ANALISIS KETAHANAN METODE STEGANOGRAFI ADVANCE LEAST SIGNIFICANT BIT PADA DOMAIN TRANSFORMASI WAVELET DENGAN MENGGUNAKAN HSI COLOUR MODEL DAN RS STEGANALYSIS
KOMPETENSI KOMPUTASI
SKRIPSI
I WAYAN AGUS WIRAYASA NIM. 1008605060
JURUSAN ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN 2014
ANALISIS KETAHANAN METODE STEGANOGRAFI ADVANCE LEAST SIGNIFICANT BIT PADA DOMAIN TRANSFORMASI WAVELET DENGAN MENGGUNAKAN HSI COLOUR MODEL DAN RS STEGANALYSIS
KOMPETENSI KOMPUTASI [SKRIPSI] Sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana
Tulisan ini merupakan hasil penelitian yang belum pernah dipublikasikan
I WAYAN AGUS WIRAYASA NIM. 1008605060
Pembimbing I
Pembimbing II
I Gede Santi Astawa, S.T., M.Cs.
I Made Widhi Wirawan, S.Si., M.Cs.
NIP. 198012062006041003
NIP. 197511052005011004
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR Judul
: Analisis Ketahanan Metode Steganografi Advance Least Significant Bit pada Domain Transformasi Wavelet dengan Menggunakan HSI Colour Model dan RS Steganalysis
Kompotensi
: Komputasi
Nama
: I Wayan Agus Wirayasa
Nim
: 1008605060
Tanggal Disetujui
: 01/10/2014
Disetujui oleh :
Pembimbing I
Pembimbing II
I Gede Santi Astawa, S.T., M.Cs. NIP. 198012062006041003
I Made Widhi Wirawan, S.Si., M.Cs. NIP.197511052005011004
Mengetahui, Komisi Seminar dan Tugas Akhir Jurusan Ilmu Komputer FMIPA UNUD Ketua,
Ida Bagus Gede Dwidasmara, S.Kom., M.Cs. NIP.198503152010121007
Judul
: Analisis Ketahanan Metode Steganografi Advance Least Significant Bit pada Domain Transformasi Wavelet dengan Menggunakan HSI Colour Model dan RS Steganalysis
Nama
: I Wayan Agus Wirayasa (NIM. 1008605060)
Pembimbing : 1. I Gede Santi Astawa, S.T., M.Cs. 2. I Made Widhi Wirawan, S.Si., M.Cs. ABSTRAK Steganografi merupakan salah satu metode yang digunakan untuk melindungi keamanan data. Dengan semakin berkembangnya teknologi, semakin banyak pula tindak kejahatan yang berbasiskan teknologi muncul seperti penyadapan dan perusakan data. Oleh karena itu diperlukan proteksi untuk keamanan data dengan mengembangkan metode steganografi yang mampu memberikan perlindungan lebih pada keamanan data. Advance Least Significant Bit merupakan salah satu metode steganografi yang memungkinkan untuk menyisipkan banyak pesan pada sebuah cover image. Sedangkan Transformasi Wavelet adalah salah satu metode transformasi yang banyak dimanfaatkan dalam steganografi untuk meningkatkan keamanan stego image. Dengan dipadukannya metode Advance Least Significant Bit dan Transformasi Wavelet maka dihasilkan sebuah sistem steganografi yang aman dalam menjaga keamanan data. Dari hasil pengujian yang dilakukan, didapatkan stego image yang mirip dengan cover imagenya dengan nilai PSNR diatas 40 dB dan nilai SSIM diatas 0,7. Pengujian ketahanan stego image menggunakan metode Steganalysis yaitu dengan HSI Colour Model memberikan pendeteksian yang rendah dengan ratarata 5 gambar dideteksi adanya pesan dari keseluruhan pengujian dan pendeteksian dengan RS Steganalysis hanya mampu mendeteksi rata-rata satu hingga dua persen kemungkinan panjang pesan pada stego image. Kata kunci : Steganografi, Advance Least Significant Bit, Transformasi Wavelet, Cover Image, Stego Image, Steganalysis, HSI Colour Model, RS Steganalysis
Title
: Steganography Resistance Analysis Method of Advance Least Significant Bit on Domain of Wavelet Transformation by Using HSI Colour Model and RS Steganalysis
Name
: I Wayan Agus Wirayasa (NIM. 1008605060)
Supervisors
: 1. I Gede Santi Astawa, S.T., M.Cs. 2. I Made Widhi Wirawan, S.Si., M.Cs. ABSTRACT
Steganography is one of the methods used to protect data security. By the development of technology, the more technology-based crimes occur such as wiretapping and destruction of data. It is therefore necessary for the protection of data security by developing a steganographic method which is able to provide more protection to data security. Advance Least Significant Bit is one of the steganographic methods that enables us to insert a lot of messages in a cover image. While the wavelet transformation is one of the transformation methods which widely used in steganography, to improve the security of stego images. By the integration of Advance Least Significant Bit method and Wavelet transformation then it was produced a secure steganographic system in maintaining the security of data. From the results of testing that has been done, it was obtained a stego image which similar to the cover image with values of PSNR above 40 dB and SSIM values above 0.7. Tests on the resistance of the stego image was performed by using Steganalysis methods, namely the HSI Colour Model which provided a low detection with an average of 5 images to detect the presence of an overall testing, and the detection of the RS Steganalysis was only able to detect an average of one to two percent probability of long-messages on the the stego image. Keywords
:
Steganografi,
Advance
Least
Significant
Bit,
Wavelet
Transformation, Cover Image, Stego Image, Steganalysis, HSI Colour Model, RS Steganalysis
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan karunia-Nya tugas akhir yang berjudul “Analisis Ketahanan Metode Steganografi Advance Least Significant Bit pada Domain Transformasi Wavelet dengan Menggunakan HSI Colour Model dan RS Steganalysis” dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak I Gede Santi Astawa, S.T., M.Cs. dan Bapak I Made Widhi Wirawan, S.Si., M.Cs. karena telah meluangkan waktu untuk mengoreksi serta memberikan saran selama penyusunan tugas akhir. 2. Bapak-bapak dan ibu-ibu dosen di Jurusan Ilmu Komputer yang telah meluangkan waktu turut memberikan saran dan masukan dalam penyusunan tugas akhir ini. 3. Komisi Seminar dan Tugas Akhir Jurusan Ilmu Komputer FMIPA UNUD, yang telah memberikan petunjuk dalam penyusunan penelitian tugas akhir. 4. Keluarga yang telah memberi masukan dan dukungan dalam penyusunan penelitian tugas akhir ini. 5. Teman-teman baik dari dalam maupun luar lingkungan Universitas Udayana yang telah memberikan dukungan moral dalam penyelesaian penelitian tugas akhir ini. 6. Semua pihak yang telah memberi dukungan sehingga laporan ini dapat diselesaikan sesuai dengan waktu yang ditentukan. Penulis berharap tugas akhir ini mampu memberikan inspirasi kepada pembaca dan menemukan ide-ide baru yang dapat dibuat menjadi topik penelitian selanjutnya. Bukit Jimbaran, September 2014
Penulis
vi
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ................................................................................................ i LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ...................................................... iii ABSTRAK ......................................................................................................... iv ABSTRACT ........................................................................................................ v KATA PENGANTAR ........................................................................................ vi DAFTAR ISI ..................................................................................................... vii DAFTAR TABEL .............................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xii BAB I
PENDAHULUAN .............................................................................. 1
1.1.
Latar Belakang ................................................................................... 1
1.2.
Rumusan Masalah .............................................................................. 2
1.3.
Batasan Masalah ................................................................................. 3
1.4.
Tujuan Penelitian ................................................................................ 4
1.5.
Manfaat Penelitian .............................................................................. 4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 5
2.1.
Tinjauan Studi .................................................................................... 5
2.2.
Steganografi pada Citra Digital ........................................................... 6
2.3.
Advance Least Significant Bit ............................................................. 6
2.4.
Discrete Wavelet Transform ............................................................... 8
2.4.1
Wavelet dan Fungsi Penskalaan .................................................... 10
2.4.2
Transformasi Wavelet 2D ............................................................. 11
2.5.
Steganalysis ...................................................................................... 13
2.6.
HSI Colour Model Steganalysis ........................................................ 14
2.7.
RS Steganalysis ................................................................................ 16
2.8.
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) .................................................. 20
2.9.
Structured SIMilarity (SSIM) ........................................................... 22
BAB III
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM ................................. 24 vii
viii
3.1.
Kebutuhan Fungsional ...................................................................... 24
3.1.1.
Transformasi Wavelet Diskrit ....................................................... 24
3.1.2.
Penyisipan Pesan .......................................................................... 24
3.1.3.
Rekonstruksi Cover image ............................................................ 25
3.2.
Desain Penelitian .............................................................................. 25
3.3.
Metode yang digunakan .................................................................... 30
3.4.
Uji Coba dan Evaluasi ...................................................................... 33
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 36
4.1.
Perubahan Nilai Piksel pada Cover image ......................................... 36
4.2.
Transformasi Wavelet Diskrit ........................................................... 37
4.3.
Penyisipan dan Pengembalian Pesan ................................................. 37
4.4.
Analisis Perhitungan Nilai PSNR...................................................... 38
4.5.
Analisis Perhitungan SSIM ............................................................... 39
4.6.
Analisis Steganalysis dengan HSI Colour Model .............................. 40
4.7.
Analisis RS Steganalysis ................................................................... 42
4.5.
Aplikasi Sederhana ........................................................................... 45
4.6.
Pembahasan ...................................................................................... 51
4.8
Pembahasan Steganografi tanpa Transformasi .................................. 52
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 54
5.1.
Kesimpulan ...................................................................................... 54
5.2.
Saran ................................................................................................ 55
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 56
DAFTAR TABEL Tabel
Halaman
3.1 : Tabel analisis nilai PSNR ..................................................................... 34 3.2 : Tabel analisis nilai SSIM ...................................................................... 34 3.3 : Tabel analisis serangan steganalysis HSI Colour Model ....................... 35 3.4 : Tabel analisis serangan RS Steganalysis ............................................... 35 4.1 : Nilai rata-rata PSNR dari keseluruhan penyisipan................................. 38 4.2 : Nilai rata-rata SSIM dari semua penyisipan. ......................................... 40 4.3 : Jumlah gambar yang dicurigai mengandung pesan ............................... 41 4.4 : Rata-rata nilai pendeteksian kemungkinan pesan dengan RS Steganalysis ......................................................................................................... 42 4.5 : Perbandingan antara Steganografi pada domain LSB dan domain transformasi (Kumar, 2013) .............................................................. 52
ix
DAFTAR GAMBAR Gambar
Halaman
2.1 : Flowchart penyisipan bit pesan Advance Least Significant Bit (Kekre, 2012) .................................................................................................. 7 2.2 : Contoh hasil transformasi wavelet pada citra .......................................... 9 2.3 : Contoh citra 1 dimensi............................................................................ 9 2.4 : Hasil proses transformasi perataan dan pengurangan dari gambar 2.3. .. 10 2.5 : Proses rekonstruksi terhadap gambar 2.4 .............................................. 10 2.6 : Transformasi wavelet 2D 1 level (Putra, 2010) ..................................... 12 2.7 : Hasil transformasi wavelet 2D 1 level (Putra, 2010) ............................. 12 2.8 : Hasil dekomposisi perataan dan pengurangan pada citra 2D, (a) citra asli ,(b) hasil dekomposisi dalam arah baris ,(c) hasil dekomposisi dalam arah kolom (citra hasil dekomposisi)................................................. 13 2.9 : (a) RGB cover image, (b) RGB stego image, (c) HSI cover image, (d) HSI stego image (Thiyagarajan et al, 2011) ...................................... 15 2.10 : Diagram RS (Fridrich) ........................................................................ 18 2.11 : (a) citra awal (cover image), (b) citra akhir (stego image) ................... 21 3.1 : Rancangan menu pada aplikasi ............................................................. 26 3.2 : Rancangan tampilan Encode Message .................................................. 26 3.3. Rancangan tampilan decode message .................................................... 27 3.4 : Rancangan tampilan PSNR & SSIM ..................................................... 28 3.5 : Rancangan tampilan Histogram ............................................................ 28 3.6 : Rancangan tampilan awal steganalysis ................................................. 29 3.7 : Rancangan tampilan HSI Colour Model................................................ 29 3.8 : Rancangan tampilan RS Steganalysis ................................................... 30 3.9 : Proses penyisipan pesan ....................................................................... 31 3.10 : Proses pengembalian pesan ................................................................ 33 4.1 : Contoh hasil transformasi DWT 2D levet 1 .......................................... 37 4.2 : Grafik jumlah data pendeteksian kecurigaan danya pesan dengan HSI Colour Model ................................................................................... 41 x
xi
4.3 : Grafik pendeteksian kemungkinan panjang pesan pada stego image (kasus 5% penyisipan) ...................................................................... 44 4.4 : Grafik pendeteksian kemungkinan panjang pesan pada stego image (kasus 10% penyisipan) .................................................................... 44 4.5 : Grafik pendeteksian kemungkinan panjang pesan pada stego image (kasus 10% penyisipan) .................................................................... 45 4.6 : Tampilan awal aplikasi Steganografi .................................................... 46 4.7 : Tampilan menu Encode Message.......................................................... 47 4.8 : Tampilan menu Decode Message ......................................................... 47 4.9 : Tampilan menu PSNR & SSIM ............................................................ 48 4.10 : Tampilan menu Histogram ................................................................. 49 4.11 : Tampilan awal aplikasi Steganalysis ................................................... 49 4.12 : Tampilan menu Steganalysis HSI Colour Model ................................. 50 4.13 : Tampilan menu Steganalysis RS Steganalysis ..................................... 50
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Hasil analisa stego image secara visual dengan menggunakan perubahan nilai piksel cara ke-1, ke-2 dan ke-3 2. Hasil nilai PSNR dari masing-masing pengujian 3. Hasil nilai SSIM dari masing-masing pengujian 4. Hasil pengujian ketahanan stego image dengan menggunakan HSI Colour Model 5. Hasil nilai pendeteksian kemungkinan panjang pesan menggunakan RS Steganalysis
xii
