Pengembangan sistem keamanan transaksi peta digital menggunakan teknik kriptografi

PENGEMBANGAN SISTEM KEAMANAN TRANSAKSI PETA
DIGITAL MENGGUNAKAN TEKNIK KRIPTOGRAFI

RIAN SENJA

DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengembangan Sistem
Keamanan Transaksi Peta Digital menggunakan Teknik Kriptografi adalah benar
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2014
Rian Senja
NIM G64080045

ABSTRAK
RIAN SENJA. Pengembangan Sistem Keamanan Transaksi Peta Digital
menggunakan Teknik Kriptografi. Dibimbing oleh SHELVIE NIDYA NEYMAN
dan ENDANG PURNAMA GIRI.
Peta digital (shapefile) pada bidang tertentu memerlukan biaya yang besar
dalam proses pembuatannya, sehingga memerlukan layanan keamanan berupa
perlindungan dari pengaksesan serta penggandaan secara ilegal. Salah satu cara
untuk
memberikan
layanan
keamanan
tersebut
yaitu
dengan
mengimplementasikan teknik kriptografi pada proses transaksi shapefile.

Penelitian ini mengembangkan suatu sistem keamanan transaksi untuk shapefile
dengan mengkombinasikan algoritma Advanced Encryption Standard (AES),
algoritma Rivest Shamir Adleman (RSA), dan teknik steganografi citra Least
Significant Bit (LSB) yang dapat memberikan layanan kerahasiaan dan
autentikasi. Sistem dikembangkan menggunakan metode pengembangan security
life cycle yang dimodifikasi. Penelitian ini menghasilkan sistem transaksi
shapefile berbasis web yang dilengkapi dengan layanan keamanan berupa
kombinasi ketiga algoritma yang telah disebutkan di atas. Hasil pengujian
menunjukkan bahwa sistem telah memenuhi layanan keamanan kerahasiaan dan
autentikasi.
Kata kunci: AES, kriptografi, RSA, shapefile, steganografi LSB

ABSTRACT
RIAN SENJA. Security System Development of Digital Map Transaction with
Cryptography Technique. Supervised by SHELVIE NIDYA NEYMAN and
ENDANG PURNAMA GIRI.
Developing digital map for various purposes require high cost. Thus, a
security services such as protection of illegal accessing and multiplication is
required. Cryptography is a technique that can be applied to provide a security
service in shapefile transaction process. This study developed a system for secure

transaction by combining Advanced Encryption Standard (AES) algorithm, Rivest
Shamir Adleman (RSA) algorithm, and Least Significant Bit (LSB) image
steganography techniques to provide confidentiality and authentication services.
The system was developed using modified security life cycle development. This
study results a web-based shapefile transaction system that includes security
services by combining the three algorithms mentioned above. The test results
show that the system has met the security services of confidentiality and
authentication.
Keywords: AES, cryptography, LSB steganography, RSA, shapefile

PENGEMBANGAN SISTEM KEAMANAN TRANSAKSI PETA
DIGITAL MENGGUNAKAN TEKNIK KRIPTOGRAFI

RIAN SENJA

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Ilmu Komputer
pada
Departemen Ilmu Komputer

DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Judul Skripsi : Pengembangan Sistem Keamanan Transaksi Peta Digital
Menggunakan Teknik Kriptografi
Nama
: Rian Senja
NIM
: G64080045

Disetujui oleh

Shelvie Nidya Neyman, SKom MSi
Pembimbing I

Endang Purnama Giri, SKom MKom

Pembimbing II

Diketahui oleh

Dr Ir Agus Buono, MSi MKom
Ketua Departemen Ilmu Komputer

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga penelitian ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Januari 2012 ini ialah
kriptografi, dengan judul Pengembangan Sistem Keamanan Transaksi Peta Digital
menggunakan Teknik Kriptografi. Banyak pihak yang telah memberikan bantuan
kepada penulis baik bersifat materi maupun moral dalam menyelesaikan
penelitian ini. Oleh sebab itu, penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada:
1 Kedua orang tua yakni Bapak Kuryadi dan Ibu Pujiani, serta adik tersayang
Rizka Pratiwi, yang senantiasa mendoakan, mendukung serta memberikan
motivasi dan kesabarannya dalam mengingatkan penulis untuk menyelesaikan

tugas akhir.
2 Ibu Shelvie Nidya Neyman, S.Kom, M.Si dan Bapak Endang Purnama Giri,
S.Kom, M.Kom selaku komisi pembimbing yang telah banyak memberi
pengarahan, saran, dan motivasi dalam penyelesaian tugas akhir.
3 Bapak Auzi Asfarian, S.Kom, M.Kom selaku dosen penguji yang telah
memberikan kritik dan saran yang membangun.
4 Seluruh staf pengajar Ilmu Komputer IPB atas ilmu dan bimbingan selama
penulis berkuliah.
5 Teman-teman tim kriptografi: Teguh, Adi, Gamma, Gema, Trie, dan Ardini
atas saran serta dukungan selama ini.
6 Teman-teman seperjuangan Hutomo, Jaka, Tenri, Roni, Asrori, dan Melki.
7 Seluruh rekan ilkomerz’45 atas saran, semangat, dan motivasi kepada penulis
selama ini.
Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Terima Kasih.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Agustus 2014
Rian Senja

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

vii

DAFTAR GAMBAR

vii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

Ruang Lingkup Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA

3

Distributed Transparent Extensive Data Protection Mechanism (DTEDPM)

3

Password-Based Key Derivation Function 2(PBKDF2)

4

Algoritma Advanced Encryption Standard (AES)

4

Algoritma RSA

5

Steganografi

6

Metode Least Significant Bit(LSB)

6

Security Life Cycle

7

METODE

8

Ancaman

9

Kebijakan

9

Spesifikasi

9

Perancangan

9

Implementasi

9

Analisis dan Pengujian

9

HASIL DAN PEMBAHASAN

10

Ancaman

10

Kebijakan

10

Spesifikasi

11

Perancangan

11

Implementasi

15

Analisis dan Pengujian

18

SIMPULAN DAN SARAN

20

Simpulan

20

Saran
DAFTAR PUSTAKA

20
21

DAFTAR TABEL
1 Kombinasi kunci-blok-putaran AES
2 Pengujian fungsionalitas sistem

5
18

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

Komponen utama DTEDPM
Komponen offline DTEDPM
Komponen online DTEDPM
Proses dalam steganografi (Pfitzmann 1996)
Security life cycle (Bishop 2003)
Metode penelitian
Diagram perancangan sistem secara umum
Diagram proses pembangkitan password
Diagram proses pembangkitan kunci AES
Diagram proses pengenkripsian shapefile
Diagram proses fungsi perlindungan password
Diagram perancangan proses transaksi
Alur proses dekripsi shapefile
Tampilan halaman fungsi perlindungan shapefile dan password
Tampilan halaman setelah proses checkout
Tampilan halaman download
Tampilan halaman preview peta us_higways.shp awal
Tampilan halaman preview peta us_higways.shp yang terenkripsi
Tampilan halaman preview peta us_higways.shp yang telah didekripsi
Tampilan aplikasi dekripsi untuk pengguna
Tampilan pesan error pada proses dekripsi
Tampilan pesan error saat login
Perbandingan citra asli dengan stego-image

3
3
4
6
7
8
12
12
13
13
14
14
15
15
16
16
17
17
17
18
19
19
20

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Geographic Information System (GIS) kini telah banyak dikembangkan di
dalam berbagai bidang. Pada bidang tertentu, misalnya pertanian, untuk
mendapatkan data GIS pertanian dibutuhkan dana yang besar. Hal tersebut
dikarenakan data berisi informasi-informasi yang rahasia dan didapatkan dengan
cara yang tidak mudah sehingga menyebabkan perusahaan-perusahaan pembuat
data GIS harus melindungi proses transaksi data GIS dari tindakan yang tidak
bertanggung jawab. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu sistem untuk memberikan
layanan keamanan dalam proses transaksi data GIS. Salah satu cara untuk
memberikan layanan keamanan tersebut yaitu dengan mengimplementasikan
teknik kriptografi. Tujuan dari penelitian ini adalah mengembangkan sebuah
sistem yang mampu memberikan layanan keamanan dalam proses transaksi data
GIS. Pengembangan sistem ini dilakukan dengan menggabungkan beberapa
teknik kriptografi menjadi sebuah protokol keamanan sehingga diharapkan dapat
mewujudkan layanan keamanan bagi transaksi data GIS.
Pesatnya perkembangan komunikasi komputer dan internet membuat sangat
mudah untuk kehilangan data ketika terjadi pertukaran data GIS melalui suatu
jaringan. Kehilangan data tersebut bisa terjadi secara disengaja yaitu dengan
adanya ulah pihak lain yang mengambil data GIS tersebut secara tidak
bertanggung jawab, maupun tidak disengaja yaitu adanya kesalahan pada jaringan.
Dakroury et al. (2010) menyatakan bahwa setidaknya ada dua alasan yang
menyebabkan perlunya data GIS untuk dilindungi. Pertama, data GIS termasuk
data yang mahal. Biaya yang diperlukan mulai dari pengambilan data sampai
pengolahan ke dalam bentuk yang sesuai untuk disajikan tidaklah sedikit. Kedua,
perubahan kecil pada data GIS dapat memberikan hasil yang berbeda dari yang
seharusnya.
Dakroury et al. (2010) juga mengemukakan bahwa ada dua macam cara
yang dapat digunakan dalam mendistribusikan data GIS kepada pengguna, yaitu:
1 Data disimpan di dalam server lalu dibangun sebuah aplikasi web agar
pengguna dapat mengakses data tersebut.
2 Membuat suatu aplikasi standalone dan menampilkan data GIS yang
digunakan kepada pengguna.
Pada cara pertama, layanan keamanan untuk melindungi server dari serangan
keamanan dapat diberikan dengan menggunakan teknik seperti intrusion detection,
network access control (NAC), dan firewall. Cara kedua dapat menggunakan
proses autentikasi pengguna atau format khusus pada data GIS yang dipakai.
Namun, beberapa teknik tersebut masih memiliki celah-celah keamanan yang bisa
saja ditembus oleh suatu serangan. Jika demikian, maka data GIS dapat
disalahgunakan oleh pihak lain.
Pada tahun 2010, Dakroury et al. telah memperkenalkan Distributed
Transparent Extensive Data Protection Mechanism (DTEDPM) sebagai protokol
keamanan yang mengombinasikan teknik kriptografi dengan watermarking
digital. Protokol DTEDPM tersebut menggunakan Password Based Key
Derivation Function (PBKDF) untuk membangkitkan kunci rahasia dari masukan

2
password. Kemudian kunci rahasia tersebut digunakan dalam proses enkripsi data
GIS dengan menggunakan algoritma Advanced Encryption System (AES) yang
merupakan algoritma kunci simetri yang sangat cocok dipakai untuk berbagai
keperluan yang berkaitan dengan kriptografi saat ini (Adiwidya 2009). Masukan
password akan dienkripsi menggunakan algoritma Rivest Shamir Adleman
(RSA). Password terenkripsi tersebut kemudian disisipkan ke dalam media citra
dengan menggunakan teknik watermarking digital Least Significant Bit (LSB).
Pada penelitian ini, akan diimplementasikan modifikasi dari protokol DTEDPM
pada sistem yang dikembangkan dengan mengubah algoritma watermarking
digital menjadi algoritma steganografi. Modifikasi ini dikarenakan pada
DTEDPM citra yang digunakan juga berfungsi sebagai bukti hak cipta sedangkan
pada penelitian ini citra yang digunakan tidak memiliki fungsi lain selain untuk
media penyimpanan informasi saja.
Layanan keamanan yang dibuat dalam sistem ini yaitu kerahasiaan dan
autentikasi. Menezes et al. (1996) mengemukakan bahwa layanan kerahasiaan
adalah layanan yang digunakan untuk menjaga isi dari informasi dari semua orang
kecuali orang yang berwenang untuk memilikinya. Kerahasiaan adalah istilah
yang identik dengan layanan kerahasiaan dan privasi. Ada banyak pendekatan
untuk menyediakan layanan kerahasiaan, mulai dari perlindungan secara fisik
sampai dengan algoritma matematika yang membuat data tidak dapat dimengerti.
Sedangkan layanan autentikasi adalah layanan yang berhubungan dengan
identifikasi. Fungsi ini berlaku untuk entitas yang terlibat dan informasi itu
sendiri.

Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan sistem perlindungan
transaksi data GIS berupa shapefile dengan mengombinasikan algoritma AES,
RSA, dan teknik steganografi citra LSB yang dapat memberikan layanan
keamanan berupa kerahasiaan dan autentikasi.

Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat menyediakan suatu sistem keamanan
transaksi data GIS berbentuk shapefile yang memenuhi aspek kerahasiaan serta
autentikasi. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi awal bagi pengembangan
sistem keamanan transaksi data GIS lebih lanjut.

Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini difokuskan pada pengembangan protokol
keamanan transaksi data GIS dengan menggunakan algoritma AES, RSA, dan
teknik steganografi citra LSB. Proses enkripsi dan dekripsi diterapkan pada berkas
utama shapefile (.shp) dan berkas terkait yang lain seperti tabel dBASE (.dbf) dan
indeks (.shx). Media citra yang digunakan pada proses steganografi berupa citra

3
bitmap (.bmp). Pengujian dilakukan untuk layanan keamanan kerahasiaan dan
autentikasi entitas.

TINJAUAN PUSTAKA
Distributed Transparent Extensive Data Protection Mechanism (DTEDPM)
DTEDPM (Dakroury et al. 2010) adalah sebuah mekanisme perlindungan
data yang bertujuan untuk melindungi shapefile dari pengaksesan dan
penggandaan secara ilegal. Gambar 1 menunjukkan hubungan antara dua
komponen pada DTEDPM.

Gambar 1 Komponen utama DTEDPM
Komponen offline merupakan aplikasi desktop yang akan melakukan proses
enkripsi pada shapefile. Gambar 2 menunjukan alur proses pengenkripsian
shapefile pada komponen offline.

Gambar 2 Komponen offline DTEDPM
Sementara komponen online merupakan aplikasi web yang bertujuan untuk
memberikan akses pada pengguna yang terdaftar untuk menampilkan shapefile
dan mencegah pengguna yang tidak terdaftar untuk melakukan hal yang sama.
Gambar 3 menunjukan diagram proses yang terjadi pada komponen online
DTEDPM.

4

Gambar 3 Komponen online DTEDPM

Password-Based Key Derivation Function 2 (PBKDF2)
Key derivation function adalah algoritma deterministik yang digunakan
untuk menghasilkan material kunci kriptografi dari suatu nilai rahasia, contohnya
password. Password-based key derivation function menggunakan password
sebagai kunci awal dengan parameter berupa salt dan iterasi. PBKDF2
menerapkan fungsi pseudorandom (PRF) SHA-1 untuk mendapatkan kunci
turunan.
Password lebih mudah diingat dibandingkan kunci yang berupa aliran bit.
Meskipun demikian, password diperoleh dari rentang kemungkinan yang relatif
lebih kecil dibandingkan kunci. Hal tersebut tidak cocok jika digunakan dalam
kriptografi, sehingga dibutuhkan adanya modifikasi dari password agar layak
digunakan dalam proses kriptografi. Modifikasi tersebut salah satunya dengan
menambahkan salt dan iterasi pada password.
Salt merupakan bilangan acak yang akan dikombinasikan dengan password
saat membangkitkan kunci. Penggunaan salt setidaknya memiliki dua keuntungan,
pertama, password dapat mengenkripsi suatu data dengan menggunakan beragam
kemungkinan cara. Proses enkripsi suatu data yang sama dengan password yang
sama tetapi salt yang berbeda, akan menghasilkan data terenkripsi yang berbeda
pula. Kedua, setiap bit yang ditambahkan pada salt akan menggandakan jumlah
kunci yang dibangkitkan sehingga mempersulit serangan yang dilakukan terhadap
kunci. Sementara, iterasi adalah suatu nilai tetap c yang akan menentukan berapa
kali perulangan yang dilakukan PRF untuk membangkitkan satu blok dari kunci
(Turan et al. 2010).

Algoritma Advanced Encryption Standard (AES)
Algoritma AES merupakan algoritma kriptografi kunci simetri yang
beroperasi pada blok 128 bit dengan menggunakan tiga varian blok kunci dengan
panjang 128 bit, 192 bit, dan 256 bit yang berpengaruh pada jumlah putaran
seperti yang digambarkan pada Tabel 1.

5
Tabel 1 Kombinasi kunci-blok-putaran AES
Varian kunci
AES-128
AES-192
AES-256

Panjang kunci
(words)
4
6
8

Ukuran blok
(words)
4
4
4

Jumlah putaran
(rounds)
10
12
14

Setiap putaran pada algoritma AES terdiri atas 4 transformasi byte-oriented
yang berbeda yaitu:
1 Mensubstitusi byte (sub bytes) menggunakan tabel substitusi (S-Box).
2 Menggeser baris (shift rows) pada 3 baris terakhir dari state array dengan
offsets yang berbeda untuk setiap baris.
3 Mengacak data dari setiap kolom state array (mix columns).
4 Menambah iterasi pada state (add round key). Transformasi-transformasi
tersebut digunakan untuk proses enkripsi sementara transformasi inversinya
digunakan untuk proses dekripsi (Adiwidya 2009).

Algoritma RSA
Algoritma RSA dinamakan berdasarkan nama tiga orang penemunya yakni
Ron Rivest, Adi Shamir, dan Leonard Adleman. Keamanan algoritma RSA
terletak pada sulitnya memfaktorkan bilangan yang besar menjadi faktor-faktor
prima. Pemfaktoran dilakukan untuk memperoleh kunci privat. Algoritma RSA
memiliki besaran-besaran sebagai berikut:
1 p dan q bilangan prima (rahasia)
2 N = p. Q
(tidak rahasia)
3 φ (N) =(p-1)(q-1)
(rahasia)
4 e (kunci enkripsi)
(tidak rahasia)
5 d (kunci dekripsi)
(rahasia)
6 m (plaintext)
(rahasia)
7 c (ciphertext)
(tidak rahasia)
Deskripsi sederhana dari algoritma RSA dijelaskan sebagai berikut.
1 Diberikan nilai N, dengan N adalah RSA modulus yang didapatkan dari
persamaan 1 sebagai berikut:
N = p . q,
(1)
dengan p dan q adalah dua bilangan prima besar dengan ukuran yang sama.
2 Diberikan nilai e sebagai encryption exponent dan d sebagai decryption
exponent dengan ketentuan seperti persamaan 2 di bawah ini:
ed = 1 modφ(N),
(2)
dimana φ(N) adalah sebagai berikut:
φ (N) = (p-1)(q-1),
(3)
Pasangan nilai (N,e) merupakan kunci publik yang digunakan di dalam
proses enkripsi pesan, sementara pasangan nilai (N,d) adalah kunci rahasia atau
kunci privat yang digunakan untuk melakukan proses dekripsi ciphertext atau
pesan yang telah dienkripsi ke pesan sebenarnya.

6
Sebagai contoh, pesan terdiri atas bilangan integer M. Saat melakukan
proses enkripsi, M menggunakan cara C = Me mod N. Saat melakukan proses
dekripsi, ciphertext menerapkan perhitungan M = Cd mod N dengan Cd= Med= M
(mod N) (Boneh 1999).

Steganografi
Steganografi adalah ilmu dan seni menyembunyikan informasi dengan
menyisipkan pesan ke dalam suatu media sedemikian rupa sehingga tidak
menimbulkan perubahan pada media tersebut. Media yang digunakan umumnya
berbeda dari media pembawa informasi rahasia (Cummins et al. 2004).
Tujuan dari teknik steganografi adalah menyembunyikan informasi yang
tidak ingin diketahui oleh pihak lain ke dalam suatu media yang dapat
mengalihkan perhatian atau tidak mencurigakan pihak lain. Gambaran umum
proses dalam sistem steganografi dapat dilihat pada Gambar 4.
Stego Key

Stego Key

Cover
Object

Stego-object
Fungsi Penyisipan

Fungsi Ekstraksi

Informasi
Rahasia

Informasi
Rahasia

Gambar 4 Proses dalam steganografi (Pfitzmann 1996)
Istilah-istilah yang sering digunakan dalam steganografi adalah sebagai
berikut:
1 Cover object adalah berkas yang digunakan sebagai tempat menyembunyikan
informasi rahasia.
2 Stego key merupakan kunci yang digunakan untuk menyisipkan serta
mengekstraksi pesan.
3 Stego object merupakan berkas yang sudah disisipi pesan rahasia.
Dalam proses penyembunyian informasi dengan metode steganografi
terdapat beberapa kriteria yang harus diperhatikan, yaitu:
1 Imperceptible, keberadaan pesan rahasia tidak dapat dipersepsi sehingga tidak
akan menimbulkan kecurigaan kepada pihak lain.
2 Fidelity, kualitas media tidak dapat jauh berubah setelah dilakukan penyisipan
data rahasia. Perubahan yang signifikan dapat menyebabkan pihak lain
mencurigai adanya pesan rahasia dalam cover-object.
3 Recovery, data yang disembunyikan harus dapat diekstrak kembali. Karena
tujuan dari steganografi adalah data hiding, maka data rahasia dalam coverobject harus dapat diambil kembali untuk digunakan lebih lanjut.

Metode Least Significant Bit(LSB)
Sebuah citra digital dapat dipandang sebagai kumpulan pixel dengan
masing-masing pixel memiliki nilai tertentu yang dinyatakan dalam bilangan biner.

7
Citra digital abu-abu dapat direpresentasikan menggunakan bilangan biner 8 bit (1
byte). Pada setiap byte dari pixel citra, terdapat bit yang paling kecil bobotnya,
yaitu LSB (Setyawan et al. 2009).
Sebagai contoh, urutan bit berikut ini menggambarkan tiga pixel dari suatu
citra bitmap 24-bit.
(00100111 11001010 10101101)
(00100111 11001010 11100101)
(11000011 01011011 00001011)
Pesan yang akan disisipkan adalah karakter “N” dengan kode ASCII 78 yang
memiliki nilai biner 01001110, maka akan dihasilkan stego image dengan urutan
bit sebagai berikut:
(00100110 11001011 10101100)
(00100110 11001011 11100101)
(11000011 01011010 00001011)

Security Life Cycle
Bishop (2003) memperkenalkan metode yang dapat diterapkan saat
membangun sistem keamanan data digital. Metode ini terdiri atas 6 tahap utama
sebagai berikut (Gambar 5):

Gambar 5 Security life cycle (Bishop 2003)
1 Ancaman (threats) adalah hal-hal yang dapat menyebabkan kerusakan pada
sistem. Pengidentifikasian ancaman terhadap protokol merupakan tahap awal
dari pembangunan protokol. Hal ini bertujuan agar layanan keamanan dapat
dipersiapkan untuk mengatasi serangan akibat ancaman-ancaman yang
diperkirakan muncul pada protokol.
2 Kebijakan (policy) merupakan pernyataan dari hal-hal yang diperbolehkan
(aman) dan dilarang (tidak aman) dalam menjalankan suatu sistem. Dalam

8

3

4

5

6

penerapannya, kebijakan seringkali tidak dijelaskan secara detail, melainkan
hanya berupa deskripsi dari hal-hal yang boleh dilakukan oleh para pengguna
sistem. Persepsi-persepsi yang ambigu dapat muncul dari kebijakan-kebijakan
yang dideskripsikan.
Spesifikasi (specification) adalah pernyataan fungsional yang diharapkan dari
sistem. Pernyataan ini dapat berupa ekspresi matematika atau bahasa lain yang
mendeskripsikan metode sistem dalam memberikan layanan keamanan. Bagian
utama spesifikasi adalah menentukan serangkaian kebutuhan yang relevan
dengan sistem.
Perancangan (design) akan menerjemahkan spesifikasi ke dalam komponenkomponen yang kemudian akan diimplementasikan. Perancangan dapat
dikatakan memenuhi spesifikasi jika tidak ada ketentuan yang dilanggar dalam
tahapan spesifikasi.
Implementasi (implementation) akan menghasilkan sistem yang memenuhi
kebutuhan desain. Apabila desain telah memenuhi spesifikasi sistem, maka
secara tidak langsung sistem yang dihasilkan juga akan memenuhi spesifikasi
tersebut.
Operasi dan Pemeliharaan (operation and maintenance) merupakan tahap
terakhir dari security life cycle. Setiap aksi yang dilakukan dalam proses
pemeliharaan sebaiknya mengikuti prosedur keamanan yang sama seperti
prosedur yang digunakan dalam pengembangan sistem.

METODE
Metode yang digunakan pada penelitian ini menggunakan metode yang
mengacu pada Security Life Cycle (Bishop 2003). Metode ini terdiri dari enam
tahapan, yaitu ancaman, kebijakan, spesifikasi, perancangan, implementasi, serta
operasi dan pemeliharaan. Tahap Operasi dan Pemeliharaan pada penelitian ini
diganti menjadi Analisis dan Pengujian sebagaimana ditampilkan pada Gambar 6.
Ancaman
Kebijakan
Spesifikasi
Perancangan
Implementasi
Analisis dan Pengujian

Gambar 6 Metode penelitian

9

Ancaman
Pada penelitian ini, keamanan merupakan salah satu aspek penting yang
difokuskan dalam pengembangan sistem. Sehingga tahap identifikasi terhadap
ancaman harus dilakukan agar sistem yang dikembangkan dapat terhindar dari
ancaman-ancaman yang dapat terjadi pada keamanan data dan sistem. Tahap ini
dilakukan dengan membuat skenario ancaman yang mungkin terjadi pada sistem.

Kebijakan
Tahap kebijakan berisi pernyataan mengenai hal yang diperbolehkan dan
yang dilarang dalam menjalankan suatu sistem. Dalam penelitian ini, kebijakan
dikemukakan melalui deskripsi dari hal-hal yang boleh dilakukan oleh para
pengguna sistem.
Spesifikasi
Tahap ini dilakukan setelah kebijakan penggunaan sistem ditetapkan, yang
berisi spesifikasi keamanan agar sistem dapat menjalankan mekanisme keamanan
yang diinginkan. Spesifikasi menjelaskan fungsi-fungsi sesuai dengan kebijakan
yang telah ditetapkan.
Perancangan
Tahap perancangan pada sistem ini dilakukan sesuai spesifikasi yang telah
ditentukan.Perancangan sistem ini dibagi menjadi tiga bagian, yaitu:
1 Perancangan proses perlindungan shapefile.
2 Perancangan proses perlindungan password.
3 Perancangan proses transaksi shapefile.
4 Perancangan proses dekripsi shapefile.
Tahapan perancangan ini menghasilkan diagram-diagram terkait proses yang akan
diimplementasikan pada bagian sistem.
Implementasi
Pada tahap ini dilakukan proses implementasi perancangan-perancangan
yang telah dibuat pada tahap sebelumnya ke dalam sebuah sistem. Sistem
dikembangkan pada sistem operasi Windows 7, bahasa pemrograman PHP dan
library keamanan PHPSeclib.

Analisis dan Pengujian
Tahap analisis dan pengujian akan menguji kemampuan sistem dalam
memberikan layanan kerahasiaan serta autentikasi. Pengujian dilakukan dengan
cara melakukan analisis terhadap berbagai macam kemungkinan yang bisa

10
menggagalkan ketersediaan layanan-layanan tersebut. Di samping itu, dilakukan
pengujian untuk memeriksa tiap shapefile terenkripsi dengan cara melakukan
proses dekripsinya sehingga dapat diakses kembali. Pengujian juga dilakukan
terhadap fungsi-fungsi yang terdapat pada sistem apakah berjalan sesuai yang
diharapkan atau tidak. Pengujian untuk teknik steganografi LSB dilakukan dengan
membandingkan citra asli dengan stego-image.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Ancaman
Sistem yang akan dikembangkan pada penelitian ini adalah sistem transaksi
peta digital (shapefile) berbasis web yang dilengkapi dengan layanan keamanan
dengan tujuan untuk menghindari perlakuan tidak bertanggung jawab dari pihak
tertentu. Perlakuan yang tidak bertanggung jawab tersebut dapat dikategorikan
sebagai ancaman yang dapat muncul pada sistem. Ancaman yang diidentifikasi
dapat muncul dalam pengembangan sistem di penelitian ini yaitu:
1 Disclosure, ialah akses yang tidak sah terhadap informasi oleh pihak yang tidak
bertanggung jawab. Pada kelas ini, bentuk ancaman yang dapat terjadi ialah
Snooping atau penyadapan yang tidak sah terhadap informasi yang dilakukan
dengan cara membaca proses komunikasi antar entitas yang sedang
berlangsung. Pada sistem ini, entitas yang terlibat adalah sistem dan server.
Contohnya, penyerang melakukan penyadapan dan berhasil mengetahui
dimana lokasi penyimpanan berkas shapefile serta dimana lokasi penyimpanan
kunci simetri untuk membuka shapefile. Untuk mengatasi ancaman ini dapat
diterapkan layanan kerahasiaan.
2 Usurpation, ialah kontrol yang tidak sah terhadap beberapa bagian dari sistem
oleh pihak yang tidak bertanggung jawab. Pada kelas ini, bentuk ancaman yang
dapat terjadi ialah penyamaran menjadi administrator oleh penyerang, sehingga
penyerang dapat masuk ke dalam sistem dan mengakses shapefile terenkripsi
beserta kunci rahasia di dalamnya. Ancaman ini dapat ditangani dengan
menyediakan layanan autentikasi.
Kebijakan
Pada sistem ini, ada tiga kategori pengguna, yaitu pengguna tidak terdaftar,
pengguna terdaftar dan administrator. Masing-masing kategori pengguna
dihadapkan pada kebijakan yang berbeda, yaitu:
1 Pengguna tidak terdaftar hanya bisa melihat daftar peta yang tersedia dan
melihat preview peta.
2 Pengguna terdaftar dapat melakukan transaksi pembelian peta serta bisa
mengunduh peta jika proses transaksi telah selesai dilakukan.
3 Administrator bertugas melakukan enkripsi pada shapefile dan memilih citra
yang digunakan untuk melindungi password. Administrator wajib mengganti
status transaksi “belum lunas” yang telah dikonfirmasi dan diperiksa menjadi
“lunas” sehingga pengguna bisa mengunduh peta yang dibeli.
Sementara itu, kebijakan terkait dengan implementasi sistem adalah:

11
1 Sistem membutuhkan proses autentikasi bagi pengguna yang dilakukan dengan
menyediakan username serta password untuk melakukan pembelian peta
maupun untuk administrator ketika mengenkripsi shapefile.
2 Setiap password untuk membangkitkan kunci simetri dan pasangan kunci
publik yang digunakan, akan dibangkitkan untuk setiap proses enkripsi
shapefile.
3 Pembayaran untuk setiap transaksi wajib dikonfirmasi via telepon atau sms
sesuai format yang ditentukan kepada administrator untuk menyelesaikan
proses transaksi.
4 Pengguna yang telah melakukan transaksi diberikan aplikasi untuk melakukan
dekripsi pada peta yang dibeli.
Spesifikasi
Berdasarkan kebijakan yang dibuat maka sistem pada penelitian ini secara
umum memiliki spesifikasi sebagai berikut:
1 Perlindungan shapefile: dilakukan dengan mengenkripsi shapefile
menggunakan algoritma AES.
2 Perlindungan password: dilakukan dengan mengenkripsi password
menggunakan algoritma RSA dan penyisipan menggunakan algoritma
steganografi LSB.
3 Proses transaksi dilakukan dengan pengguna terdaftar yang melakukan proses
pembelian dan melakukan pembayaran. Kemudian pembayaran dikonfirmasi
kepada administrator dan peta dapat diunduh oleh pengguna terdaftar tersebut.
4 Proses dekripsi shapefile hasil unduhan dilakukan sendiri oleh pengguna
menggunakan aplikasi yang diberikan kepada pengguna tersebut.
Perancangan
Tahapan perancangan sistem terdiri dari empat fungsionalitas utama,
diantaranya:
1 Fungsi perlindungan shapefile.
2 Fungsi perlindungan password.
3 Proses transaksi shapefile.
4 Proses dekripsi shapefile.
Fungsi perlindungan shapefile dimulai dengan proses pembangkitan
password menggunakan fungsi time. Fungsi time tersebut menghasilkan angka
yang bersifat unik. Angka tersebut kemudian dikonversi dengan menggunakan
fungsi hash md5 dan digunakan untuk membangkitkan kunci simetri. Password
yang telah dikonversi tersebut akan digunakan pada fungsi PBKDF2 untuk
menghasilkan kunci simetri AES 256 bit. Proses berikutnya adalah
pengenkripsian shapefile yang menggunakan masukan berupa kunci simetri AES
dan shapefile. Proses tersebut akan menghasilkan shapefile terenkripsi.
Fungsi perlindungan password dimulai oleh dengan pembangkitan kunci
RSA. Masukan yang dibutuhkan yaitu perkiraan selang nilai p dan q yang akan
menghasilkan pasangan kunci publik dan kunci privat. Selanjutnya, password
dienkripsi menggunakan kunci privat RSA.Proses ini menghasilkan keluaran
berupa password terenkripsi. Berikutnya password terenkripsi tersebut disisipkan

12
ke dalam sebuah citra bitmap. Proses ini akan menghasilkan stego-image.
Perancangan sistem pada penelitian ini secara keseluruhan dapat dilihat pada
Gambar 7.

Gambar 7 Diagram perancangan sistem secara umum

Fungsi Perlindungan Shapefile
Pada fungsi perlindungan shapefile terdapat tiga tahapan utama, yaitu
pembangkitan password, pembangkitan kunci AES, dan proses enkripsi shapefile.
Fungsi ini menghasilkan shapefile terenkripsi yang akan disimpan pada sistem
dan password yang akan digunakan pada fungsi perlindungan password. Ketiga
tahapan utama tersebut akan dijelaskan sebagai berikut:
1 Pembangkitan password: Proses pembangkitan password dilakukan dengan
menggunakan fungsi time yang disediakan oleh library php. Fungsi time
tersebut menghasilkan angka yang bersifat unik yang menunjukkan waktu saat
ini diukur dalam jumlah detik sejak Unix Epoch (1 Januari 1970 00:00:00
GMT). Angka tersebut kemudian dikonversi dengan menggunakan fungsi hash
md5 dan digunakan untuk membangkitkan kunci simetri. Alur proses
pembangkitan password dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8 Diagram proses pembangkitan password

13
2 Pembangkitan kunci AES: Proses pembangkitan kunci simetri AES dilakukan
dengan menggunakan key derivation function (KDF) yang membutuhkan
masukan yaitu password, salt, serta iterasi untuk mendapatkan kunci. Masukan
password didapatkan dari proses pembangkitan password. Salt serta counter
iterasi ditentukan oleh sistem. Penggunaan salt dimaksudkan agar kunci yang
dihasilkan lebih tahan terhadap serangan yang akan diterima karena jumlah
karakter yang harus dipecahkan menjadi bertambah.. Proses pembangkitan
kunci AES dilakukan selama counter iterasi belum dicapai. Proses ini
menghasilkan kunci yang berukuran 256 bit. Alur proses pembangkitan kunci
AES dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9 Diagram proses pembangkitan kunci AES
3 Proses enkripsi shapefile: Kunci simetri AES yang telah didapatkan dari proses
pembangkitan sebelumnya akan digunakan untuk mengenkripsi shapefile.
Proses enkripsi akan menggunakan AES-256 dengan panjang kunci 256 bit.
Alur proses pengenkripsian shapefile dapat dilihat pada Gambar 10.

Gambar 10 Diagram proses pengenkripsian shapefile
Fungsi Perlindungan Password
Pada fungsi perlindungan password terdapat tiga tahapan utama, yaitu
pembangkitan pasangan kunci RSA, pengenkripsian password, dan penyisipan
password terenkripsi. Fungsi ini menghasilkan pasangan kunci RSA dan stegoimage yang berisi password terenkripsi. Fungsi ini secara umum ditunjukkan pada
Gambar 11. Ketiga tahapan utama tersebut akan dijelaskan sebagai berikut:
1 Pembangkitan kunci RSA: Proses pembangkitan kunci RSA akan
menghasilkan sepasang kunci asimetris yaitu, kunci publik dan kunci privat.
Proses ini membutuhkan masukan berupa kisaran nilai p dan q, serta panjang

14
kunci. Panjang kunci yang biasa digunakan diantaranya 512, 1024, 2048, dan
4096 bit. Panjang kunci semakin besar akan meningkatkan sisi keamanannya
tetapi membutuhkan waktu yang lebih lama pada proses pembangkitan serta
proses enkripsi dan dekripsi.
2 Pengenkripsian password: Password yang digunakan untuk membangkitkan
kunci simetri AES akan dienkripsi menggunakan kunci privat RSA yang
didapat dari proses sebelumnya.
3 Penyisipan password terenkripsi: Password yang sudah terenkripsi pada proses
sebelumnya akan disisipkan pada citra bitmap dengan teknik LSB. Teknik LSB
ini sangat tergantung pada ukuran citra dan pesan yang akan disisip, serta
berbanding terbalik dengan kualitas citra hasil sisipan. Semakin besar pesan
sisipan, semakin rendah kualitas citra sisipan (Setyawan et al. 2009). Namun,
pada penelitian ini, ukuran citra yang digunakan tidak terlalu diperhatikan
mengingat ukuran password terenkripsi tidak terlalu besar.

Gambar 11 Diagram proses fungsi perlindungan password
Proses Transaksi Shapefile
Proses transaksi hanya bisa dilakukan oleh pengguna yang sudah mendaftar.
Pengguna yang tidak terdaftar hanya bisa melihat daftar peta yang tersedia dan
melihat preview peta tersebut. Alur proses transaksi dapat dilihat pada Gambar 12
berikut ini.

Gambar 12 Diagram perancangan proses transaksi.

15
Pengguna bisa mengunduh peta setelah selesai melakukan konfirmasi
kepada administrator dan administrator mengubah status transaksi menjadi
“lunas”. Berkas unduhan terdiri dari shapefile terenkripsi, stego-image, dan kunci
publik. Pengguna harus melakukan proses dekripsi sebelum bisa menggunakan
shapefile sesuai keperluannya dengan menggunakan aplikasi yang diberikan
kepada pengguna tersebut.
Proses Dekripsi Shapefile
Proses dekripsi diawali dengan ekstraksi password terenkripsi dari stegoimage menggunakan algoritma steganografi LSB. Password terenkripsi tersebut
kemudian didekripsi menggunakan algoritma RSA dengan masukan kunci publik.
Password hasil dekripsi digunakan untuk membangkitkan kunci simetri AES.
Kunci tersebut kemudian digunakan sebagai masukan untuk proses dekripsi
shapefile menggunakan algoritma AES. Alur proses dekripsi shapefile dapat
dilihat pada Gambar 13.

Gambar 13 Alur proses dekripsi shapefile
Implementasi
Fungsi Perlindungan Shapefile
Fungsi perlindungan shapefile terdapat pada bagian administrator. Fungsi
ini dijalankan saat memasukkan shapefile baru ke sistem. Tampilan halaman dari
sistem yang memuat fungsi perlindungan shapefile dapat dilihat pada Gambar 14.

Gambar 14 Tampilan halaman fungsi perlindungan shapefile dan password

Fungsi Perlindungan Password
Fungsi perlindungan password juga diterapkan pada halaman yang terdapat
pada Gambar 14. Fungsi ini dijalankan juga saat memasukkan shapefile baru ke
sistem.

16

Proses Transaksi Shapefile
Proses transaksi yang dilakukan dengan cara yang sederhana, yaitu
pengguna yang ingin membeli peta harus mendaftar terlebih dahulu. Pengguna
yang tidak terdaftar hanya bisa melihat peta yang tersedia. Setelah mendaftar,
pengguna bisa memilih daftar peta yang ingin dibeli. Setelah memilih peta,
pengguna mengkonfirmasi pembelian dengan melakukan checkout dan
mendapatkan informasi terkait pembelian dan tata cara transfer pembayaran yang
ditunjukkan pada Gambar 15. Setelah pembayaran dilakukan, pengguna
melakukan konfirmasi kepada admin bahwa pembayaran sudah dilakukan.
Berikutnya admin akan melakukan pengecekan terhadap pembayaran tersebut dan
mengganti status transaksi menjadi “lunas”. Tombol untuk mengunduh peta akan
muncul setelah status tersebut diganti seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16.
Peta yang diunduh merupakan peta terenkripsi, sehingga pengguna diberikan
aplikasi untuk melakukan proses dekripsi agar peta bisa digunakan untuk
keperluan pengguna.

Gambar 15 Tampilan halaman setelah proses checkout

Gambar 16 Tampilan halaman download

Proses Dekripsi Shapefile
Proses dekripsi diimplementasikan pada halaman preview peta. Gambar 17
menampilkan peta us_highways.shp asli tanpa proses enkripsi dan dekripsi. Pada
Gambar 18 ditampilkan peta us_highways.shp terenkripsi dan Gambar 19
menampilkan peta us_highways.shp yang telah didekripsi. Proses dekripsi juga
diterapkan pada aplikasi yang diberikan pada pengguna (Gambar 20). Aplikasi
yang diberikan pada pengguna digunakan untuk mendekripsi shapefile hasil
unduhan dan kemudian shapefile tersebut bisa digunakan oleh pengguna untuk
keperluannya.

17

Gambar 17 Tampilan halaman preview peta us_higways.shp awal

Gambar 18 Tampilan halaman preview peta us_higways.shp yang terenkripsi

Gambar 19 Tampilan halaman preview peta us_higways.shp yang telah didekripsi

18

Gambar 20 Tampilan aplikasi dekripsi untuk pengguna
Analisis dan Pengujian
Pada penelitian ini layanan keamanan kerahasiaan pada sistem diperoleh
dari perlakuan yang diterapkan pada shapefile, yaitu dengan cara
mengenkripsinya menggunakan algoritma kunci simetri AES. Sementara, layanan
keamanan autentikasi diperoleh dari penggunaan kunci asimetri. Meskipun
demikian, masih terdapat kelemahan pada sistem, penyimpanan kunci privat RSA
pada server membuat sistem rentan terhadap serangan pencurian kunci.
Pengujian dilakukan terhadap fungsi-fungsi yang telah diimplementasikan
pada sistem dengan cara menjalankan sistem secara keseluruhan untuk
mengetahui apakah fungsi-fungsi tersebut bekerja sebagaimana mestinya. Hasil
dari pengujian fungsionalitas sistem menunjukkan bahwa semua fungsi bekerja
sebagaimana mestinya. Hasil pengujian fungsionalitas sistem dapat dilihat pada
Tabel 2 berikut.
Tabel 2 Pengujian fungsionalitas sistem
Deskripsi uji
Layanan keamanan kerahasiaan
Pembangkitan password
Pembangkitan kunciAES.
Pengenkripsian shapefile.
Pembangkitan pasangan kunci RSA.
Pengenkripsian password.
Penyisipan password terenkripsi pada citra.

Hasil uji
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil

Layanan keamanan autentikasi
Registrasi
Login
Logout

Berhasil
Berhasil
Berhasil

Proses transaksi shapefile
Registrasi
Ubah password
Login
Proses dekripsi shapefile pada halaman lihat peta
Fungsi download
Logout

Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil

19
Selain pengujian fungsionalitas, pengujian juga dilakukan terhadap layanan
keamanan sistem, yaitu:
1 Layanan keamanan kerahasiaan
Pada layanan ini, pengujian dilakukan dengan melakukan proses dekripsi
menggunakan citra yang berisi password yang tidak sesuai. Hasilnya akan
muncul pesan error seperti yang ditunjukkan pada Gambar 21. Pengujian juga
dilakukan dengan membuka halaman preview peta menggunakan shapefile asli
(Gambar 17), shapefile terenkripsi (Gambar 18), dan shapefile hasil dekripsi
menggunakan kunci yang sesuai (Gambar 19). Hasilnya menunjukkan bahwa
shapefile terenkripsi tidak dapat ditampilkan sedangkan shapefile hasil dekripsi
dapat ditampilkan dan tidak mengalami perubahan dibandingkan dengan
shapefile asli.
2 Layanan keamanan autentikasi entitas
Pada layanan ini, pengujian dilakukan dengan memasukkan pasangan
username dan password yang tidak sesuai. Hasilnya akan muncul pesan error
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 22.

Gambar 21 Tampilan pesan error pada proses dekripsi

Gambar 22 Tampilan pesan error saat login
Pengujian juga dilakukan untuk menganalisis teknik steganografi yang
dilakukan memenuhi aspek layanan keamanan kerahasiaan. Pengujian dilakukan
dengan membandingkan citra asli dengan citra yang disisipi password terenkripsi

20
(stego-image). Hasilnya, kedua citra tidak menunjukkan perbedaan yang
signifikan pada penglihatan manusia sehingga bisa dikatakan berhasil seperti yang
ditunjukkan Gambar 23.

|“o