ANALISIS KUALITAS JARINGAN WIRELESS SENSOR NETWORK MENGGUNAKAN ALGORITMA ENKRIPSI BC3

Jurnal Elektronik Nasional Teknologi dan Ilmu Komputer (JENTIK)

ANALISIS KUALITAS JARINGAN WIRELESS SENSOR NETWORK MENGGUNAKAN ALGORITMA ENKRIPSI BC3 Noor Hasanah Ananda1, Dodon Turianto Nugrahadi2, Radityo Adi Nugroho3 1,2,3Prodi

Ilmu Komputer FMIPA ULM Jl. A. Yani Km36 Banjarbaru, Kalimantan selatan Email:[email protected]

Abstract Wireless Sensor Network (WSN) is a collection of sensor nodes scattered in a particular area and communicate with each other on every sensor nodes are connected in a wireless network and do not use the cable. BC3 algorithm encryption is a symmetric cryptographic algorithm that used for securing data and can encrypt and decrypting data just using only one key. This study aims to find out the influence of BC3 algorithm on the quality of the network in the wireless sensor network. The Success implementation of the BC3 algorithm in the network quality wireless sensor network measured by a comparison of sensor nodes with encryption algorithms BC3 and the sensor nodes without encryption algorithm BC3. The effect on the quality of the algorithm BC3 network WSN, this study were divided into four sides and the result is a quality network of all data packets in accordance with the standard version of the siphon, the delay obtained ranged between 4 ms to 5 ms, The delay Results from all data packets is belong to very good category. The packet loss value of all data packets are also entered into the category of very good, the obtained packet loss value is 0%. The value of all the throughput data packets is obtained by the range of values between 80 bytes/sec to 92 bytes/sec. Keyword

: Wireless Sensor Network, Enkripsi BC3, Kualitas Jaringan Abstrak

Wireless Sensor Network (WSN) merupakan kumpulan node sensor yang tersebar disuatu area tertentu dan saling berkomunikasi pada tiap-tiap node sensor yang terhubung dalam satu jaringan nirkabel dan tidak menggunakan kabel. Algoritma enkripsi BC 3 adalah algoritma kriptografi simetri yang digunakan untuk mengamankan data dan dapat mengenkripsi serta mengdekripsi data dengan hanya menggunakan satu kunci. Pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui cara pengaruh algoritma BC3 terhadap kualitas jaringan pada wireless sensor network. Keberhasilan implementasi algoritma BC3 dalam mengukur kualitas jaringan wireless sensor network diukur dari perbandingan antara node sensor dengan algoritma enkripsi BC3 dan node sensor tanpa algoritma enkripsi BC3. Pengaruh algoritma BC3 terhadap kualitas jaringan WSN dalam penelitian ini dibagi menjadi

Sistem Keamanan Data WSN menggunakan Algoritma Enkripsi BC3 (Noor Hasanah Ananda) | 1


empat sisi dan hasilnya adalah kualitas jaringan dari semua paket data sesuai dengan standar versi TIPHON, nilai delay yang diperoleh bekisar antara nilai 4 ms sampai 5 ms. Hasil delay semua paket data masuk dalam kategori sangat bagus. Nilai packet loss semua paket data juga masuk kedalam kategori sangat bagus nilai packet loss yang didapat adalah 0%. Nilai througput semua paket data yang didapat lumayan besar yaitu kisaran nilai antara 80 byte/sec sampai 92 byte/sec. Kata kunci : Wireless Sensor Network, Enkripsi BC3, Kualitas Jaringan 1. PENDAHULUAN Saat ini sensor banyak digunakan untuk memonitor suatu keadaan atau peristiwa yang sedang terjadi dan keluaran dari sensor tersebut berupa data. Data yang didapat dari sensor tergantung dari jenis sensor itu sendiri. Wireless sensor network (WSN) merupakan kumpulan node sensor yang tersebar di suatu area tertentu dalam jaringan nirkabel. Tiap node sensor memiliki kemampuan untuk penginderaan, mengumpulkan data dan berkomunikasi dengan node sensor lainnya didalam satu jaringan. Wireless sensor network diimplementasikan diberbagai aplikasi seperti aplikasi untuk industri, ilmu pengetahuan, transportasi, infrastruktur dan keamanan. Pada sensor network, sensor memonitor perubahan parameter atau nilai-nilai tertentu sesuai dengan fungsi sensor tersebut. Dan parameter atau nilai-nilai yang diambil oleh sensor melalui jaringan wireless merupakan sebuah informasi [1]. Informasi tadi akan di transfer dalam komunikasi yang terhubung antar sensor node yang satu dengan yang lainnya atau komunikasi antara sensor node ke server. Mikrokontroller merupakan sebuah device yang digunakan dalam device WSN. Program yang akan dimasukkan kedalam mikrokontroller tersebut kemungkinan akan mempengaruhi kinerja dari mikrokontroller dari sisi pengolahan data maupun dari sisi kualitas jaringan saat sensor node WSN saling berkomunikasi. Algoritma Enkripsi BC3 adalah algoritma kriptografi simetri yang dapat mengamankan data dan dapat mengenkripsi serta mengdekripsi data. Algoritma Enkripsi BC3 dirancang agar mampu bertahan dalam menghadapi berbagai analisis sandi seperti analisis sandi linear, diferensial, impossible differential attack, linear hull, interpolation attack, algebraic attack, related-key attack, slide attack, dan square attack [2]. 2. METODE PENELITIAN Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah Quasi Eksperimental. Pada penelitian ini terdapat dua kondisi untuk topologi single hop untuk pengujian, pertama adalah kondisi topologi single hop yang tidak diimplementasikan keamanan dengan algoritma enkripsi BC3 sedangkan kondisi kedua adalah kondisi topologi single hop yang diimplementasikan keamanan dengan algoritma enkripsi BC3. Variabel yang akan diukur pada eksperimental ini adalah keamanan data meliputi keberhasilan enkripsi dan dekripsi data saat data ditranmisi, serta pengukuran delay tranmisi, packet loss dan Delay.



3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Implementasi Enkripsi dan Dekripsi Implementasi enkripsi pada penelitian ini diterapkan pada rangkaian node, lebih tepatnya pada mikrokontrollernya yaitu Wemos D1. Algoritma enkripsi yang digunakan adalah algoritma BC3. Sedangkan untuk mendekripsi data suhu dilakukan pada server. Proses enkripsi dan dekripsi data suhu dijelaskan dengan activity diagram yang terlihat pada gambar 1.

Gambar 1. Activity Diagram Enkripsi dan Dekripsi Data Suhu Sumber : Sistem Keamanan Data Wireless Sensor Network menggunakan Algoritma Enkripsi BC3. 2017

Data yang akan dienkripsi adalah data dari nilai output sensor DHT11 berupa nilai suhu. Setelah itu data suhu tadi akan di konversi dalam bentuk hexa. Kemudian mikrokontroller akan mengirim request ke server untuk meminta data waktu sekarang dalam format UNIX melalui protokol HTTP dan method GET. Data waktu dengan format UNIX akan digunakan untuk membangkitkan kunci dengan melakukan hashing. Output dari hashing tersebut adalah kunci BC3 sebesar 128 bit. Seperti yang sudah dijelaskan pada bagian analisis bahwa algoritma enkripsi BC3 dalam penelitian ini dijadikan sebagai library. Library yang berisi program algoritma enkripsi BC3 akan di include ke dalam program yang diupload pada rangkaian node yang memiliki program enkripsi. Tahap proses enkripsi data



dengan algoritma enkripsi BC3 ditunjukkan pada gambar 2. Input data dalam program enkripsi adalah output dari sensor DHT11 yaitu nilai suhu dan nilai kelembapan dengan variabel XL dan XR yang dikonversi dalam bentuk hexadecimal. Membuat kunci utama BC3 dengan menggunakan algoritma hashing SHA-1. Proses selanjutnya adalah variabel XL yaitu nilai suhu dan variabel XR yaitu nilai kelembapan dioperasikan dengan operator logika XOR dengan kunci BC3. Output akhirnya adalah berupa chiper text. Variabel YL adalah chiper text dari XL. yaitu nilai suhu dan variabel YR adalah chiper text dari XR yaitu nilai kelembapan.

Gambar 2. Alur Enkripsi BC3 Sumber : Sistem Keamanan Data Wireless Sensor Network menggunakan Algoritma Enkripsi BC3. 2017

Output program yang dimasukkan kedalam mikrokontroller dengan program enkripsi dapat dilihat dengan dua cara yang pertama pada serial monitor Arduino IDE dan yang kedua adalah dengan aplikasi web dengan menggunakan browser server. Pada serial monitor IDE output yang tampil adalah kunci awal, hash kunci, kunci BC3, data suhu yang dikirim dari client, data enkripsi, dan keterangan waktu dengan format UNIX. Selama mikrokontroller masih dalam satu jaringan dengan server data tersebut akan selalu dikirim dan disimpan kedalam database server. Data yang sudah masuk kedalam database server akan ditampilkan pada aplikasi web pada server dengan menggunakan browser. Pada halaman browser terdapat table dengan data keterangan waktu, data suhu yang dikirim oleh client, data enkripsi dan hasil dekripsi data suhu.



Gambar 3. Output program pada serial monitor Arduino IDE Sumber : Sistem Keamanan Data Wireless Sensor Network menggunakan Algoritma Enkripsi BC3. 2017

Proses dekripsi data pada penelitian ini dilakukan pada server. Data yang dikirim dari client di kirim ke server melalui wireless dan tersimpan ke dalam database. Dekripsi data suhu menggunakan aplikasi dekripsi pada server, data enkripsi yang masuk pada database server akan dieksekusi oleh aplikasi dekripsi server. Data yang masuk pada database berupa data yang sudah dienkripsi dan output dekripsi dapat dilihat menggunakan aplikasi web dengan menggunakan halaman browser pada server.

Gambar 4. Susunan Alur Dekripsi Data Sumber : Sistem Keamanan Data Wireless Sensor Network menggunakan Algoritma Enkripsi BC3. 2017

Susunan alur dekripsi data pada clietn terlihat pada gambar 4. Dan alur algoritma BC3 untuk dekripsi data di tunjukkan pada gambar 5. Proses dekripsinya dimulai dari proses chipher text dari nilai suhu dan nilai kelembapan yang ditandai variabel YL=XL untuk suhu dan variabel YR=XR untuk kelembapan. Nilai suhu dan nilai kelembapan dioperasikan dengan logika XOR menggunakan urutan kunci yang terbalik. Urutan kunci yang terbalik adalah urutan kunci dalam proses enkripsi. Hasil yang didapatkan adalah plain text hexadecimal kemudian dikonversi kembali dalal bentuk string decimal yaitu nilai sebenarnya suhu dan Sistem Keamanan Data WSN menggunakan Algoritma Enkripsi BC3 (Noor Hasanah Ananda) | 5


nilai sebenarnya kelembapan. Output dekripsi data dapat dilihat diaplikasi web dengan menggunakan browser pada server yang terlihat pada gambar 6.

Gambar 5. Alur Dekripsi Algoritma BC3

Sumber : Sistem Keamanan Data Wireless Sensor Network menggunakan Algoritma Enkripsi BC3. 2017

Gambar 6. Output data pada aplikasi web pada server dengan menggunakan browser Sumber : Sistem Keamanan Data Wireless Sensor Network menggunakan Algoritma Enkripsi BC3. 2017



3.2 Pembuktian data enkripsi dengan algoritma BC3 Untuk menguji keamanan data dalam penelitian ini dengan mengukur keberhasilan enkripsi dan dekripsi data dengan Network Analyzer Tools. Tools yang digunakan adalah Wireshark. Saat pertukaran data terjadi antara client dan server dengan interface wireshark dapat dilihat pada gambar 7. Dan pada table 1 adalah detail pertukaran data antara client dan server. Jumlah data yang masuk pada database yang terlihat pada halaman browser server adalah sekitar 187 data dengan enkripsi selama 30 menit. Keberhasilan algoritma BC3 untuk mengenkripsi data dapat dilihat pada gambar 8 dengan menggunakan filter protokol http pada wireshark.

Gambar 7. Hasil sniffing data dengan wireshark


Tabel 1. Detail pertukaran data antara client dan server No.

Length

Time delta from previous displayed frame

HTTP

214

0

HTTP

267

0.005187

Time

Source

Destination

Protocol

39

10.351.560

192.168.0.104

192.168.0.101

40

10.356.747

192.168.0.101

192.168.0.104

Info

GET //bc3_server/time.php HTTP/1.1 HTTP/1.1 200 OK (text/html) POST /bc3_server/receiver.php HTTP/1.1 (application/x-www-form-urlencoded) 51

10.395.352

192.168.0.104

192.168.0.101

HTTP

96

0.038605

53

10.405.976

192.168.0.101

192.168.0.104

HTTP

257

0.010624

77

15.768.179

192.168.0.103

192.168.0.101

HTTP

214

5.362.203.000

78

15.772.663

192.168.0.101

192.168.0.103

HTTP

267

0.004484

HTTP/1.1 200 OK (text/html) GET //bc3_server/time.php HTTP/1.1 HTTP/1.1 200 OK (text/html) POST /bc3_server/receiver.php HTTP/1.1 (application/x-www-form-urlencoded) 89

15.815.227

192.168.0.103

192.168.0.101

HTTP

113

0.042564

91

15.832.531

192.168.0.101

192.168.0.103

HTTP

257

0.017304

106

20.697.796

192.168.0.104

192.168.0.101

HTTP

214

4.865.265.000

HTTP/1.1 200 OK (text/html) GET //bc3_server/time.php HTTP/1.1


Jurnal Elektronik Nasional Teknologi dan Ilmu Komputer (JENTIK) HTTP/1.1 200 OK (text/html) 107

20.702.374

192.168.0.101

192.168.0.104

HTTP

267

0.004578 POST /bc3_server/receiver.php HTTP/1.1 (application/x-www-form-urlencoded)

118

20.735.234

192.168.0.104

192.168.0.101

HTTP

96

0.03286

120

20.743.272

192.168.0.101

192.168.0.104

HTTP

257

0.008038

141

26.128.260

192.168.0.103

192.168.0.101

HTTP

214

5.384.988.000

142

26.133.156

192.168.0.101

192.168.0.103

HTTP

267

0.004896


26.175.072

192.168.0.103

192.168.0.101

HTTP

113

0.041916

155

26.191.363

192.168.0.101

192.168.0.103

HTTP

257

0.016291

171

31.639.667

192.168.0.104

192.168.0.101

HTTP

214

5.448.304.000

172

31.644.464

192.168.0.101

192.168.0.104

HTTP

267

0.004797


31.685.145

192.168.0.104

192.168.0.101

HTTP

96

0.040681

185

31.693.009

192.168.0.101

192.168.0.104

HTTP

257

0.007864

191

37.372.579

192.168.0.103

192.168.0.101

HTTP

214

5.679.570.000

192

37.377.326

192.168.0.101

192.168.0.103

HTTP

267

0.004747


37.475.752

192.168.0.103

192.168.0.101

HTTP

113

0.098426

201

37.487.113

192.168.0.101

192.168.0.103

HTTP

257

0.011361

HTTP/1.1 200 OK (text/html)

Gambar 8. Output Data Enkripsi dengan Wireshark




Terlihat pada gambar 8 data suhu yang dikirim adalah 25, hasil enkripsi dari nilai 25 berjumlah 16 bit yaitu 418D5083:45A41087, jam yang dari server dengan format UNIX yaitu 1483428500 dan status 1 maksudnya status 1 disini adalah data tersebut data dari client yang memiliki program enkripsi pada mikrokontrollernya. 3.3

Pengaruh algoritma Enkripsi BC3 terhadap kualitas jaringan

Mikrokontroller pada salah satu rangkaian node yang memiliki program enkripsi akan di analisa kualitas jaringannya saat komunikasi antara rangkaian node sebagai client dengan server. Kualitas jaringan dalam penelitian ini diukur dari delay, packet loss dan througput. Delay adalah waktu tunda suatu paket data yang di akibatkan oleh proses tranmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya. Titik-titik yang dilewati oleh paket data berupa perangkat jaringan seperti router atau modem [3]. Rumus untuk menghitung delay dalam sebuah jaringan adalah

...(1) Untuk mengukur delay dibutuhkan waktu pengiriman data dan jumlah data yang dikirim. waktu pengiriman data sebesar 1837,801 sec dan jumlah data yang dikirim adalah sebesar 9490. Sesuai dengan rumus pengukuran delay tadi maka hasilnya adalah sebesar 0.193 detik dan di konversi menjadi 193 ms. Jadi ditarik kesimpulan bahwa ukuran delay dalam penelitian ini adalah sedang. Delay = 1837,801 = 0.193 detik = 193 ms 9490 Throughput adalah ukuran dari kecepatan dimana sebuah paket data dapat dikirim melewati jaringan dalam bit per second [3]. Rumus untuk mengukur throughput adalah sebagai berikut :

…(2) Nilai throughput diperoleh dari hasil antara jumlah data yang dikirim per waktu pengiriman data dan hasilnya adalah 1144,297 bytes/sec. Throughput = 2102990 = 1144,297 bytes/sec 1837,801 Packet loss juga akan diukur dalam penelitian ini. Satuan yang digunakan untuk mengukur packet loss sebuah jaringan adalah dalam bentuk persen. Mengukur banyaknya paket yang hilang saat proses tranmisi data juga penting dalam sebuah jaringan. Rumus untuk mengukur nilai packet loss adalah



…(3) Sesuai dengan rumus, maka nilai packet captured dan nilai packet display adalah sama yaitu 9490. Sesuai dengan perhuitungan packet loss maka hasilnya adalah 0%. Dapat ditarik kesimpulan bahwa kategori packet loss dalam penelitian ini adalah sangat bagus. Packet Loss = (9490 – 9490) = 0% 9490 3.4 Perbandingan kualitas jaringan antara client dengan enkripsi dan lient tanpa enkripsi Hasil perbandingan kualitas jaringan antara server dan client dinilai dari 4 sisi yaitu paket data pertama dari client dengan enkripsi sebagai tempat asal dan server sebagai tempat tujuan, paket data kedua dari server sebagai tempat asal dan client dengan enkripsi sebagai tempat tujuan, Paket ketiga dari client tanpa enkripsi sebagai tempat asal dan server sebagai tempat tujuan dan Paket keempat dari server sebagai tempat asal dan client tanpa enkripsi sebagai tempat tujuan. Perbandingan kualitas jaringan dari masing-masing tempat asal dan tempat tujuan akan ditunjukkan pada tabel 2. Tabel 2. Kualitas Jaringan pada client Lama Jumlah Paket Delay Packet Pengamatan Paket data Loss diterima Paket data pertama dari client dengan enkripsi sebagai tempat asal dan server sebagai tempat tujuan Paket data kedua dari server sebagai tempat asal dan client dengan sebagai

Through put

1815,129 sec

1683

167293

4,32

0%

92,16

1815,121 sec

1460

149224

4,98

0%

82,81



tempat tujuan Paket ketiga dari client tanpa enkripsi sebagai tempat asal dan server sebagai tempat tujuan Paket keempat dari server sebagai tempat asal dan client tanpa enkripsi sebagai tempat tujuan

1820,438 sec

1710

166074

4,25

0%

91,22

1820,429 sec

1486

150628

4,89

0%

82,74

Kualitas jaringan dari semua paket data sesuai dengan standar versi TIPHON, nilai delay yang diperoleh bekisar antara nilai 4 ms sampai 5 ms. Hasil delay semua paket data masuk dalam kategori sangat bagus. Nilai packet loss semua paket data juga masuk kedalam kategori sangat bagus nilai packet loss yang didapat adalah 0%. Nilai througput semua paket data yang didapat lumayan besar yaitu kisaran nilai antara 80 byte/sec sampai 92 byte/sec. 4. SIMPULAN Dari penelitian yang sudah dilakukan, maka kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut: a. Algoritma BC3 dapat mengenkripsi data dengan cara membuat algoritma BC3 dalam bentuk library dan diimplementasikannya pada mikrokontroller dan dibuktikan dengan menggunakan sniffing tool yaitu wireshark. b. Hasil pengamatan kualitas jaringan antara server dan client menggunakan wireshark, nilai troughput adalah sebesar 617.925 byte/sec menunjukkan bahwa besaran jumlah data yang dikirim adalah lumayan besar. Ssedangkan nilai delay hasil pengamatan masuk dalam kategori bagus sesuai dengan versi TIPHON dan hasil pengamatan untuk packet loss masuk dalam kategori sangat bagus dengan hasil 0%. c. Hasil perbandingan kualitas jaringan antara server dan client dinilai dari 4 sisi yaitu paket data pertama dari client dengan enkripsi sebagai tempat asal dan server sebagai tempat tujuan, paket data kedua dari server sebagai tempat asal dan client dengan enkripsi sebagai tempat tujuan, Paket ketiga Sistem Keamanan Data WSN menggunakan Algoritma Enkripsi BC3 (Noor Hasanah Ananda) | 11


dari client tanpa enkripsi sebagai tempat asal dan server sebagai tempat tujuan dan Paket keempat dari server sebagai tempat asal dan client tanpa enkripsi sebagai tempat tujuan. d. Kualitas jaringan dari semua paket data sesuai dengan standar versi TIPHON, nilai delay yang diperoleh bekisar antara nilai 4 ms sampai 5 ms. Hasil delay semua paket data masuk dalam kategori sangat bagus. Nilai packet loss semua paket data juga masuk kedalam kategori sangat bagus nilai packet loss yang didapat adalah 0%. Nilai througput semua paket data yang didapat lumayan besar yaitu kisaran nilai antara 80 byte/sec sampai 92 byte/sec. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4]

Al-Sakib, K Pathan, Hyung, Woo Lee, Choong, Seon Hong. Kyung Hee, “Security in Wireless Sensor Network : Issues and Challenges”, University dan Hanshin University of Korea, 2006. Sutikno, Sarwono, Putra, Septafiansyah, “Trend Secure Hardware (Sebuah Survey Riset”, KNIF, 2015. Putri, Wijaya, Ependi, “Analisa Quality of Service (QoS) Jaringan Internet pada SMK Negeri 4 Palembang”, 2012. Ananda, Noor Hasanah, “Sistem Keamanan Data Wireless Sensor Network menggunakan Algoritma Enkripsi BC3 ”,Skripsi Program Studi Ilmu Komputer, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru, 2017.


ANALISIS KUALITAS JARINGAN WIRELESS SENSOR NETWORK MENGGUNAKAN ALGORITMA ENKRIPSI BC3

Recommend Documents