BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Penelitian Terdahulu Berdasarkan penelitian penulis, kriptografi yang sudah
ada adalah aplikasi kriptografi yang menggunakan bahasa java. Dengan demikian penulis ingin mengembangkan aplikasi kriptografi ini menggunakan bahasa pemrograman VB.NET. Konsep kriptografi sendiri telah lama digunakan oleh manusia walau masih sangat sederhana. Prinsip-prinsip yang mendasari kriptografi yakni:
Confidelity (kerahasiaan) yaitu layanan agar isi pesan yang dikirimkan tetap rahasia dan tidak diketahui oleh pihak lain (kecuali pihak pengirim, pihak penerima / pihak-pihak memiliki ijin). Umumnya hal ini dilakukan dengan cara membuat suatu algoritma matematis yang mampu mengubah data hingga menjadi sulit untuk dibaca dan dipahami.
Data integrity (keutuhan data) yaitu layanan yang mampu mengenali/mendeteksi adanya manipulasi (penghapusan, pengubahan atau penambahan) data yang tidak sah (oleh pihak lain).
Authentication
(keotentikan)
yaitu
layanan
yang
berhubungan dengan identifikasi. Baik otentikasi pihak-pihak 7
8
yang terlibat dalam pengiriman data maupun otentikasi keaslian data/informasi.
Non-repudiation (anti-penyangkalan) yaitu layanan yang dapat mencegah suatu pihak untuk menyangkal aksi yang dilakukan sebelumnya (menyangkal bahwa pesan tersebut berasal dirinya).
Berbeda dengan kriptografi klasik yang menitikberatkan kekuatan pada kerahasiaan algoritma yang digunakan (yang artinya apabila algoritma yang digunakan telah diketahui maka pesan sudah jelas "bocor" dan dapat diketahui isinya oleh siapa saja yang mengetahui
algoritma
tersebut),
kriptografi
modern
lebih
menitikberatkan pada kerahasiaan kunci yang digunakan pada algoritma tersebut (oleh pemakainya) sehingga algoritma tersebut dapat saja disebarkan ke kalangan masyarakat tanpa takut kehilangan kerahasiaan bagi para pemakainya. Dengan demikian maka penulis ingin menggabungkan beberapa algoritma guna untuk meningkatkan keamanan data maupun aplikasi. Dalam teknik kriptografi ada beberapa istilah- istilah yang digugnakan, seperti berikut : Plaintext (M) adalah pesan yang hendak dikirimkan (berisi data asli). Ciphertext
(C)
adalah pesan ter-enkrip (tersandi) yang
merupakan hasil enkripsi. Enkripsi (fungsi E) adalah proses pengubahan plaintext menjadi ciphertext.
9
Dekripsi (fungsi D) adalah kebalikan dari enkripsi yakni mengubah ciphertext menjadi plaintext, sehingga berupa data awal/asli. Kunci adalah suatu bilangan yang dirahasiakan yang digunakan dalam proses enkripsi dan dekripsi.
Kriptografi itu sendiri terdiri dari dua proses utama yakni proses enkripsi dan proses dekripsi. Seperti yang telah dijelaskan di atas, proses enkripsi mengubah plaintext menjadi ciphertext (dengan menggunakan kunci tertentu) sehingga isi informasi pada pesan tersebut sukar dimengerti. plaintext
ciphertext
plaintext
enkripsi
Kunci enkripsi
dekripsi
Kunci dekripsi
Ganbar 2.1 Diagram proses enkripsi dan dekripsi Peranan kunci sangatlah penting dalam proses enkripsi dan dekripsi (di samping pula algoritma yang digunakan) sehingga
kerahasiaannya
sangatlah
penting,
apabila
kerahasiaannya terbongkar, maka isi dari pesan dapat diketahui.
10
Secara
matematis,
proses
enkripsi
merupakan
pengoperasian fungsi E (enkripsi) menggunakan e (kunci enkripsi) pada M (plaintext) sehingga dihasilkan C (ciphertext), notasinya : Ee(M) – C Sedangkan
untuk
proses
dekripsi,
merupakan
pengoperasian fungsi D (dekripsi) menggunakan d (kunci dekripsi) pada C (ciphertext) sehingga dihasilkan M (plaintext), notasinya : Dd(C) = M Sehingga dari dua hubungan diatas berlaku : Dd(Ee(M)) = M
11
2.2
Landasan Teori 2.2.1 Pengertian Kriptografi Cryptography adalah “crypto” yaitu rahasia dan graphy adalah tulisan, berarti Kriptografi adalah suatu tulisan yang bersifat rahasia agar rahasia tersebut tetap aman dan tidak mudah dibaca. Sedangkan cryptanalysis adalah seni dan ilmu untuk
memecahkan
ciphertext
tanpa
bantuan
kunci.
Cryptology adalah ilmu yang mempelajari Kriptografi dan cryptanalysis.(Munir,2005)[1]
Kriptografi
[2]
adalah ilmu dan seni untuk menjaga
pesan agar tetap aman. (Cryptograpgy is the art and science of keeping messages secure). Sedang orang yang melakukan kriptografi sering dinamakan cryptographers. Suatu proses yang dilakukan untuk mengamankan sebuah pesan biasa menjadi pesan tersmbunyi adalah enkripsi. Algoritma untuk menjadikan (cryptographic algorithm) pesan tersebut disebut dengan cipher. Sedang proses yang dilakukan untuk mengubah pesan tersembunyi menjadi pesan biasa adalah disebut dekripsi.
12
2.2.2 Kosep Dasar Embidding Dasar dari embidding pesan rahasia dalam gambar digital adalah dengan menyatukan pesan tersebut dalam suatu bit rendah (least significant bit) pada data pixel yang menyusun suatu file gambar 24 bit BMP. Pesan rahasisa yang disisipkan dalam gambar di sini dilakukan dengan teknik 4-Least Significant Bit Encoding yaitu dengan cara menyisipkannya pada bit rendah atau bit yang paling kanan (LSB) pada data pixel yang menyusun file tersebut. Pada berkas bitmap 24 bit, setiap pixel (titik) pada gambar tersebut terdiri dari susunan tiga warna merah, hijau dan biru (RGB) yang masing-masing disusun oleh bilangan 8 bit (byte) dari 0 sampai 255 atau dengan format biner 00000000 sampai 11111111.(Irianto,2004)
[3]
Dengan demikian, pada setiap pixel berkas bitmap 24 bit kita dapat menyisipkan 3 bit data. Sehingga tidak menimbulkan kecurigaan pada pihak lawan, steganografi telah ada sejak sebelum masehi dan kini seiring dengan kemajuan teknologi jaringan serta perkembangan dari teknologi digital, steganografi banyak dimanfaatkan untuk mengirim pesan melalui jaringan Internet tanpa diketahui orang lain dengan menggunakan media digital berupa file gambar. Proses embedding pesan rahasia dalam sistem steganografi
pada
dasarnya
dilakukan
dengan
13
mengidentifikasi media covernya yaitu redundant bit yang mana dapat dimodifikasi tanpa merusak integritas dari medium itu sendiri.
Proses embedding akan menghasilkan suatu medium stego dengan penggantian bit-bit redundant dengan data dari pesan rahasia tersebut. Teknik steganografi dapat digunakan untuk menyembunyikan data dalam digital dengan sedikit atau tanpa terasa adanya perubahan yang tampak pada gambar tersebut dan dapat dieksploitasi untuk mengeksport pesan rahasia. Berkaitan dengan bahasan tersebut penulis tertarik untuk membuat aplikasi steganografi, yang bertujuan untuk dapat menyembunyikan pesan sehingga terjaga kerahasiaannya.
Dalam penulisan laporan ini sistem yang akan dibuat yaitu mengintegrasikan antara metode 4 Least Significant Bit Encoding dengan Visual Cryotography. Yang membedakan adalah dalam sistem ini akan ditambahkan metode Visual Cryptography yang merupakan salah satu perluasan dari secret sharing yang diimplementasikan untuk suatu citra. Seperti halnya teknik kriptografi yang lain, visual kriptografi memiliki
persyaratan
confidentiality,
data
integrity,
authentication dan non-repudiation. Di mana sebuah data gambar atau citra dienkripsi dengan suatu cara menjadi
14
sejumlah gambar sehingga data hanya dapat didekripsi dengan penggabungan sejumlah gambar tersebut dengan tujuan menambah tingkat keamanan pada suatu pesan.
2.2.3 Metode 4-Least Significant Bit Encoding
Metode 4-Least Significant Bit hampir sama dengan metode Least Significant Bit, yang membedakan adalah bit yang diganti pada suatu byte media adalah sebanyak empat bit. Pembagian bit pada metode 4-LSB seperti terlihat pada Gambar 1 di bawah ini, empat buah bit sebelah kanan merupakan empat buah bit yang nantinya akan digantikan dengan empat buah bit dari pesan [1].
Gambar 2.2 Pembagian Bit pada Metode 4-LSB Proses
penyembunyian
gambar
dalam
gambar
menggunakan metode 4-LSB adalah sebagai berikut : 1. Konversikan secret image menjadi binary bit. 2. Geser secret image sebanyak 4-bit ke kanan. 3. Konversikan cover image menjadi binary bit. 4. Ubah 4-bit terakhir dengan nilai 0.
15
5. Kemudian gunakan operasi OR untuk menggabungkan antara cover image dengan secret image. Sedangkan proses untuk merekonstruksi secret image adalah sebagai berikut: 1. Ambil 4-bit terakhir dari stego image. 2. Geser ke kiri sebayak 4-bit. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 2.3 di bawah ini
Gambar 2.3 Metode 4-LSB secara grafikal
16
Gambar 2.4 Diagram Blok Penyembunyian Gambar 2.2.4 Pembangkit Bilangan Acak Semu
Pseudorandom Number Generator (PNRG) atau pembangkit bilangan acak semu adalah sebuah algoritma yang membangkitkan sebuah deret bilangan yang tidak benar-benar acak. Keluaran dari pembangkit bilangan acak semu hanya mendekati beberapa dari sifat-sifat yang dimiliki bilangan acak. Walaupun bilangan yang benar-benar acak hanya dapat dibangkitkan oleh perangkat keras pembangkit bilangan acak, bukannya oleh perangkat lunak komputer, akan tetapi bilangan acak semu banyak digunakan dalam beberapa bidang seperti untuk simulasi dalam ilmu fisika, matematik, biologi dan sebagainya, dan juga merupakan hal yang sangat penting dalam dunia kriptografi. Beberapa algoritma enkripsi baik yang simetris maupun nirsimetris
17
memerlukan bilangan acak sebagai parameter masukannya seperti parameter kunci pada algoritma kunci publik dan pembangkitan initialization vector (IV) pada algoritma kunci-simetri.
Walaupun
terlihat
sederhana
untuk
mendapatkan bilangan acak, tetapi diperlukan analisis matematika yang teliti untuk membangkitkan bilangan seacak mungkin. 2.2.5 Algoritma CR4
RC4 merupakan salah satu jenis cipher aliran (stream cipher), didesain oleh Ron Rivest di Laboratorium RSA (RSA Data Security Inc.) pada tahun 1987. Cipher RC4 merupakan teknik enkripsi yang dapat dijalankan dengan panjang kunci yang variabel dan memproses data dalam ukuran byte. Algoritma RC4 adalah sebagai berikut : 1. Inisialisasi larik S sehingga S0 = 0, S1 = 1, …, S255 = 255. Dalam notasi algoritmik, langkah 1 ditulis sebagai berikut: for i ← 0 to 255 do S[i] ← i end for
2. Jika panjang kunci U < 256, lakukan padding yaitu penambahan byte semu sehingga panjang kunci menjadi
18
256 byte. Misalnya U = ”abcde” yang hanya terdiri dari 5
byte
(5huruf),
penambahan
byte
maka (huruf)
lakukan semu,
padding misalnya
dengan U
=
“abcdeabcdeabcdea..” sampai panjang U mencapai 256 byte.
3. Lakukan permutasi terhadap nilai-nilai didalam larik S dengan cara: j←
0
for i ← 0 to 255 do j ← (j + S[i] + U[i]) mod 256 swap (S[i], S[j]) end for
4. Bangkitkan keystream dan lakukan enkripsi dengan cara: i← 0 j← 0 for idx ←
0 to PanjangPlainteks . 1 do
i ← (i + 1) mod 256 j ← (j + S[i]) mod 256 swap (S[i], S[j]) t ← (S[i] + S[j]) mod 256 K ← S[t] C ← K XOR P[idx] end for
19
P adalah array (larik) yang menyimpan karakterkarakter plainteks.
Keystream K dipilih dengan mengambil nilai S[i] dan S[j] dan menjumlahkannya dalam modul 256. Hasil penjumlahan adalah indeks t sedemikian sehingga S[t] menjadi keystream K yang kemudian digunakan untuk mengenkripsi plainteks ke-idx. Karena karakter-karakter kunci di-copy berulang-ulang (untuk mengisi kekurangan 256 byte) maka ada kemungkinan nilai-nilai di dalam larik S ada yang sama. (Ron Rivest,2005)[4]
2.2.6 Algoritma F5 Algoritma steganografi F5 diperkenalkan oleh peneliti dari Plitzman dan Westfeld untuk mengembangkan konsep embedding
pesan
untuk
gambar
format
JPEG
(Fridrich,dkk,2002)[5]. Algoritma steganografi F5 dapat pul koefisien DCT dengan data pesan. F5 mengurangi nilai ab yang disebut matriks encoding. Menurut deskripsi dari algoritma F5 versi 11, program aplikasi menerima 5 inputan yaitu:
Faktor kualitas dari stego image
Input file (BMP,JPEG);
20
Output file name;
Password atau stego
Pesan yang akan disembunyikan Matrix encoding dengan menghitung ukuran blok
pesan k dari panjang pesan dan koefisien non DC yang tidak nol. Kode Hamming (1, 2ᵏ-1, k) mengkode pesan rahasia kbit dari m kata pesan kedalam n-bit kata kode a dengan n=2ᵏ1. Dan dapat merecover dari single bit yang error dalam kata kode. F5 menggunakan fungsi decoding f(a) = ⊕ni=1 ai. i dan jarak Hamming d. Dengan matrix encoding, embedding pesan k-bit kedalam n-bit kata kode akan mengubahnya maksimum dengan satu bit. Dengan kata lain, kita dapat menemukan kata kode yang sesuai a’ untuk setiap kata kode a dan setiap kata pesan m sehingga m= f(a’ ) and d(a, a’ ) ≤ 1. Pertama, koefisien-koefisien DCT dipermutasi dengan kunci pseudo random number generator (PRNG), lalu diatur ke dalam kelompok-kelompok n , angka nol dan koefisien DC dilompati. Pesan tersebut kemudian dipecah menjadi blok-blok k-bit. Untuk setiap blok pesan m, diperoleh kata kode n-bit dengan penggabungan LSB koefisien nilai absolut. Jika blok pesan m dan pengkodean f(a) adalah sama, maka blok pesan dapat diembed tanpa adanya perubahan,
21
sebaliknya bila digunakan s = m⊕f(a) untuk menentukan koefisien mana yang perlu dirubah (nilai absolutnya dikurangi dengan satu). Jika koefisien menjadi nol, akan terjadi pengurutan, dan dibuang dari kelompok koefisien. Kelompok tersebut diisi dengan koefisien yang bukan nol berikutnya dan proses berulang sampai pesan dapat diembed.(Irianto,2004) [3] Untuk pesan-pesan yang lebih kecil, matrik encoding membuat F5 mengurangi jumlah perubahan pada gambar, untuk contohnya, pada k = 3, tiap perubahan meng-embed 3,43 bit pesan sedangkan total ukuran kode lebih dari dua kalinya. Karena F5 mengurangi koefisien DCT, jumlah koefisien yang berdekatan tidak lagi invariant, dan test x² tidak dapat mendeteksi pesan yang ter-embed secara F5. (Irianto,2004)[3] 2.2.7 Format File 2.2.7.1 BMP (Bitmap Image) Format file ini merupakan format grafis yang fleksibel untuk platform Windows sehingga dapat dibaca oleh program grafis manapun. Format ini mampu menyimpan informasi dengan kualitas tingkat 1 bit sampai 24 bit. Kelemahan format file ini adalah tidak mampu menyimpan alpha channel
22
serta ada kendala dalam pertukaran platform. Format file ini dapat dikompres dengan kompresi RLE. Format file ini mampu menyimpan gambar dalam mode warna RGB, Grayscale, Indexed Color, dan Bitmap. Meskipun file BMP relatif memiliki ukuran yang besar, namun file BMP dapat dikompresi dengan teknik kompresi lossless yaitu teknik kompresi yang tidak menghilang informasi sedikitpun, hanya mewakilkan beberapa informasi yang sama (Riyanto, 2007)[6]. Bitmap adalah representasi atau gambaran yang terdiri dari baris dan kolom pada titik image graphics di komputer. Nilai dari titik disimpan dalam satu atau lebih data bit. Tampilan dari bitmap
atau
raster,
menggunakan
titik-titik
berwarna yang dikenal dengan sebutan pixel. Pixel-pixel tersebut ditempatkan pada lokasi-lokasi tertentu dengan nilai-nilai warna tersendiri, yang secara keseluruhan akan membentuk sebuah tampilan
gambar.
Tampilan
bitmap
mampu
menunjukkan kehalusan gradasi bayangan dan warna dari sebuah gambar, karena itu bitmap merupakan media elektronik yang paling tepat untuk gambar-gambar dengan perpaduan gradasi warna yang rumit seperti foto dan lukisan digital.
23
Color table adalah table yang berisi warnawarna yang ada pada gambar bitmap. Ukurannya adalah 4 dikalikan dengan ukuran banyaknya warna. Color table berisi RGB-red green blue. Strukturnya terdiri dari 1 bytes untuk bagian RGBblue yang berisi intensitas warna biru 0...255, 1 bytes untuk bagian RGB-Green yang berisi intensitas warna hijau 0...255, 1 bytes untuk bagian RGB-Red yang berisi intensitas warna merah 0...255, 1 bytes untuk bagian RGB-Reserved yang selalu diset sama dengan 0. Gambar menunjukkan contoh pembagian 24 bit pada format file BMP. Tabel warna RGB RED
GREEN
BLUE
Binary
11111111
1111111
1111111
Decimal
255
255
255
Tabel 1 Bit dalam BMP 2.2.7.2 PNG (Portable Network Graphics ) Format file ini berfungsi sebagai alternatif lain dari format file GIF. Format file ini digunakan untuk menampilkan objek dalam halaman web. Kelebihan dari format file ini dibandingkan dengan GIF adalah kemampuannya menyimpan file dalam
24
bit depth hingga 24 bit serta mampu menghasilkan latar belakang (background) yang transparan dengan pinggiran yang halus. Format file ini mampu dirancang
menyimpan untuk
alpha
channel.
PNG
algoritma
lossless
untuk
menyimpan sebuah bitmap image. PNG mampu mencapai 16 bit (gray scale) atau 48 bit untuk true color per pixel, dan mencapai 16 bits dari alpha data. PNG mendukung dua buah metode dari transparency, satu buah color penutup seperti pada GIF89a’s dan alpa channel. PNG’s dengan Full alpha chanell mampu mencapai 64K level dari transparency untuk masing-masing pixel (216 =65.536). ini memungkinkan PNG dapat membuat gambar lebih bercahaya dan membuat bayangbayang background dari pewarnaan yang berbeda . 2.2.7.3 JPG / JPEG (Joint Photographic Expert Group) Format file ini mampu mengkompres objek dengan tingkat kualitas sesuai dengan pilihan yang disediakan. Format file sering dimanfaatkan untuk menyimpan gambar yang akan digunakan untuk keperluan halaman web, multimedia, dan publikasi elektronik
lainnya.
Format
file
ini
mampu
menyimpan gambar dengan mode warna RGB,
25
CMYK, dan Grayscale. Format file ini juga mampu menyimpan alpha channel, namun karena orientasinya ke publikasi elektronik maka format ini berukuran relatif lebih kecil dibandingkan dengan format file lainnya. Joint Photograpic Experts dirancang untuk kompresi beberapa fullcolor atau gray-scale dari suatu gambar yang asli, seperti pemandangan asli di dunia ini. JPEG sudah mendukung untuk 24-bit color depth atau sama dengan 16,7 juta warna (224 bytes= 16.777.216 warna).
