Kriptografi Visual Berbasis Model CMY Menggunakan Mask Hitam Putih untuk Hasil Digital Watermarking Menggunakan Teknik Penggabungan DWT dan DCT - Visual Cryptography Based on CMY Model using Black and White Mask for Outcome of Digital Watermarking using C

(1)

i

Kriptografi Visual Berbasis Model CMY Menggunakan

Mask

Hitam Putih Untuk Hasil Digital Watermarking Menggunakan

Teknik Penggabungan DWT Dan DCT

Mahesa Dwi Putra (0622052)

Email: mahesa.dputra@gmail.com Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik

Universitas Kristen Maranatha

Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia

ABSTRAK

Kerahasiaan informasi multimedia pada era internet merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan. Banyak lembaga/instansi atau bahkan individu-individu yang tidak ingin informasi yang disampaikannya diketahui oleh orang lain. Oleh karena itu dikembangkanlah cabang ilmu yang mempelajari tentang cara-cara pengamanan data atau dikenal dengan istilah Watermarkingdan Kriptografi.

Pada Tugas Akhir ini, citra asli akan disisipkan oleh citra watermark(berupa citra hitam putih yang berukuran seperempat ukuran citra asli) dengan menggunakan teknik penggabungan DWT dan DCT. Setelah itu dilakukan proses enkripsi (yang mengacak piksel citra yang telah disisipkan watermark menjadi 3 citrashare danmask) dan dekripsi kriptografi visual (penggabungan 3 citrashare dan mask menggunakan XOR). Kemudian citra yang telah didekripsi dilakukan perbaikan ukuran agar ukurannya kembali sama dengan citra asli. Dan proses berikutnya adalah ekstraksi citrawatermark.

(2)

ii

citra watermark yang diekstrak sesudah dilakukan proses kriptografi visual dibandingkan dengan citra watermark yang diekstrak sebelum dilakukan proses kriptografi visual menunjukkan proses ekstraksi dipengaruhi oleh proses kriptografi visual.

(3)

iii

VISUAL CRYPTOGRAPHY BASED ON CMY MODEL

USING BLACK AND WHITE MASK FOR OUTCOME OF

DIGITAL WATERMARKING USING COMBINATION

TECHNIQUE OF DWT AND DCT

Mahesa Dwi Putra (0622052) Email: mahesa.dputra@gmail.com

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering Maranatha Christian University

Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia

ABSTRACT

The confidentiality of multimedia information by this era of internet is important thing to be undertaken. Organizations or even individuals want the information that they submitted not known by others. Therefore study that research about securing the data was developed or known as term watermarking and cryptography.

In this final project, host image will be embedded by watermark image (in the form of black and white image that a quarter sized of host image) using combination technique of DWT and DCT. Afterward performed encryption process (scrambling image pixels that have been embedded by watermark into 3 share images and mask) and visual cryptography decryption (stack 3 share images and mask using XOR). Then decrypted image performed size improvement to get size even with host image. Later process is watermark extraction.

(4)

iv

extracted before visual cryptography process performed, indicates that extraction process is affected by visual cryptography.

(5)

vii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR

ABSTRAK ... ... i

ABSTRACT... ... iii

KATA PENGANTAR... v

DAFTAR ISI.. ... vii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL... xii

BAB I ... ... 1

PENDAHULUAN... 1

Latar Belakang ... 1

I.1 Rumusan Masalah ... 2

I.2 Tujuan ... 3

I.3 Pembatasan Masalah ... 3

I.4 Sistematika Pembahasan ... 3

I.5 BAB II... ... 5

LANDASAN TEORI ... 5

Citra Digital[7]_{... 5}

II.1 Pembentukan Citra Digital[7]_{... 5}

II.1.1 Elemen-Elemen Citra Digital[7]_{... 6}

II.1.2 Warna dan Ruang Warna[6]_{... 7}

II.2 Model Warna RGB (Red Green Blue)[6]_{... 9}

(6)

viii

Model Warna CMY dan CMYK[6]_{... 10}

II.2.2

Watermarking[7]_{... 11} II.3

Digital Watermarking[7]_{... 12}

II.4

KarakteristikDigital Watermarking[7]_{... 12} II.4.1

Klasifikasi TeknikDigital Watermarking[7]_{... 13} II.4.2

Jenis-JenisDigital Watermarking[7]... 14 II.4.3

Framework Digital Watermarking[7]_{... 14} II.4.4

Discrete Cosine Transform(DCT)[7]_{... 15}

II.5

Discrete Wavelet Transform(DWT)[7]_{... 15}

II.6

PenyisipanWatermark[7]_{... 17} II.7

Peak Signal to Noise Ratio(PSNR)[7]_{... 18}

II.8

Normalized Cross Corelation[1]_{... 19} II.9

Kriptografi[5]_{... 20}

II.10

Terminologi Kriptografi[4]_{... 20}

II.11

Tujuan Kriptografi[4]_{... 26}

II.12

Pengenalan Kriptografi Visual[5][8]_{... 28}

II.13

BAB III... ... 31 PERANCANGAN DAN REALISASI... 31 Perancangan Perangkat Lunak ... 32 III.1

Proses PenyisipanWatermark[7]_{... 33} III.1.1

Proses Kriptografi Visual (Enkripsi) ... 35 III.1.2

Proses Kriptografi Visual (Dekripsi) ... 42 III.1.3

Proses EkstraksiWatermark[7]_{... 45} III.1.4

(7)

ix

Data Pengamatan... 48 IV.1

Analisa Data... 62 IV.2

BAB V... ... 68 KESIMPULAN DAN SARAN... 68 Kesimpulan ... 68 V.1

Saran... 68 V.2

(8)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Citra Digital... 6

Gambar II.2 (a)Sistem warnaadditive(warna cahaya),(b)Sistem war-nasubtractive(warna pigmen)... 8

Gambar II.3 Ruang warna RGB ... 10

Gambar II.4 PesanPlainteksmenjadiCipherteks... 21

Gambar II.5 (a)Skema enkripsi dan dekripsi(b)contoh ilustrasi enkripsi dan dekripsi... 23

Gambar II.6 Codebreaker ... 24

Gambar II.7 Kriptografi dan kriptanalisis adalah cabang bidang ilmu kriptologi... 26

Gambar II.8 Cara kerja kriptografi visual... 28

Gambar II.9 Contoh penggunaan skema k dari n (k=2, n=3)... 29

Gambar II.10 Contoh kriptografi visual berwarna dengan 4 citra hasil enkripsi (share)(a)share1(b)share2(c)share3 (d)masking(e)citra hasil dekripsi dari 4share... 30

Gambar III.1 Blok diagram sistem... 31

Gambar III.2 Diagram alirwatermarkingdan kriptografi visual... 32

Gambar III.3 Diagram alir proses penyisipanwatermark... 33

Gambar III.4 Diagram alir proses kriptografi visual (enkripsi)... 35

Gambar III.5 Diagram alir proses kriptografi visual (dekripsi)... 42

Gambar III.6 Diagram alir proses ekstraksiwatermark... 45

(9)

xi

channel redsebelum dan sesudah dilakukan proses

kriptografi visual ... 66 Gambar IV.4 Grafik perbandingan nilai NCC hasil ekstraksi pada

channel greensebelum dan sesudah dilakukan proses

kriptografi visual... 66 Gambar IV.5 Grafik perbandingan nilai NCC hasil ekstraksi pada

channel bluesebelum dan sesudah dilakukan proses

(10)

xii

DAFTAR TABEL

Tabel III.16 pola 2x2 piksel hitam putih dan perancanganshare... 36 Tabel IV.1Urutan hasil citra dari setiap proses ... 47 Tabel IV.2Karakteristikhost imagedanwatermark... 48 Tabel IV.3Hasil pengujian dari perangkat lunak untuk proses

penyi-sipanwatermark... 49 Tabel IV.4Maskdan 3sharehasil enkripsi... 53 Tabel IV.4Citra hasil dekripsi dan citra setelah dilakukan perbaikan ukuran 56 Tabel IV.5Hasil ekstraksi... 59 Tabel IV.6NCC untuk ekstraksi sebelum dilakukan proses kriptografi

(11)

1

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika pembahasan Tugas Akhir.

Latar Belakang I.1

Pada zaman ini mengirimkan suatu informasi multimedia dengan jarak yang jauh melalui internet merupakan hal yang sudah umum. Pesatnya perkembangan teknologi menuntut sekuritas (keamanan) terhadap kerahasiaan informasi yang dikirimkan menjadi hal yang sangat penting untuk diperhatikan. Banyak pengguna seperti departemen pertahanan, suatu perusahaan, atau bahkan individu-individu yang tidak ingin informasi yang disampaikannya diketahui oleh orang lain. Oleh karena itu dikembangkanlah cabang ilmu yang mempelajari tentang cara-cara pengamanan data atau dikenal dengan istilah Watermarkingdan Kriptografi.

Watermarking (pemberian tanda air) adalah proses menyisipkan data pada suatu elemen multimedia seperti image, audio, video. Penyisipan data ini kemudian bisa diekstraksi, atau dideteksi dari multimedia untuk tujuan keamanan. Sebuah algoritma watermarking terdiri dari struktur watermark, algoritma penyisipan, dan algoritma ekstraksi. Watermark dapat disisipkan dalam domain spasial atau domain transformasi. Dalam aplikasi multimedia, penyisipan

watermark harus memenuhi standar dasar watermark : Fidelity/Invisibility,

Robustness, Recovery dan Capacity. Fidelity/Invisibility, mutu citra yang ditampung tidak jauh berubah sehingga pengamat tidak mengetahui kalau di dalam citra tersebut terdapat data rahasia. Robustness, data yang disisipkan harus tahan terhadap berbagai operasi manipulasi yang dilakukan pada citra penampung seperti pemberian noise,filtering (blurring,sharpening, dll), resampling,scaling,

(12)

2

diekstraksi kembali. Capacity, berapa banyak data yang dapat direpresentasikan ke dalam sebuahwatermark.

Kriptografi visual digunakan untuk menjaga kerahasiaan dan sekuritas (keamanan) ketika data dikirimkan ke kanal yang tidak aman. Dalam kriptografi terdapat dua konsep utama yakni enkripsi dan dekripsi. Enkripsi adalah proses dimana informasi/data yang hendak dikirim diubah menjadi bentuk yang hampir tidak dikenali dengan istilah sebagai informasi awalnya dengan menggunakan algoritma tertentu. Dekripsi adalah kebalikan dari enkripsi yaitu mengubah kembali bentuk tersamar tersebut menjadi informasi/data awal. Keuntungan dari kriptografi visual ini adalah cukup dengan menggunakan mata manusia untuk mendekripsi tanpa perhitungan kriptografi yang rumit. Untuk keamanan informasi, teknologi ini memastikan hackertidak mengetahui petunjuk mengenai citra rahasia sama sekali dengan hanya mendapatkan satu citra yang dienkripsi.

Pada Tugas Akhir ini akan digunakan penggabungan proses watermarking

dan proses kriptografi visual yang berbasis model CMY (Cyan, Magenta, dan

Yellow). Citra yang menjadi input yaitu citra hasil digital watermarking menggunakan teknik penggabungan Discrete Wavelet Transform (DWT) dan

Discrete Cosine Transform (DCT) akan dibagi menjadi tiga citra yang masing-masing mempunyai pixel acak C, M, dan Y. Selanjutnya mask hitam-putih yang telah didesain akan digunakan untuk menutupi warna yang tidak diinginkan pada citra yang telah didekripsi sehingga hanya warna yang diinginkan yang keluar. Metode ini diharapkan dapat mencegah hacker mendapat petunjuk tentang citra rahasia dengan hanya memiliki satu citra bayangan.

Rumusan Masalah I.2

Rumusan masalah dari Tugas Akhir ini adalah:

(13)

3

Tujuan I.3

1. Mendesain dan merealisasikan perangkat lunak kriptografi visual berbasis model CMY hasil dari digital watermarking yang dienkripsi menjadi tiga citra bayang dan hanya dapat didekripsi menggunakan mask atau kunci yang benar.

2. Membandingkan citra yang sudah dilakukan proses penyisipan (sebelum dilakukan proses enkripsi) dengan citra hasil dekripsi yang sudah dilakukan perbaikan ukuran.

3. Membandingkan citra watermark sebelum dilakukan proses penyisipan dengan sesudah dilakukan proses ektraksi.

Pembatasan Masalah I.4

Agar permasalahan yang dibahas terfokus dan tidak melebar, maka Tugas Akhir dengan judul “Kriptografi Visual Berbasis Model CMY Menggunakan

Mask Hitam Putih Untuk Hasil Digital Watermarking Menggunakan Teknik Penggabungan DWT Dan DCT”mengambil batasan masalah sebagai berikut:

1. Pembuatan program menggunakan Matlab.

2. PolaMaskdirancang dengan mengacak 6 pola 2x2 piksel hitam putih. 3. Host imageadalah citra berwarna berukuran 512x512 piksel.

4. Watermark yang akan disisipkan adalah berupa citra hitam putih. 5. Citra watermark yang akan disisipkan berukuran seperempat dari citra

host(128x128 piksel).

6. Citra hasil dekripsi merupakan citra berwarna 3byte.

Sistematika Pembahasan I.5

Sistematika pembahasan Tugas Akhir ini disusun menjadi lima bab, yaitu sebagai berikut:

 Bab I Pendahuluan

(14)

4

 Bab II Landasan Teori

Bab ini berisi penjelasan mengenai citra digital, warna dan ruang warna, watermarking, digital watermarking, Discrete Cosine Transform(DCT),Discrete Wavelet Transform(DWT),Peak Signal to Noise Ratio(PSNR),Normalized Cross Corelation (NCC), kriptografi, terminologi kriptografi, tujuan kriptografi, dan pengenalan kriptografi visual.

 Bab III Perancangan dan Realisasi

Bab ini berisi proses perancangan perangkat lunak proses penyisipan watermark, proses enkripsi dan dekripsi kriptografi visual, dan proses ekstraksiwatermarkdari Tugas Akhir ini.

 Bab IV Data Pengamatan dan Analisa

Bab ini berisi data pengamatan dari pengujian penyisipan

watermark dan perhitungan PSNR, pengujian enkripsi kriptografi visual, pengujian dekripsi visual kriptografi dan perbaikan ukurannya yang dilakukan perhitungan PSNR, serta pengujian ekstraksi

watermark yang dilakukan perhitungan NCC, yang dilakukan pada nilai alfa yang berbeda.

 Bab V Penutup

(15)

68

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

V.1

Kesimpulan yang dapat diambil dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1) Pada Tugas Akhir ini sistem yang dirancang dan direalisasikan berupa

kriptografi visual berbasis model CMY menggunakan mask untuk citra berwarna hasil digital watermarking menggunakan teknik penggabungan DWT dan DCT berhasil direalisasikan.

2) Citra share dari proses enkripsi kriptografi visual berhasil dilakukan dengan melihat citra sama sekali citra acak dan tidak dikenali sehingga kerahasiaan informasi tetap terjaga.

3) Proses ekstraksi watermark dipengaruhi oleh proses kriptografi visual, yaitu proses enkripsi yang mengacak piksel citra berwatermark dan pada proses dekripsi yang telah dilakukan perbaikan ukuran citra, yang diukur dengan menggunakan nilai koefisien korelasi citra watermarkasli dengan citrawatermarkhasil ekstraksi.

4) Secara subjektif (penilaian MOS) dapat disimpulkan bahwa adanya penurunan kualitas citra setelah dilakukan proses kriptografi visual (dinilai pada alfa yang sama).

Saran

V.2

Saran-saran yang dapat diberikan untuk memperbaiki dan mengembangkan Tugas Akhir ini di masa yang akan datang adalah:

1) Perangkat lunak yang dibuat dapat dikembangkan agar menggunakan metode watermarking sehingga hasil ekstraksi tidak terpengaruh oleh proses kriptografi visual.

(16)

69

DAFTAR PUSTAKA

1. Gunjal, Baisa L. 2011.Wavelet Based Color Image Watermarking Scheme Giving High Robustness And Exact Corelation. India: Amrutvahini

College of Engineering, Sangamner, A’nagar.

2. Hsien, Chu Wu., Hao, Cheng Wang. and Rui, Wen Yu. 2001. “Color Visual Cryptography Scheme Using Meaningful Shares”. Department of Computer Science and Information Engineering. National Taichung Institute of Technology. Taichung City, Taiwan.

3. Hunt, Brian R., Lipsman, Ronald L. and Rosenberg, Jonathan M. 2001. “A Guide to MATLAB”. United Kingdom: Cambridge University Press. 4. Munir, Rinaldi. 2006. “Kriptografi”. Indonesia: Penerbit Informatika. 5. N.Naor and A.Shamir, Visual Cryptography Advances in Cryptography :

Eurocrypt’94, Springer Verleg, Berlin, ppi-129(1995).

6. Prasetyo, Eko. 2012. “Pengolahan Citra Digital Dan Aplikasinya Menggunakan Matlab”. Indonesia: Andi Publisher.

7. Tobing, Benny Hamonangan Lumban. 2013. “DigitalWatermarking

Menggunakan Teknik Penggabungan DWT (Discrete Wavelet Transform) dan DCT (Discrete Cosine Transform)”. Universitas Kristen Maranatha. Bandung, Indonesia.