menu Help

3.5.4 Rancangan Layar Menu About

Pada menu About, terdapat perincian informasi mengenai judul program aplikasi,

perancang program aplikasi, tahun pembuatan program aplikasi, serta orang-oramg yang

berperan dalam perancangan program aplikasi ini.

70  

Gambar 3.18 Rancangan Layar Menu About