Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Aplikasi Watermarking Citra Digital dengan Menggunakan Metode End of File (EoF)
Aplikasi Watermarking Citra Digital Dengan
Menggunakan Metode End of File (EoF)
Artikel Ilmiah
Peneliti :
Shean Moervies Tahalea (672013716)
Prof. Dr. Ir. Eko Sediyono, M.Kom.
Ramos Somya, S.Kom., M.Cs.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Februari 2015
Aplikasi Watermarking Citra Digital Dengan
Menggunakan Metode End of File (EoF)
Artikel Ilmiah
Diajukan kepada
Fakultas Teknologi Informasi
untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Peneliti :
Shean Moervies Tahalea (672013716)
Prof. Dr. Ir. Eko Sediyono, M.Kom.
Ramos Somya, S.Kom., M.Cs.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Februari 2015
Aplikasi Watermarking Citra Digital Dengan
Menggunakan Metode End of File (EoF)
1)
Shean Moervies Tahalea, 2)Eko Sediyono, 3)Ramos Somya
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Jl. Dipenogoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia
Email : 1)1st.sean@gmail.com, 2)ekosed1@yahoo.com, 3)ramos.6005@gmail.com
Abstract
Duplication and modification of digital images yields a great damage to the
owner as it can be done illegally easy and free. Watermarking is a way to insert data
information (marks) to the digital image file as proof of ownership of the copyright of that
file. In this research, we focus on watermarking based on End Of File (EoF) method.
Watermark and Password is encrypt to plaintext by rijndael encryption and convert to
ciphertext by shift cipher (CBC). This ciphertext will be hashed by md5 hash function
which produce message digest that used for data integrity check and validate watermark
data. The combination of this become pseudo-random number generator (PRNG) to hash
value of the image file. The embedding process is done by running EoF method to make
watermarked image. Results of this study prove that EoF method does not damage the
image file that used to insert data.
Keywords: Watermarking, EoF, Rijndael, CBC, MD5, PRNG.
Abstrak
Penggandaan dan pengolahan atas citra digital sangat merugikan pemegang hak
cipta dan hal ini dapat dilakukan dengan begitu mudah dan leluasa secara ilegal.
Watermarking adalah suatu cara untuk menyisipkan data informasi (tanda) ke file citra
digital sebagai bukti kepemilikan hak cipta atas file tersebut. Dalam penelitian ini,
dibahas watermarking dengan metode End Of File (EoF). Watermark dan Password
dienkripsi dengan algoritma Rijndael ke plaintext dan diubah ke ciphertext dengan shift
cipher (CBC). Sementara fungsi hash MD5 menerima masukan ciphertext hasil enkripsi
Rijndael dan menghasilkan message digest yang digunakan untuk pengujian integritas
data serta memvalidasi data watermark. Penggabungan algoritma rinjdael dan fungsi hash
MD5 menjadi pembangkit bilangan acak-semu (PRNG) bagi nilai hash file citra. Untuk
menghasilkan citra ter-watermark, proses penyisipan watermark pada citra dilakukan
dengan metode EoF. Hasil penelitian ini membuktikan bahwa metode EoF tidak merusak
file citra yang digunakan untuk menyisipkan data.
Kata Kunci : Watermarking, EoF, Rijndael, CBC, MD5, PRNG.
1
Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas
Kristen Satya Wacana Salatiga
2
Staf Pengajar Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
3
Staf Pengajar Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
1. Pendahuluan
Pada zaman digital saat ini, kemajuan teknologi dan informasi
memberikan pengaruh besar bagi kehidupan manusia. Teknologi digital dan
perangkat lainnya berkembang begitu cepat sehingga memberikan banyak
kemudahan di bidang multimedia digital yang memberikan keunggulan
dibandingkan dengan multimedia konvensional. Salah satu contohnya adalah
kemudahan dalam melakukan penyalinan dan penyebaran arsip multimedia
digital.
Perkembangan internet sebagai sistem jaringan terluas di dunia
menyebabkan hampir segala jenis informasi dapat diperoleh dan disebarluaskan.
Penyebaran arsip multimedia digital yang semakin mudah dan cepat lewat media
internet ini menjadi alternatif bagi para pemilik produk digital ketika
menginginkan untuk mempublikasikan produk digitalnya kepada semua orang
dalam waktu yang cepat. Selain memberikan nilai positif, hal ini juga
menimbulkan dampak negatif yaitu jika penyalinan dan penyebaran produk digital
dilakukan secara illegal, karena mudahnya penyalinan citra digital dari internet
sehingga dapat dilakukan penggandaan dan pengolahan atas citra digital. Hasil
penggandaan tersebut memiliki kualitas yang sama dengan kualitas citra digital
aslinya. Hampir semua produk digital yang tersebar di internet tidak
mencantumkan pemiliknya. Ada banyak perangkat lunak untuk rekayasa citra
yang memungkinkan untuk dilakukannya berbagai modifikasi terhadap citra
digital, maka hak pemilikan suatu citra digital sangatlah rentan terhadap
modifikasi oleh pihak yang tidak berhak.
Oleh karena itu dibutuhkan teknik yang dapat menjaga keamanan citra
digital tersebut. Teknologi yang sering digunakan untuk menjaga keamanan citra
digital adalah dengan menggunakan teknik watermarking. Teknik watermarking
ini akan menjaga keamanan citra digital dengan cara menyisipkan suatu
watermark ke dalam citra digital tersebut.
Ada beberapa metode watermarking pada citra digital yang telah
digunakan, yang memiliki kelebihan dan kelemahan. Pada penelitian ini
dikemukakan sebuah metode End of File yang akan digabungkan dengan
Algoritma Rijndael dan fungsi hash MD5. Prosedur enkripsi-dekripsi algoritma
Rijndael untuk mengenkripsikan watermark dan password menjadi plainteks dan
sebaliknya. Sedangkan fungsi hash MD5 untuk pengujian integritas data
watermark dan memvalidasi data watermark saat proses extracting. Untuk
penyisipan watermark yang telah mengalami enkripsi Rijndael pada citra digital
dilakukan dengan metode End Of File. Hasil dari penelitian ini dapat memberikan
pengamanan yang berlapis bagi citra digital.
Dengan penyisipan watermark ini, jika ada perubahan atau perusakan pada
citra digital atau jika ada klaim kepemilikan dari pihak-pihak yang tidak berhak
maka akan dapat diketahui. Cara yang dilakukan adalah dengan memeriksa
watermark yang disisipkan. Ketika akan dilakukan pemeriksaan, watermark akan
diekstraksi dari citra digital yang disisipi, kemudian pemeriksaan dilakukan sesuai
dengan kebutuhan. Berdasarkan latar belakang masalah diatas maka penelitian ini
1
membuat dan mengkaji aplikasi watermarking citra digital dengan metode End of
File. Kajian ditekankan pada perbandingan nilai hash dan kapasitas citra hasil
proses watermarking.
2. Kajian Pustaka
Pada penelitian yang berjudul Studi Dan Implementasi Watermarking
Citra Digital Dengan Menggunakan Fungsi Hash, dibahas mengenai teknik
penyisipan watermark pada ranah frekuensi. Pengubahan dilakukan pada beberapa
koefisien frekuensi menengah. Sebelum disisipkan, citra asli di-hash dengan
algoritma MD5. Nilai hash yang dihasilkan dibagi dua kemudian dienkripsi DES
dengan bagian pertama sebagai plainteks dan bagian kedua sebagai kunci. 32 bit
pertama dari hasil enkripsi ini dijadikan seed untuk pembangkit bilangan acak.
Seed dan pola bilangan acak yang dihasilkan ini bergantung pada citra asli.
Kesimpulan yang diperoleh adalah ukuran watermark mempengaruhi kualitas
citra hasil proses embedding, yaitu semakin besar ukuran watermark, semakin
besar perubahan yang terjadi pada citra [1].
Pada penelitian berjudul Metode Least Significant Bit (LSB) Dan End Of
File (EoF) Untuk Menyisipkan Teks Ke Dalam Citra Grayscale, dibahas
mengenai teknik penyisipan teks ke dalam citra grayscale dengan menggunakan
metode LSB dan metode EoF. Pada penelitian tersebut disimpulkan bahwa metode
EoF memiliki kelebihan dapat menyisipkan pesan dalam jumlah yang tidak
terbatas dan dapat menjaga kualitas citra hasil proses sehingga tidak dapat
terdeteksi oleh indra visual manusia [2].
Pada penelitian yang berjudul Implementasi Penggabungan Steganografi,
Hash MD5, dan Enkripsi AES Pada File Video MKV, dibahas mengenai teknik
penyisipan pesan yang akan disembunyikan dibalik sebuah video. Pada penelitian
tersebut disimpulkan bahwa metode EoF dengan cara menambahkan data yang
disisipkan pada akhir file video. Sehingga besaran file yang disisipkan tidak
terbatas ukurannya, namun menyebabkan ukuran file video yang berubah dari
ukuran file video asli [3].
Watermarking merupakan suatu cara untuk penyembunyian atau
penanaman data/informasi tertentu (baik hanya berupa catatan umum maupun
rahasia) ke dalam suatu data digital lainnya, tetapi tidak diketahui kehadirannya
oleh indera manusia (indera penglihatan atau indera pendengaran), dan mampu
menghadapi proses-proses pengolahan sinyal digital sampai pada tahap tertentu.
Istilah watermarking ini muncul dari salah satu cabang ilmu yang disebut
Steganography. Steganography adalah ilmu yang mempelajari tentang
bagaimana menyembunyikan suatu informasi "rahasia" di dalam suatu
informasi lainnya.
Pada sebuah digital watermarking, metode yang digunakan beragam tetapi
secara umum metode ini menggunakan redundant bits sebagai tempat
menyembunyikan pesan pada saat dilakukan kompresi data, dan kemudian
menggunakan kelemahan indera manusia yang tidak sensitif sehingga pesan
tersebut tidak ada perbedaan yang terlihat atau yang terdengar [4]. Implementasi
yang akan dilakukan di dalam penelitian ini berada pada file citra, watermark akan
2
disembunyikan di belakang sebuah citra. Metode watermarking yang digunakan
adalah metode EoF (End Of File). Adapun kelebihan dan kekurangan metode EoF
dengan metode lainnya (LSB misalnya) dapat dilihat pada Tabel 1.
Metode
EoF
LSB
Tabel 1 Perbandingan Metode EoF dan LSB [2]
Kelebihan
Kekurangan
- Pesan yang disisipkan - Ukuran file lebih
besar dari ukuran file
jumlah tidak terbatas.
semula
- Ukuran pesan yang
disisipkan tidak terbatas,
tidak terpengaruh dengan
ukuran media pembawa.
- Tidak terjadi perubahan
pada kualitas media file
pembawa pesan.
yang
- Ukuran media pembawa - Pesan/data
disisipkan terbatas,
pesan
tidak
akan
sesuai ukuran data.
berubah,
karena
perubahan
mengganti bit terakhir - Terjadi
kualitas
media
dengan
pesan
yang
pembawa pesan.
disisipkan
Metode LSB akan mengganti bit terakhir kode biner masing-masing piksel.
Kelebihan dari metode ini adalah ukuran media tidak berubah/tetap, sehingga
tidak mengakibatkan kecurigaan akan adanya pesan rahasia dalam media.
Kekurangan metode ini adalah jumlah karakter pesan yang disisipkan terbatas,
sehingga besarnya media harus menyesuaikan besarnya pesan yang dikirim.
Metode EoF akan meletakkan pesan di akhir media sehingga ukuran file akan
bertambah besar, oleh karena itu pesan berupa watermark yang disisipkan tidak
terbatas ukurannya [2].
Metode EoF atau End of File menggunakan cara dengan menyisipkan data
pada akhir file. Metode ini dapat digunakan untuk menyisipkan data yang
ukurannya sesuai dengan kebutuhan. Ukuran file yang telah disisipkan data sama
dengan ukuran file sebelum disisipkan data ditambah dengan ukuran data yang
disisipkan ke dalam file tersebut. Metode inilah yang akan digunakan dalam
penelitian ini. Dalam metode ini, data disisipkan pada akhir file dengan diberi
tanda khusus sebagai pengenal awal dari data dan pengenal akhir dari data
tersebut.
Dalam kriptografi, MD5 (Message-Digest algortihm 5) ialah fungsi hash
kriptografik yang digunakan secara luas dengan hash value 128-bit. Pada standar
Internet (RFC 1321), MD5 telah dimanfaatkan secara bermacam-macam pada
aplikasi keamanan, dan MD5 juga umum digunakan untuk melakukan pengujian
integritas sebuah file. MD5 didesain oleh Ronald Rivest pada tahun 1991 untuk
menggantikan hash function sebelumnya yakni MD4 [2].
MD5 memproses variasi panjang pesan ke dalam keluaran 128-bit dengan
panjang yang tetap. Pesan masukan dipecah menjadi dua gumpalan blok 512-bit;
3
Pesan ditata sehingga panjang pesan dapat dibagi 512. Penataan bekerja sebagai
berikut: bit tunggal pertama, 1, diletakkan pada akhir pesan. Proses ini diikuti
dengan serangkaian nol (0) yang diperlukan agar panjang pesan lebih dari 64-bit
dan kurang dari kelipatan 512. Bit-bit sisa diisi dengan 64-bit integer untuk
menunjukkan panjang pesan yang asli. Sebuah pesan selalu ditata setidaknya
dengan 1-bit tunggal, seperti jika panjang pesan adalah kelipatan 512 dikurangi
64-bit untuk informasi panjang (panjang mod(512) = 448), sebuah blok baru dari
512-bit ditambahkan dengan satu bit diikuti dengan 447 bit-bit nol (0) diikuti
dengan panjang 64-bit. Algoritma MD5 dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Algoritma MD5 [6]
Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa satu operasi MD5 terdiri atas 64
operasi, dikelompokkan dalam empat putaran dari 16 operasi. F adalah fungsi
nonlinear yakni satu fungsi digunakan pada tiap-tiap putaran. Mi menunjukkan
blok 32-bit dari masukan pesan, dan Ki menunjukkan konstanta 32-bit dimana
berbeda untuk tiap-tiap operasi.
Algoritma MD5 yang utama beroperasi pada kondisi 128-bit, dibagi
menjadi empat word 32-bit, menunjukkan A, B, C dan D. Operasi tersebut
diinisialisasi dijaga untuk tetap konstan. Algoritma utama kemudian beroperasi
pada masing-masing blok pesan 512-bit, masing-masing blok melakukan
pengubahan terhadap kondisi. Pemrosesan blok pesan terdiri atas empat tahap,
batasan putaran; tiap putasan membuat 16 operasi serupa berdasar pada fungsi
non-linear F, tambahan modular, dan rotasi ke kiri [3]. Pada sistem ini, algoritma
MD5 akan digunakan untuk pengujian integritas data watermark sebelum
disisipkan dan sesudah diekstrasi serta untuk memvalidasi data watermark pada
file citra.
Algoritma enkripsi AES atau rijndael merupakan algoritma enkripsi yang
digunakan untuk jenis enkripsi AES (Advanced Encryption Standard). Algoritma
ini dibuat oleh Dr.Vincent Rijmen dan Dr.Joan Daemen. Algoritma AES ini
memiliki keseimbangan antara keamanan dan fleksibilitas dalam berbagai
platform software dan hardware [3]. Algoritma ini akan digunakan untuk
mengenkripsi password yang menjadi keyword saat proses embedding data
watermark dan proses extracting data watermark. Parameter algoritma AES dapat
dilihat pada Tabel 2.
4
AES
Algorithm
AES-128
AES-192
AES-256
Tabel 2 Parameter Algoritma AES [3]
(Input/Output Size)
Block Size Nb
4 words
4 words
4 words
Key Length
Nk
4 words
6 words
8 words
Number of
Rounds Nr
10 rounds
12 rounds
14 rounds
Dapat dilihat pada Tabel 2, Setiap rounds berisi empat byte-oriented
cryptographic transformation yaitu 1. Byte subtitution; 2.Shifting rows of the state
array; 3.Data Mixing antara kolom dengan state array; dan 4. Round key addition
pada state array.
Tranformasi pertama pada AES adalah transformasi non-linier byte
subtitution yang disebut sebagai tranformasi SubBytes(). SubBytes() beroperasi
dengan bebas pada masing-masing byte State menggunakan tabel subtitusi (Sbox). Dalam bentuk matriks, elemen S-Box dapat dinyatakan pada Gambar 3.
Gambar 3 S-Box [3]
Sedangkan Gambar 4 menggambarkan efek Subbytes() perubahan bentuk
pada State.
Gambar 4 Efek Subbytes [3]
S-Box digunakan pada transformasi Subbytes() diperlihatkan dalam bentuk
hexadecimal, Sebagai contoh, jika s1,1= {53}, kemudian nilai subtitusi akan
ditentukan oleh persimpangan antara baris dengan index ‘5’ dan kolom dengan
index ‘3’. [3]. Ini akan menghasilkan s1,1 ={ed}. Transformasi Subbytes() dapat
dilihat pada Gambar 5.
5
Gambar 5 Transformasi Subbytes [3]
Pada tranformasi ShiftRows(), byte pada tiga baris terakhir digeser sebanyak
ofsetnya, sedangkan byte pada baris pertama tidak dilakukan pergeseran.
Pergeseran byte tergantung pada nilai pada barisnya r, (untuk Nb = 4) [3]. Dapat
dilihat pada Persamaan 1.
(1)
Pergeseran dilakukan dari depan ke belakang, seperti ditunjukkan pada
Gambar 6.
Gambar 6. Pergeseran ShiftRows [3]
Berdasarkan Gambar 6 dapat dijelaskan sebagai berikut [3] :
Shift(0,4)=0; bergeser 0 langkah atau tidak bergeser
Shift(1,4)=1; bergeser 1 langkah
Shift(2,4)=2; bergeser 2 langkah
Shift(3,4)=3; bergeser 3 langkah
Mode ini menerapkan mekanisme umpan-balik (feedback) pada sebuah
blok, yang dalam hal ini hasil enkripsi blok sebelumnya di-umpan-balikkan ke
dalam enkripsi blok yang current. Caranya, blok plainteks yang current di-XORkan terlebih dahulu dengan blok cipherteks hasil enkripsi sebelumnya, selanjutnya
hasil peng-XOR-an ini masuk ke dalam fungsi enkripsi. Pada mode Cipher Block
6
Chaining (CBC), setiap blok cipherteks bergantung tidak hanya pada blok
plainteksnya tetapi juga pada seluruh blok plainteks sebelumnya. Dekripsi
dilakukan dengan memasukkan blok cipherteks yang current ke fungsi dekripsi,
kemudian meng-XOR-kan hasilnya dengan blok cipherteks sebelumnya. Dalam
hal ini, blok cipherteks sebelumnya berfungsi sebagai umpan-maju (feedforward)
pada akhir proses dekripsi [5].
(a)
(b)
Gambar 7. Skema Enkripsi dan Dekripsi dengan Mode CBC [5]
(a) Enkripsi, (b) Dekripsi
Secara matematis, skema mode CBC dapat dinyatakan dengan persamaan
berikut [5] :
(2)
Enkripsi : Ci = EK(Pi Ci – 1)
Dekripsi : Pi = DK(Ci) Ci – 1
(3)
Berikut ini proses shift cipher pada mode CBC. Blok plainteks pertama
menggunakan C0 sebagai vektor awal (initialization vector atau IV). IV tidak
perlu rahasia. Blok-blok plainteks yang identik dienkripsi menjadi blok-blok
cipherteks yang berbeda hanya jika blok-blok plainteksnya sebelumnya berbeda.
Jika blok-blok plainteks sebelumnya ada yang sama, maka ada kemungkinan
cipherteksnya sama. Untuk mencegah hal ini, maka digunakan IV yang
merupakan data acak sebagai blok pertama. IV tidak mempunyai makna, ia hanya
digunakan untuk membuat tiap blok cipherteks menjadi unik[5].
Contoh 1: Misalkan plainteks (dalam biner) adalah :
10100010001110101001
Bagi plainteks menjadi blok-blok yang berukuran 4 bit :
1010 0010 0011 1010 1001
atau dalam notasi HEX adalah A23A9. Misalkan kunci (K) yang digunakan
adalah: (panjangnya juga 4 bit)
1011
atau dalam notasi HEX adalah B.
Sedangkan IV yang digunakan seluruhnya bit 0 (Jadi, C0 = 0000)
7
Misalkan fungsi enkripsi E yang sederhana (tetapi lemah) adalah dengan mengXOR-kan blok plainteks Pi dengan K, kemudian geser secara wrapping bit-bit dari
Pi K satu posisi ke kiri.
C1 diperoleh sebagai berikut:
P1 C0 = 1010 0000 = 1010
Enkripsikan hasil ini dengan fungsi E sebagai berikut:
1010 K = 1010 1011 = 0001
Geser (wrapping) hasil ini satu bit ke kiri: 0010
Jadi, C1 = 0010 (atau 2 dalam HEX)
C2 diperoleh sebagai berikut:
P2 C1 = 0010 0010 = 0000
0000 K = 0000 1011 = 1011
Geser (wrapping) hasil ini satu bit ke kiri: 0111
Jadi, C2 = 0111 (atau 7 dalam HEX)
C3 diperoleh sebagai berikut:
P3 C2 = 0011 0111 = 0100
0100 K = 0100 1011 = 1111
Geser (wrapping) hasil ini satu bit ke kiri: 1111
Jadi, C2 = 1111 (atau F dalam HEX)
Demikian seterusnya, sehingga plainteks dan cipherteks hasilnya adalah:
Pesan (plainteks)
: A23A9
Cipherteks (mode CBC)
: 27FDF
Pergabungan algoritma enkripsi AES dan fungsi hash MD5 dapat
memberikan keamanan yang berlapis pada sistem watermarking yang diterapkan,
karena watermark dan keyword (password) dienkripsi dengan algoritma Rijndael
ke plaintext dan diubah ke ciphertext dengan shift cipher (CBC). Sementara
fungsi hash md5 menerima masukan ciphertext hasil enkripsi Rijndael dan
menghasilkan message digest yang digunakan untuk pengujian integritas data dan
memvalidasi data watermark. Untuk menghasilkan citra ter-watermark, proses
penyisipan watermark pada citra dilakukan dengan metode End of File. Hasil
pengujian menunjukkan bahwa teknik ini memenuhi kriteria security, recovery
dan fidelity.
Pengukuran fidelity dapat dihitung dengan menghitung nilai MSE (Mean
Squared Error) dan PSNR (Peak Signal Noise Ratio). MSE dan PSNR dapat
dihitung dengan persamaan (4) dan (5). Pada persamaan (4), I(x,y) adalah nilai
grey-level citra asli pada posisi (x,y), I’ adalah nilai derajat keabuan citra yang
telah diberi watermark di posisi (x,y). X dan Y adalah ukuran panjang dan lebar.
Pada persamaan (5), m adalah nilai maksimum yang dimiliki oleh sebuah piksel.
Sebagai contoh untuk data citra 8 bit, nilai maksimum adalah 255 [1].
8
(4)
(5)
Perhitungan nilai PSNR hanya terdefinisi dengan baik pada pengukuran
luminance (intensitas cahaya, misalnya pada citra grayscale). Untuk citra
berwarna, pendekatan yang dapat dilakukan adalah menghitung nilai PSNR
masing-masing kanal dan kemudian menghitung nilai rata-ratanya [1].
Menganalisis galat (error) sangat penting di dalam membandingkan citra
hasil proses watermark dengan citra asli. Galat berasosiasi dengan seberapa dekat
citra ter-watermark terhadap citra asli. Semakin kecil galatnya, semakin baik citra
yang didapatkan. Nilai ukuran citra asli ( true value ) = nilai ukuran citra terwatermark (aproksimasi) + Galat [7].
Misalkan a adalah nilai ukuran citra ter-watermark terhadap nilai ukuran citra
aslinya a , maka selisih
(6)
aa
disebut Galat. Jika tanda Galat ( positif atau negatif ) tidak dipertimbangkan,
maka galat mutlak
(7)
aa
Ukuran galat kurang bermakna karena tidak menceritakan seberapa besar
galat itu dibandingkan dengan nilai ukuran citra asli. Untuk mengatasi interpretasi
nilai galat tersebut , maka galat harus dinormalkan terhadap nilai ukuran citra asli.
Gagasan ini melahirkan apa yang dinamakan galat relatif.
Galat Relatif didefinisikan sebagai [7]:
R
Atau dalam persentase R
(8)
x100%
a
a
Nilai persentase galat relatif akan digunakan untuk mengukur nilai rata-rata
rasio selisih ukuran pada citra asli sebelum dan sesudah proses watermark.
Portable Network Graphics (PNG) merupakan standar terbuka format
image raster yang didukung oleh W3C dan IETF. Pada dasarnya, format PNG
bukan merupakan format baru karena telah dikembangkan pada tahun 1995 untuk
mengganti format GIF. Format ini tidak digunakan lagi secara luas oleh browser
dan perangkat lunak aplikasi pengolah citra, sehingga dukungan terhadap format
tidak begitu besar hingga tahun 2003, di mana format PNG semakin dikenal dan
dipergunakan untuk aplikasi manipulasi citra. PNG adalah salah satu format
penyimpanan citra yang menggunakan metode pemadatan yang tidak
menghilangkan bagian dari citra tersebut (lossless compression). Format PNG
diperkenalkan untuk menggantikan format penyimpanan citra GIF. Citra dengan
format PNG mempunyai faktor kompresi yang lebih baik dibandingkan citra
dengan format GIF. Satu fasilitas dari GIF yang tidak terdapat pada format PNG
adalah dukungan terhadap penyimpanan multi-citra untuk keperluan animasi.
Untuk keperluan pengolahan citra, format PNG dapat dijadikan alternatif selama
proses pengolahan citra, karena format ini selain tidak menghilangkan bagian dari
citra yang sedang diolah, sehingga penyimpanan berulang ulang dari citra tidak
9
akan menurunkan kualitas citra, juga PNG diciptakan untuk menggantikan
keberadaan GIF karena masalah lisensi. Format PNG dibuat sebagai alternatif lain
dari format GIF, dan digunakan untuk menyimpan berkas dengan kedalaman 24
bit serta memiliki kemampuan untuk menghasilkan background transparan
dengan pinggiran yang halus. Format PNG menggunakan metode kompresi
lossless untuk menampilkan citra 24 bit atau warna-warna. Format ini mendukung
transparansi di dalam alpha channel. Format PNG sangat baik digunakan pada
dokumen online, dan mempunyai dukungan warna yang lebih baik saat dicetak
[8].
3. Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam aplikasi watermark citra digital
dengan metode EoF adalah waterfall model yang merupakan suatu model proses
untuk memodelkan suatu sistem perangkat lunak yang dibuat secara terstruktur
dan berurutan dimulai dari penentuan masalah, analisa kebutuhan, perancangan
implementasi, integrasi, uji coba sistem, serta perawatan sistem [9].
Dalam analisis kebutuhan tentang permasalahan Watermarking metode EoF
(End Of File), kriptografi hash MD5 dan enksripsi AES, diadakan pengumpulan
data baik dari studi penelitian yang telah dilakukan. Setelah proses penelitian
selesai dan sudah mendapatkan semua kebutuhan tentang permasalahan yang
dibahas, maka tahap selanjutnya adalah melakukan perancangan sistem yang
meliputi perancangan proses dan perancangan antarmuka dari aplikasi. Tahap
selanjutnya adalah melakukan implementasi dari rancangan sistem. Implementasi
dibuat dengan menggunakan metode EoF dan enkripsi AES dan fungsi hash MD5
yang kemudian disisipkan ke dalam sebuah citra ber-format PNG. Hasil
perancangan akan langsung diuji untuk mengetahui kekurangan atau kesalahan
pada sistem yang dibangun. Pada tahapan ini dilakukan pengujian dan analisis
pengujian terhadap aplikasi. Integrasi sistem diperlukan supaya sistem dapat
berjalan seutuhnya dan dapat segera diuji secara menyeluruh. Tahap terakhir
adalah pengoperasian dan perawatan terhadap sistem yang telah dibangun di
lingkungannya.
Penentuan Masalah
Dalam penelitian ini akan dicari solusi untuk proses watermarking dengan
metode End of File (EoF). Masalah yang akan dibahas dirumuskan sebagai
berikut :
a. Bagaimana membangun aplikasi watermarking citra digital dengan metode
End of File (EoF) ?
b. Bagaimana pengaruh penyisipan data dengan metode End of File (EoF)
terhadap kualitas citra digital ?
c. Berapa kapasitas citra ter-watermark yang dihasilkan oleh aplikasi dengan
memanfaatkan metode End of File (EoF) ?
Analisis Kebutuhan dan Pendefenisian
Data yang digunakan sebagai host/citra asli dalam aplikasi ini adalah sebuah
file citra ber-format PNG. Ukuran file citra yang akan digunakan tidak dibatasi.
10
Data watermark yang dikriptografikan kemudian disisipkan ke dalam citra berupa
data ber-format jpg dan bmp, document (doc/docx),dan text file (txt).
Kebutuhan perangkat lunak yang digunakan dalam membangun sistem ini
adalah sebagai berikut :
Operation System
: Windows 7 Ultimate
Program Software
: Microsoft Visual Studio 2012 Express
Perancangan Sistem
Dalam penelitian ini, penulis telah merancang sebuah proses sistem yang
menjadi cara kerja dari aplikasi watermarking. Proses sistem watermarking
dengan metode End of File, algoritma AES dan MD5 dapat dijelaskan dengan
diagram dalam bentuk flowchart, yang ditunjukkan pada Gambar 7.
(a)
(b)
Gambar 7 Sistem Watermarking
(a). Embedding, (b). Extracting
11
4. Hasil dan Pembahasan
Pada tahap ini akan membahas tentang implementasi, pengujian, dan
analisis hasil implementasi watermarking dalam file citra png dengan
menggunakan metode penyisipan End of File (EoF) beserta pengamanan berlapis
kriptografi. Gambar 8 menunjukkan tampilan awal sistem yang dibuat. Main_form
ini terdiri dari tiga buah label yang memiliki fungsi untuk memanggil form-form
lain yang berhubungan dengan aplikasi ini. Embedding Data Extract Data, button
(tombol) yang akan memanggil form Encode dan Decode yang berfungsi untuk
meng-encode dan menyisipkan data pada file citra (.png) dan/atau mengambil
kembali data yang telah tersimpan pada file citra ter-watermark. About, button
yang memanggil form About yang berisi tentang penjelasan singkat jalan kerja
aplikasi serta informasi tentang pembuat aplikasi.
Gambar 8 Tampilan Awal Sistem
Gambar 9 Form Embedding
Gambar 10 Form Extracting
12
Pada Gambar 9 terlihat pemberitahuan atau informasi pada saat file
Document akan disisipkan ke dalam file image (.png). Proses diawali dengan
enkripsi (memasukkan password) data yang disisipkan dan berlanjut dengan
proses embedding. Terdapat run-time program yang menunjukkan run-time
program saat proses attach. Hasil file yang telah jadi (marked-image) dapat dilihat
pada path pada save result yang telah diisikan. Gambar 10 dapat dilihat proses
extracting dengan masukan password untuk dekripsi file yang disisipkan setelah
sebelumnya telah terjadi proses extracting.
Pengujian Sistem Proses Embedding, dijelaskan sebagai berikut :
Pada pengujian sistem, spesifikasi komputer yang digunakan adalah :
a. Processor
: Procesor Intel i5 2.40GHz 2.40 Ghz
b. Memory
: RAM 2 GB
c. Harddisk
: 500 Gigabyte
Pada pengujian ini, proses yang bekerja pada komputer berada pada
kondisi yang sama. Pengujian sistem dilakukan dengan melakukan perbandingan
hasil Embedding. Pengujian hasil embedding data pada file citra dibantu dengan
program PSNR 1.2 untuk mengukur kualitas citra dan program Hash Generator
untuk menunjukkan nilai hash yang dibangkitkan dari pengabungan algoritma
AES dan MD5. Pengujian ini dibagi atas beberapa bagian yaitu:
1.
Eksperimen embedding data citra biner ber-format .BMP dan citra
grayscale ber-format .JPG dengan dimensi 1024x768 piksel pada file citra
ber-format png.
2.
Perbandingan kualitas gambar citra asli dengan citra yang telah diberi
watermark berupa citra biner ber-format .BMP dan berdimensi 1024x768
piksel.
3.
Perbandingan nilai hash proses watermarking dengan komponen yang
berbeda pada citra yang telah diberi watermark berupa citra biner berformat .BMP dan berdimensi 1024x768 piksel.
4.
Perbandingan nilai hash pada data watermark sebelum di-embed dan
setelah di-extract.
Untuk pengujian, file gambar yang disiapkan sebagai citra asli adalah dua file
gambar yang berbeda yaitu citra grayscale dengan dimensi 512x512 piksel dan
citra berwarna dengan dimensi 1024x768 piksel. Hasil eksperimen penyisipan file
ber-format BMP dan JPG dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Rata-rata Waktu Embedding Format .BMP dan .JPG
Waktu
Waktu
Embedding
Embedding
watermark
Pengujian
Gambar I
Gambar II
(164 KB)
(3,000 KB)
(MS)
(MS)
Pengujian I
60
50
Pengujian II
50
50
mark I.bmp
Pengujian III
30
50
(96 KB)
Pengujian IV
60
50
Pengujian V
50
50
Rata-rata
50
50
13
Pengujian I
Pengujian II
Pengujian III
Pengujian IV
Pengujian V
Rata-rata
mark II.jpg
(111 KB)
30
50
50
50
30
42
50
50
50
50
50
50
Berdasarkan Tabel 4 didapat nilai rata-rata waktu yang diperlukan pada
pengujian mark I untuk Gambar I adalah 50 milisecond sedangkan nilai rata-rata
waktu untuk Gambar II adalah 50 milisecond. Nilai rata-rata pada mark II untuk
Gambar I adalah 42 milisecond untuk Gambar II rata-rata waktu yang diperlukan
adalah 50 milisecond.
Hasil perbandingan kualitas gambar yang diukur dengan nilai PSNR dapat
dilihat pada Gambar 11.
(a)
(b)
(c)
Gambar 11. Perbandingan Kualitas Gambar
(a) watermark, (b)citra grayscale, (c)citra berwarna
Berdasarkan Gambar 11, dapat dijelaskan bahwa hasil embedding data
watermark pada citra grayscale dan citra berwarna (.png) tidak merubah kualitas
gambar citra ter-watermark bila dibandingkan dengan citra asli. Karena semakin
besar nilai PSNR maka semakin mirip kualitas gambar citra ter-watermark dengan
citra asli. Hasil perbandingan nilai hash hasil embedding menggunakan Gambar I
(lena.png) sebagai citra asli (HMD5 = 1d5235be4243c38a643c02e2690bfd1c)
dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Perbandingan Nilai HMD5
No
Watermark
Password
HMD5
1
mark I.bmp
password
30600864913c62d25e4a6a8ddd979a55
2
3
4
mark I.bmp
mark II.jpg
mark II.jpg
Password
password
Password
5415dc769e7a807de66726e3a3dd35b1
fe1d3d2288185b57ba437d4c85ffbe39
f668a11a2b1fde18570150af802f17b6
Berdasarkan Tabel 5, dapat dijelaskan bahwa semua komponen dalam
sistem watermarking mempengaruhi nilai hash yang dihasilkan pada citra terwatermark. Jika satu komponen berbeda (watermark, password) maka nilai hash
yang dihasilkan juga akan berbeda. Perlu diperhatikan bahwa setiap masukan pada
password sangat sensitif. Jika salah memasukkan password maka MD5 tidak
dapat memvalidasi data watermark hingga data watermark tidak dapat di-extract.
14
No
Tabel 6 Hasil Pengujian Integritas data watermark
Ukuran
MD5 Sebelum
MD5 Sesudah
(KB)
Disisipkan
Diekstraksi
cc0081a8d2ab9e43 cc0081a8d2ab9e43
96
69753630b2f23fea 69753630b2f23fea
02a66aaaf55ed9d6 02a66aaaf55ed9d6
111
91d5f2bcc8a7a646 91d5f2bcc8a7a646
cd898affc1340eb2
cd898affc1340eb2
256
bda8e57bcf9bc96c bda8e57bcf9bc96c
ccd9d56f368aea07 ccd9d56f368aea07
521
d22c2337f9c63ba2 d22c2337f9c63ba2
afc7da179ef13100
afc7da179ef13100
624
16d6bf9728ed0136 16d6bf9728ed0136
Nama File
1
mark I.bmp
2
mark II.jpg
3
mark III.bmp
4
mark IV.jpg
5
mark V.bmp
Kesimpulan
tidak berubah
tidak berubah
tidak berubah
tidak berubah
tidak berubah
Analisis hasil pengujian pada Tabel 6, dijelaskan sebagai berikut. Setiap
pengujian dilakukan pada data watermark ber-format .BMP dan .JPG sebelum diembed dan setelah di-extract. Hasil pengujian menunjukkan bahwa watermark
yang disisipkan tidak mengalami perubahan.
Penyisipan dilakukan pada End of File (EoF) yaitu penambahan data pada
akhir file citra. Sehingga besaran watermark yang disisipkan tidak terbatas. Hal ini
membuat ukuran citra ter-watermark berubah dari citra asli. Ukuran citra terwatermark dari setiap pengujian dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7 Pengurutan Data Berdasarkan Ukuran Watermark
Ukuran
Ukuran Gambar I
Ukuran Gambar II
Sebelum
Setelah Proses
Setelah Proses
Watermark
Proses
(164 KB)
(3,000 KB)
(KB)
(KB)
(KB)
mark I
(bmp)
96
260
3,096
mark II
(jpg)
111
275
3,111
mark III
(bmp)
256
420
3,256
mark IV
(jpg)
521
685
3,521
mark V
(bmp)
624
788
3,624
Berdasarkan Tabel 7, nilai rata-rata galat relatif yang dihasilkan dari
ukuran gambar I setelah proses watermark adalah 1,96. Berikut grafik
perbandingan ukuran gambar I (lena.png), sebelum dan setelah proses
watermarking dapat dilihat pada Gambar 12.
Perbandingan Ukuran Gam bar I
Sebe lum dan Sete lah Pros es Waterma rking
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Sebelum
Setelah
mark I
mark II
mark III
mark IV
mark V
Gambar 12. Grafik Perbandingan Ukuran Sebelum dan Setelah
Proses Watermarking pada Gambar I
15
Sedangkan nilai rata-rata galat relatif yang dihasilkan dari ukuran gambar
II setelah proses watermark adalah 0,1. Berikut grafik perbandingan ukuran
gambar II (grass.png) sebelum dan setelah proses watermarking dapat dilihat pada
Gambar 13.
Perbandingan Ukuran Gambar II
Sebelum dan Setelah Proses Watermarking
3750
3500
3250
3000
2750
2500
2250
2000
Sebelum
Setelah
mark I
mark II
mark III
mark IV
mark V
Gambar 13. Grafik Perbandingan Ukuran Sebelum dan Setelah
Proses Watermarking pada Gambar II
Berdasarkan Gambar 12 dan Gambar 13, dapat dijelaskan bahwa gambar
II memiliki galat (error) lebih kecil dari gambar I. Selain itu selisih antara ukuran
citra ter-watermark dan ukuran citra asli berbanding lurus dengan ukuran
watermark. Jadi semakin besar ukuran watermark, maka semakin besar selisih
antara ukuran citra ter-watermark dengan ukuran citra asli.
5. Simpulan
Berdasarkan pengujian, pembahasan dan analisis yang telah dilakukan,
dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai hasil dari Sistem Watermarking
Metode End of File (EoF) sebagai berikut: Semua komponen yang dibutuhkan
dalam proses watemarking dari citra asli, watermark dan password sangat
mempengaruhi nilai hash citra ter-watermark. Maka probabilitas dihasilkan nilai
hash yang sama sangatlah kecil, mengingat para pengguna (pemilik hak cipta)
memiliki citra asli, watermark, dan password yang berbeda-beda. Penyisipan
dilakukan pada End Of File (EoF), dengan cara menambahkan watermark pada
akhir file citra. Sehingga besar ukuran watermark tidak terbatas, namun
menyebabkan ukuran citra ter-watermark lebih besar dari ukuran citra asli. Selisih
ukuran file antara citra asli dengan citra ter-watermark merupakan besar ukuran
file watermark setelah mengalami enkripsi Rijndael. Untuk penelitian selanjutnya,
disarankan dibuat sebuah proses kompresi file sehingga ukuran file watermark
akan menjadi lebih kecil.
6. Daftar Pustaka
[1]
[2]
Fahmi. 2007. “Studi Dan Implementasi Watermarking Citra Digital
Dengan Menggunakan Fungsi Hash”. Teknik Informatika. ITB Bandung.
Krisnawati. 2008. “Metode Least Significant Bit (LSB) dan End of File
(EoF) untuk Menyisipkan Teks Ke Dalam Citra Grayscale”. Manajemen
Informatika. STMIK AMIKOM Yogyakarta.
16
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
Nahumury, Astriyer. 2011. “Implementasi penggabungan Steganografi,
Hash MD5, dan Enkripsi AES pada file video MKV”. Teknik Informatika.
Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.
Utami, Ema, & Sukrino.2007. “Implementasi Steganografi dengan
Gabungan Enkripsi Rijndael, Shift Cipher dan Fungsi Hash MD5”. Teknik
Informatika. STMIK AMIKOM Yogyakarta.
Lung, Chan & Rinaldi Munir. 2004. “Studi dan Implementasi Advanced
Encryption Standard dengan Empat Mode Block Cipher”. Departemen
Teknik Informatika, Institut Teknologi Bandung.
Avanzi, Roberto & Liam Keliher. 2008. "Selected Areas in Cryptography".
Canada : Springer
Talisadika. Metode Numerik. https://talisadikamaifa.files.wordpress.com/
2012/10/metode-numerik.doc. Diakses tanggal 13 Oktober 2013.
Portable Network Graphics (PNG) Specification (Second Edition): 11.2.2
IHDR Image header. http://www.w3.org/TR/PNG/#11IHDR. Diakses
tanggal 10 Oktober 2013.
Leffingwell, Dean & Don Widrig. 2003. “Managing Software
Requirements”. Colorado : Addison-Wesley Professional.
17
Menggunakan Metode End of File (EoF)
Artikel Ilmiah
Peneliti :
Shean Moervies Tahalea (672013716)
Prof. Dr. Ir. Eko Sediyono, M.Kom.
Ramos Somya, S.Kom., M.Cs.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Februari 2015
Aplikasi Watermarking Citra Digital Dengan
Menggunakan Metode End of File (EoF)
Artikel Ilmiah
Diajukan kepada
Fakultas Teknologi Informasi
untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Peneliti :
Shean Moervies Tahalea (672013716)
Prof. Dr. Ir. Eko Sediyono, M.Kom.
Ramos Somya, S.Kom., M.Cs.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Februari 2015
Aplikasi Watermarking Citra Digital Dengan
Menggunakan Metode End of File (EoF)
1)
Shean Moervies Tahalea, 2)Eko Sediyono, 3)Ramos Somya
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Jl. Dipenogoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia
Email : 1)1st.sean@gmail.com, 2)ekosed1@yahoo.com, 3)ramos.6005@gmail.com
Abstract
Duplication and modification of digital images yields a great damage to the
owner as it can be done illegally easy and free. Watermarking is a way to insert data
information (marks) to the digital image file as proof of ownership of the copyright of that
file. In this research, we focus on watermarking based on End Of File (EoF) method.
Watermark and Password is encrypt to plaintext by rijndael encryption and convert to
ciphertext by shift cipher (CBC). This ciphertext will be hashed by md5 hash function
which produce message digest that used for data integrity check and validate watermark
data. The combination of this become pseudo-random number generator (PRNG) to hash
value of the image file. The embedding process is done by running EoF method to make
watermarked image. Results of this study prove that EoF method does not damage the
image file that used to insert data.
Keywords: Watermarking, EoF, Rijndael, CBC, MD5, PRNG.
Abstrak
Penggandaan dan pengolahan atas citra digital sangat merugikan pemegang hak
cipta dan hal ini dapat dilakukan dengan begitu mudah dan leluasa secara ilegal.
Watermarking adalah suatu cara untuk menyisipkan data informasi (tanda) ke file citra
digital sebagai bukti kepemilikan hak cipta atas file tersebut. Dalam penelitian ini,
dibahas watermarking dengan metode End Of File (EoF). Watermark dan Password
dienkripsi dengan algoritma Rijndael ke plaintext dan diubah ke ciphertext dengan shift
cipher (CBC). Sementara fungsi hash MD5 menerima masukan ciphertext hasil enkripsi
Rijndael dan menghasilkan message digest yang digunakan untuk pengujian integritas
data serta memvalidasi data watermark. Penggabungan algoritma rinjdael dan fungsi hash
MD5 menjadi pembangkit bilangan acak-semu (PRNG) bagi nilai hash file citra. Untuk
menghasilkan citra ter-watermark, proses penyisipan watermark pada citra dilakukan
dengan metode EoF. Hasil penelitian ini membuktikan bahwa metode EoF tidak merusak
file citra yang digunakan untuk menyisipkan data.
Kata Kunci : Watermarking, EoF, Rijndael, CBC, MD5, PRNG.
1
Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas
Kristen Satya Wacana Salatiga
2
Staf Pengajar Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
3
Staf Pengajar Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
1. Pendahuluan
Pada zaman digital saat ini, kemajuan teknologi dan informasi
memberikan pengaruh besar bagi kehidupan manusia. Teknologi digital dan
perangkat lainnya berkembang begitu cepat sehingga memberikan banyak
kemudahan di bidang multimedia digital yang memberikan keunggulan
dibandingkan dengan multimedia konvensional. Salah satu contohnya adalah
kemudahan dalam melakukan penyalinan dan penyebaran arsip multimedia
digital.
Perkembangan internet sebagai sistem jaringan terluas di dunia
menyebabkan hampir segala jenis informasi dapat diperoleh dan disebarluaskan.
Penyebaran arsip multimedia digital yang semakin mudah dan cepat lewat media
internet ini menjadi alternatif bagi para pemilik produk digital ketika
menginginkan untuk mempublikasikan produk digitalnya kepada semua orang
dalam waktu yang cepat. Selain memberikan nilai positif, hal ini juga
menimbulkan dampak negatif yaitu jika penyalinan dan penyebaran produk digital
dilakukan secara illegal, karena mudahnya penyalinan citra digital dari internet
sehingga dapat dilakukan penggandaan dan pengolahan atas citra digital. Hasil
penggandaan tersebut memiliki kualitas yang sama dengan kualitas citra digital
aslinya. Hampir semua produk digital yang tersebar di internet tidak
mencantumkan pemiliknya. Ada banyak perangkat lunak untuk rekayasa citra
yang memungkinkan untuk dilakukannya berbagai modifikasi terhadap citra
digital, maka hak pemilikan suatu citra digital sangatlah rentan terhadap
modifikasi oleh pihak yang tidak berhak.
Oleh karena itu dibutuhkan teknik yang dapat menjaga keamanan citra
digital tersebut. Teknologi yang sering digunakan untuk menjaga keamanan citra
digital adalah dengan menggunakan teknik watermarking. Teknik watermarking
ini akan menjaga keamanan citra digital dengan cara menyisipkan suatu
watermark ke dalam citra digital tersebut.
Ada beberapa metode watermarking pada citra digital yang telah
digunakan, yang memiliki kelebihan dan kelemahan. Pada penelitian ini
dikemukakan sebuah metode End of File yang akan digabungkan dengan
Algoritma Rijndael dan fungsi hash MD5. Prosedur enkripsi-dekripsi algoritma
Rijndael untuk mengenkripsikan watermark dan password menjadi plainteks dan
sebaliknya. Sedangkan fungsi hash MD5 untuk pengujian integritas data
watermark dan memvalidasi data watermark saat proses extracting. Untuk
penyisipan watermark yang telah mengalami enkripsi Rijndael pada citra digital
dilakukan dengan metode End Of File. Hasil dari penelitian ini dapat memberikan
pengamanan yang berlapis bagi citra digital.
Dengan penyisipan watermark ini, jika ada perubahan atau perusakan pada
citra digital atau jika ada klaim kepemilikan dari pihak-pihak yang tidak berhak
maka akan dapat diketahui. Cara yang dilakukan adalah dengan memeriksa
watermark yang disisipkan. Ketika akan dilakukan pemeriksaan, watermark akan
diekstraksi dari citra digital yang disisipi, kemudian pemeriksaan dilakukan sesuai
dengan kebutuhan. Berdasarkan latar belakang masalah diatas maka penelitian ini
1
membuat dan mengkaji aplikasi watermarking citra digital dengan metode End of
File. Kajian ditekankan pada perbandingan nilai hash dan kapasitas citra hasil
proses watermarking.
2. Kajian Pustaka
Pada penelitian yang berjudul Studi Dan Implementasi Watermarking
Citra Digital Dengan Menggunakan Fungsi Hash, dibahas mengenai teknik
penyisipan watermark pada ranah frekuensi. Pengubahan dilakukan pada beberapa
koefisien frekuensi menengah. Sebelum disisipkan, citra asli di-hash dengan
algoritma MD5. Nilai hash yang dihasilkan dibagi dua kemudian dienkripsi DES
dengan bagian pertama sebagai plainteks dan bagian kedua sebagai kunci. 32 bit
pertama dari hasil enkripsi ini dijadikan seed untuk pembangkit bilangan acak.
Seed dan pola bilangan acak yang dihasilkan ini bergantung pada citra asli.
Kesimpulan yang diperoleh adalah ukuran watermark mempengaruhi kualitas
citra hasil proses embedding, yaitu semakin besar ukuran watermark, semakin
besar perubahan yang terjadi pada citra [1].
Pada penelitian berjudul Metode Least Significant Bit (LSB) Dan End Of
File (EoF) Untuk Menyisipkan Teks Ke Dalam Citra Grayscale, dibahas
mengenai teknik penyisipan teks ke dalam citra grayscale dengan menggunakan
metode LSB dan metode EoF. Pada penelitian tersebut disimpulkan bahwa metode
EoF memiliki kelebihan dapat menyisipkan pesan dalam jumlah yang tidak
terbatas dan dapat menjaga kualitas citra hasil proses sehingga tidak dapat
terdeteksi oleh indra visual manusia [2].
Pada penelitian yang berjudul Implementasi Penggabungan Steganografi,
Hash MD5, dan Enkripsi AES Pada File Video MKV, dibahas mengenai teknik
penyisipan pesan yang akan disembunyikan dibalik sebuah video. Pada penelitian
tersebut disimpulkan bahwa metode EoF dengan cara menambahkan data yang
disisipkan pada akhir file video. Sehingga besaran file yang disisipkan tidak
terbatas ukurannya, namun menyebabkan ukuran file video yang berubah dari
ukuran file video asli [3].
Watermarking merupakan suatu cara untuk penyembunyian atau
penanaman data/informasi tertentu (baik hanya berupa catatan umum maupun
rahasia) ke dalam suatu data digital lainnya, tetapi tidak diketahui kehadirannya
oleh indera manusia (indera penglihatan atau indera pendengaran), dan mampu
menghadapi proses-proses pengolahan sinyal digital sampai pada tahap tertentu.
Istilah watermarking ini muncul dari salah satu cabang ilmu yang disebut
Steganography. Steganography adalah ilmu yang mempelajari tentang
bagaimana menyembunyikan suatu informasi "rahasia" di dalam suatu
informasi lainnya.
Pada sebuah digital watermarking, metode yang digunakan beragam tetapi
secara umum metode ini menggunakan redundant bits sebagai tempat
menyembunyikan pesan pada saat dilakukan kompresi data, dan kemudian
menggunakan kelemahan indera manusia yang tidak sensitif sehingga pesan
tersebut tidak ada perbedaan yang terlihat atau yang terdengar [4]. Implementasi
yang akan dilakukan di dalam penelitian ini berada pada file citra, watermark akan
2
disembunyikan di belakang sebuah citra. Metode watermarking yang digunakan
adalah metode EoF (End Of File). Adapun kelebihan dan kekurangan metode EoF
dengan metode lainnya (LSB misalnya) dapat dilihat pada Tabel 1.
Metode
EoF
LSB
Tabel 1 Perbandingan Metode EoF dan LSB [2]
Kelebihan
Kekurangan
- Pesan yang disisipkan - Ukuran file lebih
besar dari ukuran file
jumlah tidak terbatas.
semula
- Ukuran pesan yang
disisipkan tidak terbatas,
tidak terpengaruh dengan
ukuran media pembawa.
- Tidak terjadi perubahan
pada kualitas media file
pembawa pesan.
yang
- Ukuran media pembawa - Pesan/data
disisipkan terbatas,
pesan
tidak
akan
sesuai ukuran data.
berubah,
karena
perubahan
mengganti bit terakhir - Terjadi
kualitas
media
dengan
pesan
yang
pembawa pesan.
disisipkan
Metode LSB akan mengganti bit terakhir kode biner masing-masing piksel.
Kelebihan dari metode ini adalah ukuran media tidak berubah/tetap, sehingga
tidak mengakibatkan kecurigaan akan adanya pesan rahasia dalam media.
Kekurangan metode ini adalah jumlah karakter pesan yang disisipkan terbatas,
sehingga besarnya media harus menyesuaikan besarnya pesan yang dikirim.
Metode EoF akan meletakkan pesan di akhir media sehingga ukuran file akan
bertambah besar, oleh karena itu pesan berupa watermark yang disisipkan tidak
terbatas ukurannya [2].
Metode EoF atau End of File menggunakan cara dengan menyisipkan data
pada akhir file. Metode ini dapat digunakan untuk menyisipkan data yang
ukurannya sesuai dengan kebutuhan. Ukuran file yang telah disisipkan data sama
dengan ukuran file sebelum disisipkan data ditambah dengan ukuran data yang
disisipkan ke dalam file tersebut. Metode inilah yang akan digunakan dalam
penelitian ini. Dalam metode ini, data disisipkan pada akhir file dengan diberi
tanda khusus sebagai pengenal awal dari data dan pengenal akhir dari data
tersebut.
Dalam kriptografi, MD5 (Message-Digest algortihm 5) ialah fungsi hash
kriptografik yang digunakan secara luas dengan hash value 128-bit. Pada standar
Internet (RFC 1321), MD5 telah dimanfaatkan secara bermacam-macam pada
aplikasi keamanan, dan MD5 juga umum digunakan untuk melakukan pengujian
integritas sebuah file. MD5 didesain oleh Ronald Rivest pada tahun 1991 untuk
menggantikan hash function sebelumnya yakni MD4 [2].
MD5 memproses variasi panjang pesan ke dalam keluaran 128-bit dengan
panjang yang tetap. Pesan masukan dipecah menjadi dua gumpalan blok 512-bit;
3
Pesan ditata sehingga panjang pesan dapat dibagi 512. Penataan bekerja sebagai
berikut: bit tunggal pertama, 1, diletakkan pada akhir pesan. Proses ini diikuti
dengan serangkaian nol (0) yang diperlukan agar panjang pesan lebih dari 64-bit
dan kurang dari kelipatan 512. Bit-bit sisa diisi dengan 64-bit integer untuk
menunjukkan panjang pesan yang asli. Sebuah pesan selalu ditata setidaknya
dengan 1-bit tunggal, seperti jika panjang pesan adalah kelipatan 512 dikurangi
64-bit untuk informasi panjang (panjang mod(512) = 448), sebuah blok baru dari
512-bit ditambahkan dengan satu bit diikuti dengan 447 bit-bit nol (0) diikuti
dengan panjang 64-bit. Algoritma MD5 dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Algoritma MD5 [6]
Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa satu operasi MD5 terdiri atas 64
operasi, dikelompokkan dalam empat putaran dari 16 operasi. F adalah fungsi
nonlinear yakni satu fungsi digunakan pada tiap-tiap putaran. Mi menunjukkan
blok 32-bit dari masukan pesan, dan Ki menunjukkan konstanta 32-bit dimana
berbeda untuk tiap-tiap operasi.
Algoritma MD5 yang utama beroperasi pada kondisi 128-bit, dibagi
menjadi empat word 32-bit, menunjukkan A, B, C dan D. Operasi tersebut
diinisialisasi dijaga untuk tetap konstan. Algoritma utama kemudian beroperasi
pada masing-masing blok pesan 512-bit, masing-masing blok melakukan
pengubahan terhadap kondisi. Pemrosesan blok pesan terdiri atas empat tahap,
batasan putaran; tiap putasan membuat 16 operasi serupa berdasar pada fungsi
non-linear F, tambahan modular, dan rotasi ke kiri [3]. Pada sistem ini, algoritma
MD5 akan digunakan untuk pengujian integritas data watermark sebelum
disisipkan dan sesudah diekstrasi serta untuk memvalidasi data watermark pada
file citra.
Algoritma enkripsi AES atau rijndael merupakan algoritma enkripsi yang
digunakan untuk jenis enkripsi AES (Advanced Encryption Standard). Algoritma
ini dibuat oleh Dr.Vincent Rijmen dan Dr.Joan Daemen. Algoritma AES ini
memiliki keseimbangan antara keamanan dan fleksibilitas dalam berbagai
platform software dan hardware [3]. Algoritma ini akan digunakan untuk
mengenkripsi password yang menjadi keyword saat proses embedding data
watermark dan proses extracting data watermark. Parameter algoritma AES dapat
dilihat pada Tabel 2.
4
AES
Algorithm
AES-128
AES-192
AES-256
Tabel 2 Parameter Algoritma AES [3]
(Input/Output Size)
Block Size Nb
4 words
4 words
4 words
Key Length
Nk
4 words
6 words
8 words
Number of
Rounds Nr
10 rounds
12 rounds
14 rounds
Dapat dilihat pada Tabel 2, Setiap rounds berisi empat byte-oriented
cryptographic transformation yaitu 1. Byte subtitution; 2.Shifting rows of the state
array; 3.Data Mixing antara kolom dengan state array; dan 4. Round key addition
pada state array.
Tranformasi pertama pada AES adalah transformasi non-linier byte
subtitution yang disebut sebagai tranformasi SubBytes(). SubBytes() beroperasi
dengan bebas pada masing-masing byte State menggunakan tabel subtitusi (Sbox). Dalam bentuk matriks, elemen S-Box dapat dinyatakan pada Gambar 3.
Gambar 3 S-Box [3]
Sedangkan Gambar 4 menggambarkan efek Subbytes() perubahan bentuk
pada State.
Gambar 4 Efek Subbytes [3]
S-Box digunakan pada transformasi Subbytes() diperlihatkan dalam bentuk
hexadecimal, Sebagai contoh, jika s1,1= {53}, kemudian nilai subtitusi akan
ditentukan oleh persimpangan antara baris dengan index ‘5’ dan kolom dengan
index ‘3’. [3]. Ini akan menghasilkan s1,1 ={ed}. Transformasi Subbytes() dapat
dilihat pada Gambar 5.
5
Gambar 5 Transformasi Subbytes [3]
Pada tranformasi ShiftRows(), byte pada tiga baris terakhir digeser sebanyak
ofsetnya, sedangkan byte pada baris pertama tidak dilakukan pergeseran.
Pergeseran byte tergantung pada nilai pada barisnya r, (untuk Nb = 4) [3]. Dapat
dilihat pada Persamaan 1.
(1)
Pergeseran dilakukan dari depan ke belakang, seperti ditunjukkan pada
Gambar 6.
Gambar 6. Pergeseran ShiftRows [3]
Berdasarkan Gambar 6 dapat dijelaskan sebagai berikut [3] :
Shift(0,4)=0; bergeser 0 langkah atau tidak bergeser
Shift(1,4)=1; bergeser 1 langkah
Shift(2,4)=2; bergeser 2 langkah
Shift(3,4)=3; bergeser 3 langkah
Mode ini menerapkan mekanisme umpan-balik (feedback) pada sebuah
blok, yang dalam hal ini hasil enkripsi blok sebelumnya di-umpan-balikkan ke
dalam enkripsi blok yang current. Caranya, blok plainteks yang current di-XORkan terlebih dahulu dengan blok cipherteks hasil enkripsi sebelumnya, selanjutnya
hasil peng-XOR-an ini masuk ke dalam fungsi enkripsi. Pada mode Cipher Block
6
Chaining (CBC), setiap blok cipherteks bergantung tidak hanya pada blok
plainteksnya tetapi juga pada seluruh blok plainteks sebelumnya. Dekripsi
dilakukan dengan memasukkan blok cipherteks yang current ke fungsi dekripsi,
kemudian meng-XOR-kan hasilnya dengan blok cipherteks sebelumnya. Dalam
hal ini, blok cipherteks sebelumnya berfungsi sebagai umpan-maju (feedforward)
pada akhir proses dekripsi [5].
(a)
(b)
Gambar 7. Skema Enkripsi dan Dekripsi dengan Mode CBC [5]
(a) Enkripsi, (b) Dekripsi
Secara matematis, skema mode CBC dapat dinyatakan dengan persamaan
berikut [5] :
(2)
Enkripsi : Ci = EK(Pi Ci – 1)
Dekripsi : Pi = DK(Ci) Ci – 1
(3)
Berikut ini proses shift cipher pada mode CBC. Blok plainteks pertama
menggunakan C0 sebagai vektor awal (initialization vector atau IV). IV tidak
perlu rahasia. Blok-blok plainteks yang identik dienkripsi menjadi blok-blok
cipherteks yang berbeda hanya jika blok-blok plainteksnya sebelumnya berbeda.
Jika blok-blok plainteks sebelumnya ada yang sama, maka ada kemungkinan
cipherteksnya sama. Untuk mencegah hal ini, maka digunakan IV yang
merupakan data acak sebagai blok pertama. IV tidak mempunyai makna, ia hanya
digunakan untuk membuat tiap blok cipherteks menjadi unik[5].
Contoh 1: Misalkan plainteks (dalam biner) adalah :
10100010001110101001
Bagi plainteks menjadi blok-blok yang berukuran 4 bit :
1010 0010 0011 1010 1001
atau dalam notasi HEX adalah A23A9. Misalkan kunci (K) yang digunakan
adalah: (panjangnya juga 4 bit)
1011
atau dalam notasi HEX adalah B.
Sedangkan IV yang digunakan seluruhnya bit 0 (Jadi, C0 = 0000)
7
Misalkan fungsi enkripsi E yang sederhana (tetapi lemah) adalah dengan mengXOR-kan blok plainteks Pi dengan K, kemudian geser secara wrapping bit-bit dari
Pi K satu posisi ke kiri.
C1 diperoleh sebagai berikut:
P1 C0 = 1010 0000 = 1010
Enkripsikan hasil ini dengan fungsi E sebagai berikut:
1010 K = 1010 1011 = 0001
Geser (wrapping) hasil ini satu bit ke kiri: 0010
Jadi, C1 = 0010 (atau 2 dalam HEX)
C2 diperoleh sebagai berikut:
P2 C1 = 0010 0010 = 0000
0000 K = 0000 1011 = 1011
Geser (wrapping) hasil ini satu bit ke kiri: 0111
Jadi, C2 = 0111 (atau 7 dalam HEX)
C3 diperoleh sebagai berikut:
P3 C2 = 0011 0111 = 0100
0100 K = 0100 1011 = 1111
Geser (wrapping) hasil ini satu bit ke kiri: 1111
Jadi, C2 = 1111 (atau F dalam HEX)
Demikian seterusnya, sehingga plainteks dan cipherteks hasilnya adalah:
Pesan (plainteks)
: A23A9
Cipherteks (mode CBC)
: 27FDF
Pergabungan algoritma enkripsi AES dan fungsi hash MD5 dapat
memberikan keamanan yang berlapis pada sistem watermarking yang diterapkan,
karena watermark dan keyword (password) dienkripsi dengan algoritma Rijndael
ke plaintext dan diubah ke ciphertext dengan shift cipher (CBC). Sementara
fungsi hash md5 menerima masukan ciphertext hasil enkripsi Rijndael dan
menghasilkan message digest yang digunakan untuk pengujian integritas data dan
memvalidasi data watermark. Untuk menghasilkan citra ter-watermark, proses
penyisipan watermark pada citra dilakukan dengan metode End of File. Hasil
pengujian menunjukkan bahwa teknik ini memenuhi kriteria security, recovery
dan fidelity.
Pengukuran fidelity dapat dihitung dengan menghitung nilai MSE (Mean
Squared Error) dan PSNR (Peak Signal Noise Ratio). MSE dan PSNR dapat
dihitung dengan persamaan (4) dan (5). Pada persamaan (4), I(x,y) adalah nilai
grey-level citra asli pada posisi (x,y), I’ adalah nilai derajat keabuan citra yang
telah diberi watermark di posisi (x,y). X dan Y adalah ukuran panjang dan lebar.
Pada persamaan (5), m adalah nilai maksimum yang dimiliki oleh sebuah piksel.
Sebagai contoh untuk data citra 8 bit, nilai maksimum adalah 255 [1].
8
(4)
(5)
Perhitungan nilai PSNR hanya terdefinisi dengan baik pada pengukuran
luminance (intensitas cahaya, misalnya pada citra grayscale). Untuk citra
berwarna, pendekatan yang dapat dilakukan adalah menghitung nilai PSNR
masing-masing kanal dan kemudian menghitung nilai rata-ratanya [1].
Menganalisis galat (error) sangat penting di dalam membandingkan citra
hasil proses watermark dengan citra asli. Galat berasosiasi dengan seberapa dekat
citra ter-watermark terhadap citra asli. Semakin kecil galatnya, semakin baik citra
yang didapatkan. Nilai ukuran citra asli ( true value ) = nilai ukuran citra terwatermark (aproksimasi) + Galat [7].
Misalkan a adalah nilai ukuran citra ter-watermark terhadap nilai ukuran citra
aslinya a , maka selisih
(6)
aa
disebut Galat. Jika tanda Galat ( positif atau negatif ) tidak dipertimbangkan,
maka galat mutlak
(7)
aa
Ukuran galat kurang bermakna karena tidak menceritakan seberapa besar
galat itu dibandingkan dengan nilai ukuran citra asli. Untuk mengatasi interpretasi
nilai galat tersebut , maka galat harus dinormalkan terhadap nilai ukuran citra asli.
Gagasan ini melahirkan apa yang dinamakan galat relatif.
Galat Relatif didefinisikan sebagai [7]:
R
Atau dalam persentase R
(8)
x100%
a
a
Nilai persentase galat relatif akan digunakan untuk mengukur nilai rata-rata
rasio selisih ukuran pada citra asli sebelum dan sesudah proses watermark.
Portable Network Graphics (PNG) merupakan standar terbuka format
image raster yang didukung oleh W3C dan IETF. Pada dasarnya, format PNG
bukan merupakan format baru karena telah dikembangkan pada tahun 1995 untuk
mengganti format GIF. Format ini tidak digunakan lagi secara luas oleh browser
dan perangkat lunak aplikasi pengolah citra, sehingga dukungan terhadap format
tidak begitu besar hingga tahun 2003, di mana format PNG semakin dikenal dan
dipergunakan untuk aplikasi manipulasi citra. PNG adalah salah satu format
penyimpanan citra yang menggunakan metode pemadatan yang tidak
menghilangkan bagian dari citra tersebut (lossless compression). Format PNG
diperkenalkan untuk menggantikan format penyimpanan citra GIF. Citra dengan
format PNG mempunyai faktor kompresi yang lebih baik dibandingkan citra
dengan format GIF. Satu fasilitas dari GIF yang tidak terdapat pada format PNG
adalah dukungan terhadap penyimpanan multi-citra untuk keperluan animasi.
Untuk keperluan pengolahan citra, format PNG dapat dijadikan alternatif selama
proses pengolahan citra, karena format ini selain tidak menghilangkan bagian dari
citra yang sedang diolah, sehingga penyimpanan berulang ulang dari citra tidak
9
akan menurunkan kualitas citra, juga PNG diciptakan untuk menggantikan
keberadaan GIF karena masalah lisensi. Format PNG dibuat sebagai alternatif lain
dari format GIF, dan digunakan untuk menyimpan berkas dengan kedalaman 24
bit serta memiliki kemampuan untuk menghasilkan background transparan
dengan pinggiran yang halus. Format PNG menggunakan metode kompresi
lossless untuk menampilkan citra 24 bit atau warna-warna. Format ini mendukung
transparansi di dalam alpha channel. Format PNG sangat baik digunakan pada
dokumen online, dan mempunyai dukungan warna yang lebih baik saat dicetak
[8].
3. Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam aplikasi watermark citra digital
dengan metode EoF adalah waterfall model yang merupakan suatu model proses
untuk memodelkan suatu sistem perangkat lunak yang dibuat secara terstruktur
dan berurutan dimulai dari penentuan masalah, analisa kebutuhan, perancangan
implementasi, integrasi, uji coba sistem, serta perawatan sistem [9].
Dalam analisis kebutuhan tentang permasalahan Watermarking metode EoF
(End Of File), kriptografi hash MD5 dan enksripsi AES, diadakan pengumpulan
data baik dari studi penelitian yang telah dilakukan. Setelah proses penelitian
selesai dan sudah mendapatkan semua kebutuhan tentang permasalahan yang
dibahas, maka tahap selanjutnya adalah melakukan perancangan sistem yang
meliputi perancangan proses dan perancangan antarmuka dari aplikasi. Tahap
selanjutnya adalah melakukan implementasi dari rancangan sistem. Implementasi
dibuat dengan menggunakan metode EoF dan enkripsi AES dan fungsi hash MD5
yang kemudian disisipkan ke dalam sebuah citra ber-format PNG. Hasil
perancangan akan langsung diuji untuk mengetahui kekurangan atau kesalahan
pada sistem yang dibangun. Pada tahapan ini dilakukan pengujian dan analisis
pengujian terhadap aplikasi. Integrasi sistem diperlukan supaya sistem dapat
berjalan seutuhnya dan dapat segera diuji secara menyeluruh. Tahap terakhir
adalah pengoperasian dan perawatan terhadap sistem yang telah dibangun di
lingkungannya.
Penentuan Masalah
Dalam penelitian ini akan dicari solusi untuk proses watermarking dengan
metode End of File (EoF). Masalah yang akan dibahas dirumuskan sebagai
berikut :
a. Bagaimana membangun aplikasi watermarking citra digital dengan metode
End of File (EoF) ?
b. Bagaimana pengaruh penyisipan data dengan metode End of File (EoF)
terhadap kualitas citra digital ?
c. Berapa kapasitas citra ter-watermark yang dihasilkan oleh aplikasi dengan
memanfaatkan metode End of File (EoF) ?
Analisis Kebutuhan dan Pendefenisian
Data yang digunakan sebagai host/citra asli dalam aplikasi ini adalah sebuah
file citra ber-format PNG. Ukuran file citra yang akan digunakan tidak dibatasi.
10
Data watermark yang dikriptografikan kemudian disisipkan ke dalam citra berupa
data ber-format jpg dan bmp, document (doc/docx),dan text file (txt).
Kebutuhan perangkat lunak yang digunakan dalam membangun sistem ini
adalah sebagai berikut :
Operation System
: Windows 7 Ultimate
Program Software
: Microsoft Visual Studio 2012 Express
Perancangan Sistem
Dalam penelitian ini, penulis telah merancang sebuah proses sistem yang
menjadi cara kerja dari aplikasi watermarking. Proses sistem watermarking
dengan metode End of File, algoritma AES dan MD5 dapat dijelaskan dengan
diagram dalam bentuk flowchart, yang ditunjukkan pada Gambar 7.
(a)
(b)
Gambar 7 Sistem Watermarking
(a). Embedding, (b). Extracting
11
4. Hasil dan Pembahasan
Pada tahap ini akan membahas tentang implementasi, pengujian, dan
analisis hasil implementasi watermarking dalam file citra png dengan
menggunakan metode penyisipan End of File (EoF) beserta pengamanan berlapis
kriptografi. Gambar 8 menunjukkan tampilan awal sistem yang dibuat. Main_form
ini terdiri dari tiga buah label yang memiliki fungsi untuk memanggil form-form
lain yang berhubungan dengan aplikasi ini. Embedding Data Extract Data, button
(tombol) yang akan memanggil form Encode dan Decode yang berfungsi untuk
meng-encode dan menyisipkan data pada file citra (.png) dan/atau mengambil
kembali data yang telah tersimpan pada file citra ter-watermark. About, button
yang memanggil form About yang berisi tentang penjelasan singkat jalan kerja
aplikasi serta informasi tentang pembuat aplikasi.
Gambar 8 Tampilan Awal Sistem
Gambar 9 Form Embedding
Gambar 10 Form Extracting
12
Pada Gambar 9 terlihat pemberitahuan atau informasi pada saat file
Document akan disisipkan ke dalam file image (.png). Proses diawali dengan
enkripsi (memasukkan password) data yang disisipkan dan berlanjut dengan
proses embedding. Terdapat run-time program yang menunjukkan run-time
program saat proses attach. Hasil file yang telah jadi (marked-image) dapat dilihat
pada path pada save result yang telah diisikan. Gambar 10 dapat dilihat proses
extracting dengan masukan password untuk dekripsi file yang disisipkan setelah
sebelumnya telah terjadi proses extracting.
Pengujian Sistem Proses Embedding, dijelaskan sebagai berikut :
Pada pengujian sistem, spesifikasi komputer yang digunakan adalah :
a. Processor
: Procesor Intel i5 2.40GHz 2.40 Ghz
b. Memory
: RAM 2 GB
c. Harddisk
: 500 Gigabyte
Pada pengujian ini, proses yang bekerja pada komputer berada pada
kondisi yang sama. Pengujian sistem dilakukan dengan melakukan perbandingan
hasil Embedding. Pengujian hasil embedding data pada file citra dibantu dengan
program PSNR 1.2 untuk mengukur kualitas citra dan program Hash Generator
untuk menunjukkan nilai hash yang dibangkitkan dari pengabungan algoritma
AES dan MD5. Pengujian ini dibagi atas beberapa bagian yaitu:
1.
Eksperimen embedding data citra biner ber-format .BMP dan citra
grayscale ber-format .JPG dengan dimensi 1024x768 piksel pada file citra
ber-format png.
2.
Perbandingan kualitas gambar citra asli dengan citra yang telah diberi
watermark berupa citra biner ber-format .BMP dan berdimensi 1024x768
piksel.
3.
Perbandingan nilai hash proses watermarking dengan komponen yang
berbeda pada citra yang telah diberi watermark berupa citra biner berformat .BMP dan berdimensi 1024x768 piksel.
4.
Perbandingan nilai hash pada data watermark sebelum di-embed dan
setelah di-extract.
Untuk pengujian, file gambar yang disiapkan sebagai citra asli adalah dua file
gambar yang berbeda yaitu citra grayscale dengan dimensi 512x512 piksel dan
citra berwarna dengan dimensi 1024x768 piksel. Hasil eksperimen penyisipan file
ber-format BMP dan JPG dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Rata-rata Waktu Embedding Format .BMP dan .JPG
Waktu
Waktu
Embedding
Embedding
watermark
Pengujian
Gambar I
Gambar II
(164 KB)
(3,000 KB)
(MS)
(MS)
Pengujian I
60
50
Pengujian II
50
50
mark I.bmp
Pengujian III
30
50
(96 KB)
Pengujian IV
60
50
Pengujian V
50
50
Rata-rata
50
50
13
Pengujian I
Pengujian II
Pengujian III
Pengujian IV
Pengujian V
Rata-rata
mark II.jpg
(111 KB)
30
50
50
50
30
42
50
50
50
50
50
50
Berdasarkan Tabel 4 didapat nilai rata-rata waktu yang diperlukan pada
pengujian mark I untuk Gambar I adalah 50 milisecond sedangkan nilai rata-rata
waktu untuk Gambar II adalah 50 milisecond. Nilai rata-rata pada mark II untuk
Gambar I adalah 42 milisecond untuk Gambar II rata-rata waktu yang diperlukan
adalah 50 milisecond.
Hasil perbandingan kualitas gambar yang diukur dengan nilai PSNR dapat
dilihat pada Gambar 11.
(a)
(b)
(c)
Gambar 11. Perbandingan Kualitas Gambar
(a) watermark, (b)citra grayscale, (c)citra berwarna
Berdasarkan Gambar 11, dapat dijelaskan bahwa hasil embedding data
watermark pada citra grayscale dan citra berwarna (.png) tidak merubah kualitas
gambar citra ter-watermark bila dibandingkan dengan citra asli. Karena semakin
besar nilai PSNR maka semakin mirip kualitas gambar citra ter-watermark dengan
citra asli. Hasil perbandingan nilai hash hasil embedding menggunakan Gambar I
(lena.png) sebagai citra asli (HMD5 = 1d5235be4243c38a643c02e2690bfd1c)
dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Perbandingan Nilai HMD5
No
Watermark
Password
HMD5
1
mark I.bmp
password
30600864913c62d25e4a6a8ddd979a55
2
3
4
mark I.bmp
mark II.jpg
mark II.jpg
Password
password
Password
5415dc769e7a807de66726e3a3dd35b1
fe1d3d2288185b57ba437d4c85ffbe39
f668a11a2b1fde18570150af802f17b6
Berdasarkan Tabel 5, dapat dijelaskan bahwa semua komponen dalam
sistem watermarking mempengaruhi nilai hash yang dihasilkan pada citra terwatermark. Jika satu komponen berbeda (watermark, password) maka nilai hash
yang dihasilkan juga akan berbeda. Perlu diperhatikan bahwa setiap masukan pada
password sangat sensitif. Jika salah memasukkan password maka MD5 tidak
dapat memvalidasi data watermark hingga data watermark tidak dapat di-extract.
14
No
Tabel 6 Hasil Pengujian Integritas data watermark
Ukuran
MD5 Sebelum
MD5 Sesudah
(KB)
Disisipkan
Diekstraksi
cc0081a8d2ab9e43 cc0081a8d2ab9e43
96
69753630b2f23fea 69753630b2f23fea
02a66aaaf55ed9d6 02a66aaaf55ed9d6
111
91d5f2bcc8a7a646 91d5f2bcc8a7a646
cd898affc1340eb2
cd898affc1340eb2
256
bda8e57bcf9bc96c bda8e57bcf9bc96c
ccd9d56f368aea07 ccd9d56f368aea07
521
d22c2337f9c63ba2 d22c2337f9c63ba2
afc7da179ef13100
afc7da179ef13100
624
16d6bf9728ed0136 16d6bf9728ed0136
Nama File
1
mark I.bmp
2
mark II.jpg
3
mark III.bmp
4
mark IV.jpg
5
mark V.bmp
Kesimpulan
tidak berubah
tidak berubah
tidak berubah
tidak berubah
tidak berubah
Analisis hasil pengujian pada Tabel 6, dijelaskan sebagai berikut. Setiap
pengujian dilakukan pada data watermark ber-format .BMP dan .JPG sebelum diembed dan setelah di-extract. Hasil pengujian menunjukkan bahwa watermark
yang disisipkan tidak mengalami perubahan.
Penyisipan dilakukan pada End of File (EoF) yaitu penambahan data pada
akhir file citra. Sehingga besaran watermark yang disisipkan tidak terbatas. Hal ini
membuat ukuran citra ter-watermark berubah dari citra asli. Ukuran citra terwatermark dari setiap pengujian dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7 Pengurutan Data Berdasarkan Ukuran Watermark
Ukuran
Ukuran Gambar I
Ukuran Gambar II
Sebelum
Setelah Proses
Setelah Proses
Watermark
Proses
(164 KB)
(3,000 KB)
(KB)
(KB)
(KB)
mark I
(bmp)
96
260
3,096
mark II
(jpg)
111
275
3,111
mark III
(bmp)
256
420
3,256
mark IV
(jpg)
521
685
3,521
mark V
(bmp)
624
788
3,624
Berdasarkan Tabel 7, nilai rata-rata galat relatif yang dihasilkan dari
ukuran gambar I setelah proses watermark adalah 1,96. Berikut grafik
perbandingan ukuran gambar I (lena.png), sebelum dan setelah proses
watermarking dapat dilihat pada Gambar 12.
Perbandingan Ukuran Gam bar I
Sebe lum dan Sete lah Pros es Waterma rking
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Sebelum
Setelah
mark I
mark II
mark III
mark IV
mark V
Gambar 12. Grafik Perbandingan Ukuran Sebelum dan Setelah
Proses Watermarking pada Gambar I
15
Sedangkan nilai rata-rata galat relatif yang dihasilkan dari ukuran gambar
II setelah proses watermark adalah 0,1. Berikut grafik perbandingan ukuran
gambar II (grass.png) sebelum dan setelah proses watermarking dapat dilihat pada
Gambar 13.
Perbandingan Ukuran Gambar II
Sebelum dan Setelah Proses Watermarking
3750
3500
3250
3000
2750
2500
2250
2000
Sebelum
Setelah
mark I
mark II
mark III
mark IV
mark V
Gambar 13. Grafik Perbandingan Ukuran Sebelum dan Setelah
Proses Watermarking pada Gambar II
Berdasarkan Gambar 12 dan Gambar 13, dapat dijelaskan bahwa gambar
II memiliki galat (error) lebih kecil dari gambar I. Selain itu selisih antara ukuran
citra ter-watermark dan ukuran citra asli berbanding lurus dengan ukuran
watermark. Jadi semakin besar ukuran watermark, maka semakin besar selisih
antara ukuran citra ter-watermark dengan ukuran citra asli.
5. Simpulan
Berdasarkan pengujian, pembahasan dan analisis yang telah dilakukan,
dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai hasil dari Sistem Watermarking
Metode End of File (EoF) sebagai berikut: Semua komponen yang dibutuhkan
dalam proses watemarking dari citra asli, watermark dan password sangat
mempengaruhi nilai hash citra ter-watermark. Maka probabilitas dihasilkan nilai
hash yang sama sangatlah kecil, mengingat para pengguna (pemilik hak cipta)
memiliki citra asli, watermark, dan password yang berbeda-beda. Penyisipan
dilakukan pada End Of File (EoF), dengan cara menambahkan watermark pada
akhir file citra. Sehingga besar ukuran watermark tidak terbatas, namun
menyebabkan ukuran citra ter-watermark lebih besar dari ukuran citra asli. Selisih
ukuran file antara citra asli dengan citra ter-watermark merupakan besar ukuran
file watermark setelah mengalami enkripsi Rijndael. Untuk penelitian selanjutnya,
disarankan dibuat sebuah proses kompresi file sehingga ukuran file watermark
akan menjadi lebih kecil.
6. Daftar Pustaka
[1]
[2]
Fahmi. 2007. “Studi Dan Implementasi Watermarking Citra Digital
Dengan Menggunakan Fungsi Hash”. Teknik Informatika. ITB Bandung.
Krisnawati. 2008. “Metode Least Significant Bit (LSB) dan End of File
(EoF) untuk Menyisipkan Teks Ke Dalam Citra Grayscale”. Manajemen
Informatika. STMIK AMIKOM Yogyakarta.
16
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
Nahumury, Astriyer. 2011. “Implementasi penggabungan Steganografi,
Hash MD5, dan Enkripsi AES pada file video MKV”. Teknik Informatika.
Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.
Utami, Ema, & Sukrino.2007. “Implementasi Steganografi dengan
Gabungan Enkripsi Rijndael, Shift Cipher dan Fungsi Hash MD5”. Teknik
Informatika. STMIK AMIKOM Yogyakarta.
Lung, Chan & Rinaldi Munir. 2004. “Studi dan Implementasi Advanced
Encryption Standard dengan Empat Mode Block Cipher”. Departemen
Teknik Informatika, Institut Teknologi Bandung.
Avanzi, Roberto & Liam Keliher. 2008. "Selected Areas in Cryptography".
Canada : Springer
Talisadika. Metode Numerik. https://talisadikamaifa.files.wordpress.com/
2012/10/metode-numerik.doc. Diakses tanggal 13 Oktober 2013.
Portable Network Graphics (PNG) Specification (Second Edition): 11.2.2
IHDR Image header. http://www.w3.org/TR/PNG/#11IHDR. Diakses
tanggal 10 Oktober 2013.
Leffingwell, Dean & Don Widrig. 2003. “Managing Software
Requirements”. Colorado : Addison-Wesley Professional.
17