Embed Size (px)
Citation preview
Perancangan dan Implementasi Aplikasi Steganography
untuk Pengamanan Pesan menggunakan Vigenere
Cipher, PRNG, dan LSB Embedding
Artikel Ilmiah
Peneliti:
Kukuh Setyo Nugroho (672008054)
Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Mei 2015
i
Perancangan dan Implementasi Aplikasi Steganography
untuk Pengamanan Pesan menggunakan Vigenere
Cipher, PRNG, dan LSB Embedding
Artikel Ilmiah
Diajukan kepada
Fakultas Teknologi Informasi
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Peneliti:
Kukuh Setyo Nugroho (672008054)
Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.
Program Studi Teknik Informasi
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Mei 2015
ii
iii
iv
v
vi
vii
viii
Perancangan dan Implementasi Aplikasi Steganography
untuk Pengamanan Pesan menggunakan Vigenere
Cipher, PRNG, dan LSB Embedding
Kukuh Setyo Nugroho
1, Magdalena A. Ineke Pakereng
2
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia
Email: [email protected], [email protected]
2
Abstract
Computer networks and the Internet facilitate the process of information exchange.
When a confidential information is transmitted over a computer network / internet, it is
necessary to guarantee that such information can only be accessed by certain people.
Steganography techniques can be used as a solution to the problem. Steganography is a
technique of hiding information in other media. Hiding techniques provide the advantage
that the transmitted message is not suspicious, because the message is in the form of
common media, such as image files, audio, or video. In this study, a Vigenere Cipher, and
PRNG steganography method is implemented. Hiding process is done in a particular color
component LSB. The result is an application of steganography, which uses a Vigenere
Cipher, PRNG, and LSB embedding steganography method. The test result shows that cover
image and stego image does not have any significant difference visually. Message integrity
test shows that inserted message does not change so sent message is the same as the received
message.
Keywords: Steganography, Vigenere Cipher, PRNG, LSB Embedding
Abstrak
Jaringan komputer dan internet mempermudah proses pertukaran informasi. Ketika
suatu informasi bersifat rahasia ditransmisikan lewat jaringan komputer/internet, maka
diperlukan jaminan bahwa informasi tersebut hanya dapat diakses oleh pihak yang
berkepentingan. Teknik steganografi dapat digunakan sebagai solusi untuk masalah tersebut.
Steganografi merupakan teknik menyembunyikan informasi pada suatu media lain. Teknik
penyembunyian memberikan keuntungan yaitu pesan yang ditransmisikan tidak
menimbulkan kecurigaan, karena pesan berada dalam bentuk media yang umum, seperti file
image, audio, atau video. Pada penelitian ini diimplementasikan metode steganografi
menggunakan algoritma Vigenere Chiper dan PRNG, dimana penyisipan dilakukan pada
LSB komponen warna tertentu. Penelitian menghasilkan suatu aplikasi steganografi, yang
menggunakan metode steganografi Vigenere Cipher, PRNG, dan LSB Embbeding. Hasil
Pengujian menunjukkan cover image dan stego image secara visual tidak menampakkan
perbedaan yang signifikan. Uji integritas pesan menunjukkan pesan yang disisipkan tidak
mengalami perubahan, sehingga pesan yang dikirimkan sama dengan pesan yang diterima.
Kata Kunci: Steganografi, Vigenere Cipher, PRNG, LSB Embedding
1
Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen
Satya Wacana Salatiga 2
Staf Pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
1
1. Pendahuluan
Jaringan komputer dan internet mempermudah proses pertukaran
informasi. Masalah yang muncul adalah informasi yang dilewatkan pada jaringan
komputer adalah data plaintext. Hal ini beresiko ketika ada pihak lain yang
berhasil menyadap informasi ini, dapat dengan mudah membaca isi informasi
tersebut.
Dalam bidang keamanan komputer, ada dua teknik yang digunakan untuk
menyembunyikan data atau pesan rahasia sehingga data atau pesan rahasia tetap
tidak terlihat, yaitu teknik kriptografi dan steganografi. Pada teknik kriptografi
sebelum data atau pesan rahasia dikirim, data dienkripsi dengan algoritma
tertentu, sehingga pesan yang dikirim tidak dapat dibaca atau diketahui orang
lain. Namun karena pesan tersebut merupakan pesan acak dan berbeda dengan
data aslinya, maka akan menimbulkan kecurigaan pada orang lain. Kecurigaan ini
akan mengarah ke usaha pembobolan informasi.
Steganografi merupakan teknik pengamanan pesan dengan cara
menyembunyikan pesan ke dalam media lain. Media ini pada umumnya disebut
cover, dan dapat berupa file audio, video, gambar, atau format yang lain. Pesan
tersembunyi ke dalam media lain yang dapat dipahami oleh orang lain (tidak
dalam bentuk informasi acak), maka hal ini memberikan kelebihan yaitu tidak
menimbulkan kecurigaan orang lain. Salah satu teknik steganogarfi adalah Least
Signigicant Bit (LSB). Teknik steganografi dengan metode LSB, melakukan satu
penyisipan pesan ke bit terendah (LSB) tiap pixel yang terdapat pada cover, pada
satu pasangan komponen byte tertentu.
Steganografi dengan menggunakan gambar sebagai media penyimpanan
memiliki kelebihan daripada media lain seperti audio dan video, yaitu ukuran file
gambar yang relatif lebih kecil dan meminimalisasi perubahan dari cover. File
gambar inipun merupakan salah satu format file yang sering dipertukarkan dalam
dunia internet. Alasan lainnya adalah banyaknya tersedia algoritma Steganografi
untuk media penampung yang berupa citra. Hal mengenai ukuran file ini penting
ketika stego image (file gambar yang telah disisipi pesan) harus dikirimkan
melalui jaringan komputer.
Penerapan Steganografi citra digital pada penelitian ini menggunakan
cover image dengan format PNG karena file PNG menggunakan kompresi yang
tidak menghilangkan data (lossless compression). Hal ini dikarenakan metode ini
menggunakan bit-bit setiap piksel pada image. Pesan yang berada dalam citra
stego akan tetap aman dan dapat dimunculkan kembali jika proses pengunggahan
pada media (Twitter, Wordpress, Blogger) menggunakan citra berformat PNG [1].
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dilakukan penelitian yang
membahas tentang Perancagan dan Implementasi Aplikasi Steganography untuk
Pengamanan Pesan menggunakan Vigenere Cipher, PRNG, dan LSB Embedding.
2. Tinjauan Pustaka
Penelitian yang membahas sistem steganografi pernah dilakukan.
Penelitian dengan topik “Efficient Method of Audio Steganography by Modified
2
LSB Algorithm and Strong Encryption Key With Enhanced Security”, yaitu
penelitian yang mengajukan metode baru untuk penyisipan pesan dalam audio,
dengan memodifikasi metode Least Significant Bit (LSB), dan menggunakan
kekuatan kunci enkripsi untuk meningkatkan keamanan pesan yang disisipkan.
Enkripsi yang digunakan adalah teknik enkripsi yang ditentukan sendiri dengan
aturan yang sederhana. Proses enkripsi diterapkan pada pesan, sebelum pesan
tersebut disisipkan ke dalam audio [2]. Berbeda dengan penelitian tersebut, pada
penelitian yang dilakukan ini, digunakan file gambar sebagai cover.
Pada penelitian yang berjudul “Implementasi Teknik Steganografi dengan
Metode LSB pada Citra Digital”, disebutkan tentang perlunya pengamanan
pengiriman pesan melalui jaringan Internet. Pada penelitian tersebut digunakan
media gambar sebagai cover. Hasil penelitian tersebut adalah sebuah aplikasi
steganografi dengan algoritma LSB Embedding, yang dapat menyembunyikan
pesan, sehingga orang lain tidak menyadari keberadaan pesan di dalam media [3].
Berbeda dengan penelitian ini adalah, pada penelitian ini pesan yang disisipkan,
sebelumnya dilakukan proses enkripsi. Hal ini dilakukan dengan tujuan untuk
meningkatkan keamanan pesan yang disisipkan.
Pada penelitian yang berjudul “Penerapan Metode Vigenere Cipher pada
Aplikasi Chat Messenger Sederhana”, disebutkan bahwa pada aplikasi chat perlu
dilakukan penyandian pesan, karena pesan yang dikirimkan dapat berupa data
penting, rahasia, atau pribadi. Pada penelitian tersebut digunakan algoritma
vigenere untuk proses penyandian pesan [4]. Beda dengan penelitian ini adalah
algoritma vigenere digunakan untuk menyandikan pesan sebelum pesan disisipkan
dalam suatu gambar.
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah : 1) Format cover image yang
digunakan yaitu *.png, 2) Metode yang digunakan untuk mengamankan pesan
adalah dengan menggunakan algoritma Vigenere Ciphe,r 3) PRNG (Pseudo
Number Random Generator) digunakan untuk membangkitkan kunci pada proses
enkripsi pesan, 4) Penyisipan informasi ke dalam sebuah gambar menggunakan
teknik Least Significant Bit (LSB).
Berdasarkan penelitian-penelitian sebelumnya yang telah dilakukan
tentang steganografi, LSB Embedding, dan algoritma Vigenere, maka pada
penelitian ini dirancang dan diimplementasikan suatu aplikasi steganografi pada
citra digital, dengan menyisipkan pesan yang terenkripsi. Aplikasi yang dibangun
menggunakan bahasa pemrograman C# .net framework 4.5 yang berfungsi untuk
menyisipkan pesan berupa file teks pada citra digital yag bertujuan utnuk
memproteksi pesan tersebut melalui media citra digital. Teknik yag digunakan
dalam implementasi adalah Vigenere Cipher, PRNG, dan LSB Embedding,
dimana pesan rahasia berupa teks disisipkan ke dalam media citra digital sehingga
keberadaan pesan tidak diketahui oleh penglihatan manusia dengan mudah.
Penelitian yang dilakukan membahas tentang steganografi LSB Embedding.
Steganografi adalah ilmu dan seni dan seni menyembunyikan pesan
rahasia di dalam pesan lain sehingga keberadaan pesan rahasia tersebut tidak
dapat diketahui. Steganografi berasal dari Bahasa Yunani, yaitu “steganos” yang
artinya “tulisan tersembunyi (covered writing)” [5]. Steganografi yang dibahas
adalah penyembunyian data di dalam citra (image). Meskipun demikian,
3
penyembunyian data dapat juga dilakukan pada wadah berupa suara digital, teks,
ataupun video. Cara untuk mengaplikasikan steganografi pada file image terdiri
dari beberapa cara yang biasa digunakan dan prinsip kerja atau algoritma yang
digunakan sama seperti pada metode steganografi pada data audio [6].
Dalam penyembunyian informasi ada beberapa kriteria yang harus
diperhatikan, yaitu : 1) Imperectibility keberadaan pesan rahasia dalam media
penampung tidak dapat dideteksi oleh inderawi. Misalnya, jika cover berupa
image, maka penyisisipan pesan membuat stego-image sukar dibedakan oleh
mata, 2) Fidelity : setelah melakukan penyisipan data rahasia, kualitas gambar
cover-image tidak jauh berubah. Hal ini menyebabkan tidak ada yang tahu bahwa
dalam gambar tersebut terdapat rahasia, 3) Recovery : data yang disembunyikan
harus dapat diungkapkan kembali. Karena tujuan dari setganografi adalah data-
hiding, maka data rahasia dalam cover-image harus dapat kembali untuk
digunakan lebih lanjut [3].
LSB (Least significant bit) adalah bagian dari barisan data biner (basis
dua) yang mempunyai nilai paling kecil. Letaknya adalah paling kanan dari
barisan bit. Sedangkan most significant bit adalah sebaliknya, yaitu angka yang
paling besar dan letaknya di sebelah paling kiri [7].
Gambar 1 Least Significant Bit (LSB) [7]
Pada Gambar 1 terlihat jelas bit-bit LSB pada 1 piksel warna, penanaman
informasi dapat dilakukan pada bit-bit tersebut.
Contoh:
Data awal, tiga piksel dari gambar 24-bit
(00100111 11101001 11001000)
(00100111 11001000 11101001)
(11001000 00100111 11101001)
Nilai biner dari karakter „A‟ adalah 10000011
Data setelah penanaman karakter „A‟
(00100111 11101000 11001000) → 100
(00100110 11001000 11101000) → 000
(11001001 00100111 11101001) → 11,
Hanya bit-bit yang digarisbawahi yang mengalami perubahan.
4
Model warna RGB merupakan gambar yang tiap pikselnya
direpresentasikan oleh kombinasi intensitas tiga buah komponen warna, yaitu Red
(R), Green (G), Blue (B). Masing-masing komponen tersebut terdiri atas 8 bit.
Sebuah warna dalam piksel gambar RGB dapat direpresentasikan dalam tiga byte
atau 24-bit. Kombinasi ketiga intensitas warna tersebut dapat menghasilkan 16
juta ( ) variasi warna [8].
Vigenere cipher menggunakan suatu kunci yang memiliki panjang
tertentu. Panjang kunci tersebut dapat lebih pendek ataupun sama dengan panjang
plaintext.
Untuk memudahkan dalam proses pengenkripsianya, maka dapat
digunakan alat bantu berupa bujur sangkar Vigenere yang dikenal juga dengan
nama tabula recta.
Gambar 2 Tabula Recta [4]
Baris pada gambar tabula recta menyatakan huruf plainteks yang akan
dienkripsi, dan kolom menyatakan huruf kunci enkripsi. Dan perpotongan antara
baris dan kolom menyatakan huruf yang sudah terenkripsi atau diistilahkan
dengan ciphertext.
Jika panjang kunci kurang dari panjang plaintext, maka kunci tersebut
akan diulang secara periodik hingga panjang kunci tersebut sama dengan panjang
plainteksnya.
Algoritma enkripsi vigenere cipher :
Ci = (Pi + Ki) mod 26
Algoritma dekripsi vigenere cipher :
Pi = (Ci – Ki) mod 26
Dimana :
Ci = nilai desimal karakter ciphertext ke-i
Pi = nilai desimal karakter plaintext ke-i
Ki = nilai desimal karakter kunci ke-i
5
Contoh 1
- Plainteks : TEKNOLOGI
- Kunci : FTI
Plainteks T E K N O L O G I
Kunci F T I F T I F T I
Cipherteks Y X S S H T T O Q
Pada Contoh 1 kata kunci FTI diulang sedemikian rupa hingga panjang
kunci sama dengan panjang plainteksnya. Kemudian setelah panjang kunci sama
dengan panjang plainteks, proses enkripsi dilakukan dengan melakukan
menggeser setiap huruf pada plainteks sesuai dengan huruf kunci bersesuaian
dengan huruf plainteks tersebut.
Vigenere Cipher yang akan dipakai dalam pada aplikasi ini adalah
vigenere cipher extended dimana pengenkripsian tidak hanya untuk huruf
alphabet tetapi termasuk juga karakter – karakter ASCII. Jadi pengenkripsian
tidak tebatas untuk 26 karakter tetapi mencapai 256 karakter.
Pseudo Random Number Generator (PRNG) adalah algoritma yang
membangkitkan deretan bilangan yang tidak benar-benar acak. Bilangan acak
dihasilkan dengan rumus-rumus matematika dan dapat berulang kembali secara
periodik. Bilangan acak banyak digunakan dalam kriptografi, misalnya untk
pembangkitan elemen kunci, pembangkitan initialization vector (IV),
pembangkitan parameter kunci di dalam sistem kriptografi kunci public, dan
sebagainya. Beberapa algoritma PRNG yang sering digunakan di antaranya
Linear Congruential Generator (LCG), Lagged Fibonacci Generator, Linier
Feedback Shift Register (LSFR), Blum Blum Shub, Fortuna, dan Mesenne
Twister [5]. Pembangkitan bilangan pseudorandom (semi acak) adalah deretan
bilangan dengan kemungkinan pengulangan yang sangat kecil atau periode
pengulangan yang sangat besar [9].
Linier Congruential Generator (LCG) adalah salah satu pembangkit
bilangan acak tertua dan sangat terkenal. Algoritma ini diciptakan oleh D.H.
Lehmer pada tahun 1951. LCG didefinisikan dalam bentuk:
yang dalam hal ini,
= bilangan acak ke-n
= bilangan acak sebelumnya
= bilangan pengali
b = bilangan penambah
m = modulus
X0 = nilai awal berupa bilangan bulat tak negatif
(a,b dan m semuanya konstanta)
Untuk memulai pembangkitan bilangan acak ini dibutuhkan semua
bilangan bulat X0, yang dijadikan sebagai seed awal (bibit pembangkitan).
Bilangan acak pertama yang dihasilkan selanjutnya menjadi bibit pembangkitan
bulat acak selanjutnya. Jumlah bilangan acak yang tidak sama satu sama lain
6
(unik) adalah m. semakin besar nilai m, semakin kecil kemungkinan akan
dihasilkan nilai sama [9].
PNG merupakan standar terbuka format imageraster yang didukung oleh
W3C dan IETF. Pada dasarnya, format PNG bukan merupakan format baru
karena telah dikembangkan pada tahun 1995 untuk mengganti format GIF. Format
ini tidak digunakan lagi secara luas oleh browser dan perangkat lunak aplikasi
pengolah gambar, sehingga dukungan terhadap format tidak begitu besar hingga
tahun 2003, di mana format PNG semakin dikenal dan dipergunakan untuk
aplikasi manipulasi gambar. PNG (Portable Network Graphics) adalah salah satu
format penyimpanan citra yang menggunakan metode pemadatan yang tidak
menghilangkan bagian dari citra tersebut (lossless compression). Format PNG
diperkenalkan untuk menggantikan format penyimpanan citra GIF. Citra dengan
format PNG mempunyai faktor kompresi yang lebih baik dibandingkan citra
dengan format GIF.
Satu fasilitas dari GIF yang tidak terdapat pada format PNG adalah
dukungan terhadap penyimpanan multi-citra untuk keperluan animasi. Untuk
keperluan pengolahan citra, format PNG dapat dijadikan alternatif selama proses
pengolahan citra, karena format ini selain tidak menghilangkan bagian dari citra
yang sedang diolah, sehingga penyimpanan berulang ulang dari citra tidak akan
menurunkan kualitas citra, juga PNG diciptakan untuk menggantikan keberadaan
GIF karena masalah lisensi. Format PNG dibuat sebagai alternatif lain dari format
GIF, dan digunakan untuk menyimpan berkas dengan kedalaman 24 bit serta
memiliki kemampuan untuk menghasilkan background transparan dengan
pinggiran yang halus. Format PNG menggunakan metode kompresi lossless untuk
menampilkan gambar 24 bit atau warna-warna. Format ini mendukung
transparansi di dalam alpha channel. Format PNG sangat baik digunakan pada
dokumen online, dan mempunyai dukungan warna yang lebih baik saat dicetak
[10].
Citra digital dengan format 24 bit warna (true color image), sebagai
contohnya PNG, memiliki susunan 3 warna dalam 1 pixel. Ketiga warna tersebut
adalah red, green, dan blue. Tiap warna berukuran 1 byte (8 bit) oleh karena itu
disebut 24 bit warna. Kapasitas maksimal pesan yang dapat disisipkan ke dalam
gambar menggunakan metode LSB dapat dihitung menggunakan rumus seperti
persamaan 1 [3].
(1)
Dalam hal ini :
K : Kapasitas bit maksimal pesan yang dapat disisipkan dalam gambar.
P : Panjang gambar dalam pixel.
L : Lebar gambar dalam pixel.
3 : Konstanta yang menunjukkan jumlah warna dalam 1 pixel. 1 pixel
terdapat 3 warna.
8 : Konstanta yang menunjukkan jumlah bit dalam 1 byte.
7
Contoh penyisipan pesan pada gambar dengan panjang 400px dan lebar 255px
menggunakan persamaan 1, sebagai berikut.
K = (P x L) x 3 bit
K = 400 x 255 x 3 bit
K = 90000 x 3 bit
K = 270000 bit
Untuk mendapatkan nilai dalam satuan byte, maka 270000/8 = 33750 byte.
Bedasarkan perhitungan tersebut menunjukkan jumlah maksimal kapasitas
pesan yang dpaat disisipka dalam gambar berukuran 400px x 255px adalah
sebanyak 270.000 bit atau dalam satuan byte adalah 33.750 byte.
3. Metode dan Perancangan Sistem
Penelitian yang dilakukan, diselesaikan melalui tahapann penelitian yang
terbagi dalam empat tahapan, yaitu: (1) Analisis kebutuhan dan studi literatur, (2)
Perancangan sistem, (3) Implementasi sistem dan pengujian sistem serta analisa
hasil pengujian, (4) Penulisan laporan hasil penelitian.
Gambar 3 Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian pada Gambar 3 dapat dijelaskan sebagai berikut.
Tahap pertama: analisis kebutuhan dan studi literatur. Analisis kebutuhan adalah
menganalisis kebutuhan pengguna yang muncul disebabkan karena permasalahan
yang ada yaitu kebutuhan pengguna dalam mengamankan data file dan literatur
yang terkait dengan proses embedding dan extracting tehadap data file pada cover
image, menggunakan metode vigenere, pseudorandom, dan LSB Embedding ;
Tahap kedua: perancangan sistem yang meliputi perancangan proses embedding
dan exctracting pada sistem steganografi yang dibangun; Tahap ketiga:
implementasi sistem, yaitu mengimplementasikan tahapan penelitian pertama dan
kedua ke dalam sebuah program, dengan membuat aplikasi/program sesuai
kebutuhan sistem berdasarkan perancangan sistem yang telah dilakukan. Misalnya
8
aplikasi dapat menyembunyikan pesan rahasia yang disisipkan pada citra dengan
menggunakan metode vigenere, pseudorandom, dan LSB; dan Tahap keempat :
Pengujian sistem dan analisis hasil pengujian, yaitu dilakukan pengujian terhadap
aplikasi steganografi yang dibangun, dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh
encoding dan decoding pada proses yang berjalan di sistem.
Pada tahap ini, dilakukan perancangan proses sistem embedding dan
extracting pada data file yang menerapkan teknik LSB Embedding untuk
digunakan didalam aplikasi. Sistem terdiri dari dua proses, yaitu proses enkripsi
dan proses dekripsi menggunakan algoritma Vigenere Cipher. Perancangan
program yang digunakan dapat dilihat di flowchart pada Gambar 4 sebagai
berikut.
Gambar 4 Proses Perancangan Aplikasi yang Digunakan
Proses dimulai dari input pesan, kemudian pesan dienkripsi dengan
menggunakan vigenere cipher. Untuk selanjutnya kunci (password) dimasukkan,
kunci diproses untuk dibangkitkan menggunakan Pseudorandom. Pesan yang
telah dienkripsi dan kunci yang diacak akan melalui proses Exclusive-OR dan
merubah dari ASCII ke biner. Pada embedding proses penyisipan dilakukan
dengan cara menyisipkan tiap bit pesan kedalam tiap pixel dalam gambar. Hasil
dari proses embedding adalah stego image (gambar yang telah disisipi dengan
pesan). Untuk proses selnajutnya adalah proses extracting. Dimana pada proses
ini terjadi proses pembangkitan kunci dengan pseudorandom dan proses dekripsi
dengan menggunakan vigenere cipher, setelah melalui kedua proses tersebut maka
pesan yang sebelumnya disisipkan dalam gambar bisa diambil dengan melalui
proses exracting. Dan hasil dari proses extracting adalah pesan utuh sama halnya
dengan pesan yang belum disisipkan dalam gambar.
Proses penyembunyian pesan ke dalam file gambar (.PNG) dalam sistem
pada Gambar 5, dijelaskan sebagai berikut :
1. Input gambar, password, dan pesan yang akan dienkripsi
9
2. Proses enkripsi pesan dengan menggunakan algoritma Vigenere Cipher.
3. Pesan dienkripsi dengan cara mengubah file dari ASCII ke biner.
4. Generate password dengan mengunakan metode Pseudo Random Number
Generator.
5. Sisipkan setiap bit pesan yang telah dienkripsi kemudian disisipkan ke
dalam gambar (.PNG) dengan menggunakan metode LSB Embedding.
6. Memutuskan jika semua pixel gambar telah disisipi maka akan lanjut ke
proses selanjutnya, tetapi jika penyisipan belum penuh maka akan kembali
ke proses sebelumnya yaitu penyisipan pesan.
7. Menghasilkan Stego Image.
Gambar 5 Proses Embedding Data
Data dalam Sistem
Gambar 6 Proses Extracting Data
Data dalam Sistem
Proses pengambilan pesan data dari dalam file gambar (.PNG) secara
umum pada Gambar 6 dijelaskan sebagai berikut :
1. Input Stego Image (.PNG) dan password.
2. Generate password dengan menggunakan metode Pseudo Random
Number Generator.
10
3. Proses Extracting dengan cara mengambil Stego image dan membaca tiap
bit pesan di LSB dari tiap komponen warna dari gambar yang digunakan
untuk menyisipkan pesan.
4. Memutuskan jika bit pesan terbaca semua maka akan lanjut ke proses
selanjutnya tetapi jika tidak maka akan kembali ke proses sebelumnya
sehingga bit pesan dapat terbaca semua.
5. Mengubah pesan yang telah dienkripsi menjadi biner dan dikembalikan ke
ASCII.
6. Proses dekripsi pesan menggunakan algoritma Vigenere Cipher untuk
mendekripsikan pesan yang disisipkan dalam gambar.
7. Menghasilkan pesan yang sama dengan aslinya.
4. Hasil dan Pembahasan
Aplikasi yang dibangun adalah aplikasi steganografi yang dapat
menyamarkan file text (.txt) dalam file image (.png), yang terdiri atas dua proses
yaitu, proses embedding dan proses extracting. Hasil implementasi sistem
bedasarkan perancangan yang telah dilakukan, dijelaskan sebagai berikut.
Aplikasi yang dihasilkan dalam penelitian ini, dibangun menggunakan .Net
Framework. .Net Framework library digunakan untuk memanipulasi citra digital.
.Net Framework memiliki sebuah namespace System.Drawing, yang di
dalamnya berisi kumpulan class yang digunakan untuk melakukan manipulasi
gambar. Class Bitmap dapat digunakan untuk membuat, membaca, dan
memanipulasi gambar warna 24 bit, sebagai contoh adalah file gambar dengan
format PNG, dengan cara mengakses data piksel yang ada didalamnya.
Penggunaan class Bitmap ini memberikan keuntungan yaitu kompatibiltas
program dengan sistem operasi Windows. Program yang ditulis dengan
menggunakan .Net Framework, berjalan pada software environment (bukan
hardware environment), yang dikenal dengan Common Language Runtime (CLR),
yang disebut dengan application virtual machine. CLR menyediakan layanan
seperti keamanan, pengaturan alokasi memori, dan exception handling.
Gambar 7 Antarmuka Proses Embedding
11
Gambar 7 menunjukkan tampilan antarmuka aplikasi untuk proses
embedding. Ada lima langkah yang harus dilakukan user dalam proses
embedding: 1) memilih cover image, dengan memilih button cover file, user dapat
memilih file image berformat .png; 2) memilih file/pesan yang ingin dirahasiakan
berupa file text, dengan memilih button message file; 3) user memasukkan
password pada field key; 4) proses selanjutnya yaitu, user memilih tombol hide
message untuk melakukan proses embedding; 5) setelah melakukan proses
embedding, maka user tinggal memilih button save stego image untuk menyimpan
hasil dari proses embedding, user memilih direktori tempat penyimpanan image
yang telah disisipkan file/pesan, hingga ditampilkan message box save, kemudian
pilih button ok untuk menutup message box, dan proses embedding selesai.
Kode Program 1 Perintah Enkripsi Vigenere Cipher Extended
1 public static byte[] Encrypt(byte[] data, byte[] key)
2 {
3 key = ExpandKey(key, data.Length);
4 List<byte> result = new List<byte>();
5 int keyIndex = 0;
6 foreach (byte M in data)
7 {
8 byte C = (byte)((M + key[keyIndex]) % 256);
9 result.Add(C);
10 keyIndex++;
11 }
Kode program 1 merupakan perintah yang digunakan untuk melakukan
proses enkripsi citra digital. Algoritma enkripsi yang digunakan adalah Vigenere
Cipher Extended. Penggunaan mod 256 adalah kode ASCII, karena untuk
memenuhi karakter lowercase, uppercase, tanda baca & simbol (perintah pada
baris 8).
Kode Program 2 Perintah Untuk Membangkitkan Kunci Pada Proses Enkripsi
1 private byte Xn, a, c, m;
2
3 public LCG(byte seed)
4 {
5 Xn = seed;
6 a = 12;
7 c = 19;
8 m = byte.MaxValue;
9 }
10
11 public byte Next()
12 {
13 Xn = (byte)(((a * Xn) + c) % m);
14 return Xn;
15 }
Kode program 2 merupakan perintah yang digunakan membangkitkan
kunci pada waktu proses enkripsi pesan. Tiap bilangan merupakan hasil proses
pseudorandom dengan menggunakan rumus Linear Congruential Generator
(perintah pada baris 13-14). Rumus ini menggunakan tiga konstanta, yaitu a=12,
c=19, dan m =255 (perintah pada baris 6-8), dan nilai awal yang digunakan
disimpan dalam variabel Xn (perintah pada baris 5).
12
Kode Program 3 Perintah Untuk Proses PRNG
Kode Program 3 merupakan perintah untuk proses terjadinya
pseudorandom. Langkah yang dilakukan dengan perintah pada baris 1 adalah
melakukan proses Exclusive-OR modulasi antara class LCG dengan class
Vigenere (perintah pada baris 2-5) setelah melalui proses Exclusive-OR maka ke
proses selanjutnya yaitu proses Embedding.
Kode Program 4 Perintah Untuk Proses Embedding
Kode program 4 merupakan perintah untuk menyisipkan bit pesan ke
dalam byte image. Langkah yang dilakukan dengan perintah pada baris 1 adalah
mengubah nilai byte ke dalam bentuk binary. Sebagai contoh, untuk byte dengan
nilai 5 akan menjadi “00000101”. Kemudian perintah pada baris 2 digunakan
untuk mengubah string binary ke dalam bentuk array karakter. Perintah pada
baris 3 digunakan untuk mengganti array indeks ke 7 (bit indeks LSB) dengan bit
pesan pada variabel p. Perintah pada baris ke 4 digunakan untuk mengembalikan
array yang telah “disisipi” ke dalam bentuk string binary, untuk kemudian
disimpan kembali dalam cover.
Gambar 8 Antarmuka Proses Extracting
Pada Gambar 8 menunjukkan tampilan antarmuka proses extracting. Ada
lima langkah yang harus dilakukan user dalam proses extract: 1) memilih cover
image yang telah di-embbed dengan memilih button cover; 2) memasukkan
password pada field key; 3) selanjutnya pilih button extract message untuk proses
extracting, setelah melalui proses extracting, data yang telah disisipkan
sebelumnya ditampilkan kembali pada bagian data grid view; 4) selanjutnya user
dapat memilih lokasi dimana ingin menyimpan file hasil ektraksi dengan memilih
1 byte seed = XORModulasi.XOR(initialKey);
2 byte[] keySequence1 = LCG.GenerateSequence(seed, fileName.Length);
3 var cipherFileName = Vigenere.Encrypt(fileName, keySequence1);
4 byte[] keySequence2 = LCG.GenerateSequence(seed, fileContent.Length);
5 var cipherContent = Vigenere.Encrypt(fileContent, keySequence2);
1 string binary = Convert.ToString(current, 2).PadLeft(8, '0');
2 char[] arrayBit = binary.ToCharArray();
3 arrayBit[7] = p;
4 binary = new string(arrayBit);
13
button save message file. Message box image saved ditampilkan kemudian pilih
button done untuk menutup message box, dan proses extract selesai. Ketika proses
ekstraksi selesai dijalankan, maka akan ditampilkan lama waktu yang digunakan
untuk proses extracting.
Kode Program 5 Perintah Untuk Proses Extracting
Kode Program 5 menjelaskan proses ektraksi nilai LSB dari byte warna.
Perintah pada baris 1 digunakan untuk menyimpan byte warna pada variabel b.
Variabel b diubah dalam bentuk string binary. Kemudian perintah pada baris 2
digunakan untuk membaca nilai paling akhir (LSB), yaitu pada indeks ke 7.
Kode Program 6 Perintah Dekripsi Vigenere Cipher Extended
1 public static byte[] Decrypt(byte[] data, byte[] key)
2 {
3 key = ExpandKey(key, data.Length);
4 List<byte> result = new List<byte>();
5 int keyIndex = 0;
6 foreach (byte M in data)
7 {
8 byte K = key[keyIndex];
9 if (K <= M)
10 {
11 byte C = (byte)((M - K) % 256);
12 result.Add(C);
13 }
14 }
Kode program 6 merupakan perintah yang digunakan untuk melakukan
proses dekripsi citra digital. Algoritma dekripsi yang digunakan adalah Vigenere
Cipher Extended. Penggunaan mod 256 adalah kode ASCII, karena untuk
memenuhi karakter lowercase, uppercase, tanda baca & simbol (perintah pada
baris 11).
Pengujian terhadap sistem steganografi yang dibangun dilakukan dengan
tujuan untuk melihat apakah sistem telah memenuhi konsep steganografi dengan
metode vigenere cipher, PRNG, dan LSB embedding, terkait pengaruh kualitas
file image, keamanan dan keutuhan file data. Pengujian sistem dilakukan dengan
dengan karakteristik spesifikasi komputer, yang terlihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Spesifikasi Komputer
Sistem Operasi Microsoft Windows 7 32-bit (x82)
Prosesor Intel® Core™ i3-2350M, 2.30GHz
RAM 4 GB
Harddisk 500 GB
Kecepatan Harddisk 5400 rpm
VGA AMD Radeon™ HD 6470M 1GB
C# 2012 .net 4 Miicrosoft Visual Studio 2012
Pengujian Integritas Pesan (Pengujian 1), dilakukan dengan cara
menghitung nilai hash/checksum dari pesan sebelum disisipkan dengan pesan
setelah proses ekstraksi. Pesan dinyatakan utuh jika memiliki nilai yang sama.
Perhitungan hash dilakukan dengan metode algoritma SHA256 [10]. Hasil
pengujian 1 dapat dilihat pada Tabel 2.
1 string binary = Convert.ToString(b, 2);
2 return binary[7];
14
Tabel 2 Hasil Pengujian Integritas Pesan
No File Nilai Hash sebelum
disisipkan
Nilai Hash setelah
diekstrak
Kesimpulan
1 Message1.txt 55b17c982c4ca26c
27bb7e1d9f47c5bb
eb211322cb18281
1adf12928ba092eac
55b17c982c4ca26c
27bb7e1d9f47c5bb
eb211322cb18281
1adf12928ba092eac
File Utuh
2 Message2.txt 67e23752084794a
3caf837c7c1dc3f3e
36ee4da05ba496d
afec32786506ff60b
67e23752084794a
3caf837c7c1dc3f3e
36ee4da05ba496d
afec32786506ff60b
File Utuh
3 Message3.txt 8fc5da55bd64b297
f981205dfada5b68
126b8e30f5896078
6cbfbc168983d1a7
8fc5da55bd64b297
f981205dfada5b68
126b8e30f5896078
6cbfbc168983d1a7
File Utuh
4 Message4.txt 70cbc4722fb6691c
2cbbcbc52b85d640
0a018835d6115b21
66cf113ad3af4090
70cbc4722fb6691c
2cbbcbc52b85d640
0a018835d6115b21
66cf113ad3af4090
File Utuh
Berdasarkan hasil pengujian 1 pada Tabel 2, dapat disimpulkan bahwa
aplikasi steganografi yang dibangun berhasil menyisipkan pesan dan
mengeksraksi pesan tanpa menyebabkan perubahan/kerusakan pada pesan. Dalam
hal ini pengujian aplikasi telah memenuhi kriteria steganografi yaitu Recovery
(data yang disembunyikan harus dapat diungkapkan kembali untuk digunakan
lebih lanjut).
Pengujian Pengaruh Dimensi Gambar Terhadap Waktu Proses
(Pengujian 2), dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh dimensi
gambar terhadap waktu proses. Pengujian 2 dilakukan dengan menggunakan
gambar yang sama dengan dimensi yang berbeda (otomatis size berbeda), dan teks
yang sama dengan panjang 1024 karakter (1024 byte) Hasil pengujian dapat
dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Hasil Rata-Rata Pengujian Pengaruh Dimensi Gambar Terhadap Waktu Proses
No Gambar Ukuran
File
Dimensi Teks Embedding
(detik)
Extracting
(detik)
1 Lena128x128.png 48 KB 128x128 1024 bytes 0.055003 0.019001
2 Lena256x256.png 184 KB 256x256 1024 bytes 0.17901 0.065004
3 Lena512x512.png 669 KB 512x512 1024 bytes 0.70504 0.252014
4 Lena768x768.png 980 KB 768x768 1024 bytes 1.557089 0.563032
Kesimpulan dari hasil pengujian 2 adalah dimensi gambar mempengaruhi
waktu proses. Semakin kecil ukuran dimensi gambar, semakin cepat waktu
proses.
Pengujian Perubahan Piksel (Pengujian 3), dilakukan dengan cara
membandingkan susunan piksel pada gambar sebelum dan sesudah proses
embedding. Semakin kecil angka perubahan, semakin mirip gambar akhir dengan
gambar awal. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.
15
Tabel 4 Hasil Pengujian Perubahan Piksel
Panjang
Pesan
File Dimensi Jumlah Piksel
Berbeda
Prosentase
Perubahan
128 byte lena.png 1024x1024 289 pixel 0,03 %
256 byte lena.png 1024x1024 530 pixel 0.05 %
512 byte lena.png 1024x1024 1013 pixel 0,09 %
1024 byte lena.png 1024x1024 1975 pixel 1,89 %
Berdasarkan hasil pengujian 3 pada Tabel 4, disimpulkan bahwa jumlah
piksel yang berbeda bertambah sesuai dengan panjang pesan. Prosentase
perubahan dihitung berdasarkan jumlah perbedaan piksel dibagi jumlah piksel
dikali 100 persen.
Pengujian Kapasitas Maksimal Pesan Dapat Disisipkan Dala Gambar
(Pengujian 4), dilakukan dengan menggunakan Persamaan 1.
(1)
Dalam hal ini :
K : Kapasitas bit maksimal pesan yang dapat disisipkan dalam gambar.
P : Panjang gambar dalam pixel.
L : Lebar gambar dalam pixel.
3 : Konstanta yang menunjukkan jumlah warna dalam 1 pixel. 1 pixel
terdapat 3 warna.
8 : Konstanta yang menunjukkan jumlah bit dalam 1 byte.
Pengujian pertama dilakukan pada gambar dengan panjang 128px dan
lebar 128px, dan digunakan Persamaan 1 untuk menghitung kapasitas maksimal
pesan yang dapat disisipkan dalam gambar. Proses perhitungan sebagai berikut.
Berdasarkan perhitungan tersebut menunjukkan jumlah maksimal
kapasitas pesan yang dapat disisipkan dalam gambar berukuran 128px x 128px
adalah sebanyak 6.144 byte.
16
Pengujian kedua dilakukan pada gambar dengan panjang 512px dan lebar
512px, dan dapat digunakan persamaan 1 untuk menghitung kapasitas maksimal
pesan yang dapat disisipkan pada gambar. Proses perhitungan sebagai berikut.
Berdasarkan perhitungan tersebut menunjukkan jumlah maksimal
kapasitas pesan yang dapat disisipkan dalam gambar berukuran 512px x 512px
adalah sebanyak 32.768 byte.
Bedasarkan hasil dua pengujian pada Pengujian 4, disimpulkan bahwa
semakin besar jumlah pixel pada sebuah gambar, akan semakin banyak jumlah
byte pesan yang dapat disisipkan.
Pengujian Perbandingan Visual Gambar Sebelum dan Sesudah Proses
Embedding (Pengujian 5), dilakukan dengan cara menunjukkan file gambar
(cover) sebelum dan sesudah proses embedding kepada 30 responden. Cover
image menggunakan dimensi 512x512 berformat PNG, file data yang disisipkan
1024 karakter (1024 byte). Kepada responden ditanyakan “Pada Pengujian
Gambar terkait dengan proses embedding apakah ada perbedaan antara gambar A
dan B secara kasat mata?”. Gambar A adalah gambar sebelum disisipi file data,
gambar B adalah gambar yang telah disisipi file data. Hasil pengujian ditunjukkan
pada Tabel 5.
Tabel 5 Hasil Pengujian Visual
No Gambar A Gambar B Hash Checksum (MD5) Perbedaan
Piksel Responden
Hash A Hash B
1. 541fb5f7
be643675
9db3a924
9c89cfa6
3a982d3a
b343c79f
8e4c8bdb
a9c63ed8
2,970 Tidak Ada
Perbedaan
17
2.
5349f01d
482c876a
02be0aa3
851b1fa7
b3d2bd3f
054f7b7d
c050cee7
d39a0695
2,971 Tidak Ada
Perbedaan
3.
44db09bb
3cd77688
20b71095
18729763
fb5956ef
60f9b262
232ec8fa
056f8ebc
2,964 Tidak Ada
Perbedaan
4.
e8c7d444
6e9c5802
289ea691
5c3ab576
2e41622d
210f28a3
ef14872e
ce8ab749
1,720 Tidak Ada
Perbedaan
5.
afee8a2d
921448d7
bfb0238b
39f79ede
e7a83302
63ba0ee9
5ba6ca2a
e9bb5d26
2,952 Tidak Ada
Perbedaan
6.
11145f1f
8d0c9221
8aca7693
8739fc86
b8a5550a
1e3d04c9
e407ec65
5a9da08e
2,945 Tidak Ada
Perbedaan
7.
ab9bfe26
a41a55c5
f9aa15f7
c004558e
a18046f7
fc0140b2
d7082a79
9373e90c
2,946 Tidak Ada
Perbedaan
18
8.
e5df45ec
38cc7be0
3bbbb1d6
e2daa4fc
b0ccd1c5
f16b5645
8be4a06a
ee71aeb4
2,976 Tidak Ada
Perbedaan
Tabel 5 menunjukkan informasi pengujian 5, disimpulkan bahwa aplikasi
berhasil mempertahankan bentuk visual dari file image, terbukti dari hasil
kuisioner yang menyatakan bahwa tidak ada perbedaan antar kedua gambar dan
tidak mengalami perubahan yang cukup signifikan secara visual. Dalam hal ini
pengujian aplikasi telah memenuhi kriteria steganografi yaitu Imperecbility ( tidak
dapat dibedakan secara kasat mata ) dan Fidelity ( kualitas cover-image tidak jauh
berbeda dengan stego-image ). Perhitungan checksum dilakukan dengan
menggunakan algoritma MD5 [11]. Perbedaan nilai hash terjadi karena pada
proses enkripsi, terdapat proses embedding kunci.
5. Simpulan
Berdasarkan penelitian, pengujian dan analisis terhadap sistem, maka
dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: (1) Sistem steganografi yang dibangun
dengan metode Vigenere Cipher, PRNG, dan LSB Embedding, dapat melakukan
penyisipan (embedding)/pengambilan (extracting) data file, dan cover image
berformat PNG; (2) Berdasarkan hasil pengujian integritas pesan, pesan sebelum
disisipkan dan setelah disisipkan tidak mengalami perubahan, jika nilai hash
dinyatakan sama; (3) Dimensi gambar yang berbeda mempengaruhi kecepatan
proses penyisipan dan jumlah piksel yang berbeda bertambah sesuai dengan
panjang pesan; (4) Berdasarkan pengujian kapasitas maksimal pesan yang dapat
disisipkan dalam gambar, semakin besar jumlah pixel pada gambar akan
menambah jumlah kapasitas byte pesan yang akan disisipkan pada gambar; (5)
Berdasarkan hasil pengujian visual terhadap gambar sebelum dan sesudah proses
embedding, gambar tidak mengalami perubahan secara signifikan secara visual.
Saran pengembangan yang dapat diberikan untuk penelitian lebih lanjut adalah
sebagai berikut: (1) Data yang telah disisipkan dapat dikembangkan tidak hanya
dalam bentuk teks, namun juga data gambar atau audio; (2) Media cover image
yang digunakan tidak hanya yang berformat PNG, tetapi format yang lain; (3)
Metode Vigenere Cipher, PRNG, LSB Embedding dapat diterapkan pada media
selain citra digital; (4) File Stego Image tahan terhadap serangan manipulasi data
(cropping, compression, rotating). (5) Dilakukan perbandingan ukuran image
antara aplikasi steganografi yang menggunakan Pseudo Random Number
Generator dengan aplikasi steganografi yang tidak menggunakan Pseudo Random
Number Generator.
19
6. Daftar Pustaka
[1]. Edisuryana, Isnanto, & Somantri, 2013, Aplikasi Steganografi pada Citra
Berformat Bitmap Dengan Menggunakan Metode End of File, Karya
Ilmiah, Semarang : Universitas Diponegoro.
[2]. Sridevi, Damodaram, & Narasiham, 2009, Efficient Method of Audio
Steganography by Modified LSB Algorithm and Strong Encryption Key
with Enhanced Security, Jurnal, Hyderabad : Department of Computer
Science and Engineering-JNTUH.
[3]. Alatas, Putri, 2009, Implementasi Teknik Steganografi Dengan Metode
LSB Pada Citra Digital, Tugas Akhir, Jakarta: Teknik Informatika
Universitas Gunadarma.
[4]. Caksono, Nur Adi Susliawan Dwi, 2010, Penerapan Metode Vigenere
Cipher pada Aplikasi Chat Messenger Sederhana, Makalah, Bandung:
Program Studi Teknik Informatika Institut Teknologi Bandung.
[5]. Munir, Rinaldi, 2006, Kriptografi, Steganografi, dan Watermarking,
Bandung: Institut Teknologi Bandung.
[6]. Arubusman, Yusrian Roman, 2007, Audio Steganografi, Tugas Akhir,
Jakarta: Teknik Informatika Universitas Gunadarma.
[7]. Utomo, Tri Prasetyo, 2012, Steganografi Gambar Dengan Metode Least
Significant Bit Untuk Proteksi Komunikasi Pada Media Online, Jurnal,
Bandung: Jurusan Teknik Informatika UIN Sunan Gunung Djati.
[8]. Susanti, Irena, 2007, Penerapan Steganografi Gambar Pada Least
Significant Bit (LSB) dengan penggunaan PRNG (Pseudo Random
Number Generator), Skripsi, Bogor: Departemen Ilmu Komputer Institut
Pertanian Bogor.
[9]. Susanto, Agus, 2006, Studi Dan Implementasi Steganografi Pada Berkas
MIDI, Jurnal, Bandung:Program Studi Teknik Informatika Institut
Teknologi Bandung.
[10]. W3C, 2003. Portable Network Graphics (PNG) Specification (Second
Edition). http://www.w3.org/TR/PNG/#11IHDR. Diakses pada tanggal
10 April 2015.
[11]. Shafiq, S., Khiyal, M. S. H., & Khan, A. Development of Mechanism of
Integrity in M-Commerce Using Joint Signature Scheme.
[12]. Rivest, R., 1992, The MD5 Message-Digest Algorithm.
