ANALISIS KINERJA ALGORITMA RSA DALAM PENGACAKAN CITRA WATERMARK PADA IMAGEWATERMARKING MENGGUNAKAN
TRANSFORMASI WAVELET PERFORMANCE ANALYSIS OF RSA ALGORITHM IN IMAGE WATERMARK RANDOMIZATION APPLIED ON IMAGEWATERMARKING
USING WAVELET TRANSFORMATION
Bernardus Surya Perdana Gultom¹, -²
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Seiring dengan perkembangan zaman dan semakin meluasnya jaringan multimedia, maka proses pengiriman dan pengaksesan citra digital juga semakin mudah. Kemudahan ini membuat setiap orang dapat secara bebas saling bertukar informasi yang mereka inginkan sehingga diperlukan suatu sistem perlindungan terhadap data tersebut. Perlindungan data pada sistem digital dapat berupa metoda criptography dan metode watermarking. Metoda criptography yaitu metoda pengacakan data menjadi chipertext menggunakan suatu kunci criptography. Criptography memusatkan kepada keamanan saat proses penditribusian data. Metode watermarking merupakan metode yang menyisipkan data dengan suatu data watermark. Watermarking memusatkan pada perlindungan hak cipta data tersebut.
Tugas Akhir ini bertujuan mengembangkan sistem image watermarking menggunakan transformasi wavelet Haar level satu. Algoritma RSA yang merupakan salah satu kunci pada criptography digunakan sebagai pengacak data watermark yang berupa citra dan Independent Component Analysis sebagai pengekstraksian watermark. Algoritma RSA mendasarkan proses enkripsi dan dekripsinya pada konsep bilangan prima dan aritmetika modulo sehingga diharapkan citra watermark tidak mudah dideteksi dan keamanan data watermark dapat ditingkatkan.
Parameter yang mempengaruhi kinerja sistem image watermarking dengan pengacakan citra watermark menggunakan Algoritma RSA yaitu mean square error (MSE) dan mean opinion score (MOS). Hasil simulasi sistem image watermarking dengan Algoritma RSA menghasilkan nilai MSE 1.48*10-14% untuk image watermarking tanpa gangguan noise. Uji kehandalan dari skema watermarking ini dilakukan dengan memberi gangguan derau, kompresi JPEG, dan rescaling pada citra watermark. Berdasarkan hasil uji simulasi dapat diketahui nilai MSE saat diberi noise uniform adalah 13.9176%, untuk kompresi JPEG 42.9841%, dan 42.6666% untuk rescaling.
Kata Kunci :
Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Abstract
Delivering and accessing process of digital image is easier in line with the developing era and the multimedia network that gets wider. The benefit has made people change information they want freely, so that a protection system of datas needed. Data protection of digital system can be criptography and watermarking method. Criptography method is a method used to randomize data become chipertext using a criptography key. Criptography is focused on the security during the data’s distribution process. Watermarking method is a method used to insert data with a watermark data. Watermarking focused on the protection of copyright data.
The objective of the Final Project is to develop a watermarking image system using a level one Haar Wavelet transformation. RSA Algorithm is one of keys on criptography used to randomize watermark data such as image and Independent Component Analysis as watermark extraction.
RSA Algorithm which encryption and decryption process are based on prime number and
aritmatic module so it is expected that watermark image is not easily detected and the security of watermark data can be improved.
The important parameter affecting perpormance image watermarking system is mean square error (MSE) and mean opinion score (MOS). From simulation of image watermarking with randomizing watermark image using RSA Algorithm resulted MSE 1.48*10-14% for image watermarking without noise distortion. Reliability test of this watermarking scheme is done by giving noise, JPEG compression and rescaling in watermark image. Based on result simulation can be known MSE value when given noise uniform is 13.9176%, for JPEG compression 42.9841%, and 42.6666% for rescaling.
Keywords :
BAB I Pendahuluan
Bernardus S.P.G (111020211) - STT Telkom Bandung 1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Seiring dengan perkembangan zaman dan semakin meluasnya jaringan multimedia, maka proses pengiriman dan pengaksesan citra digital juga semakin mudah. Kemudahan ini membuat setiap orang dapat secara bebas saling bertukar informasi yang mereka inginkan sehingga diperlukan suatu sistem perlindungan terhadap data tersebut. Perlindungan data pada sistem digital dapat berupa metoda criptography dan metode watermarking. Metoda criptography yaitu metoda pengacakan data menjadi chipertext menggunakan suatu kunci criptography.
Criptography memusatkan kepada keamanan saat proses penditribusian data. Metode watermarking merupakan metode yang menyisipkan data dengan suatu data watermark. Watermarking memusatkan pada perlindungan hak cipta data tersebut.
Watermarking merupakan suatu metoda penyisipan data informasi melalui media watermark berupa text, suara, image, dan video. Penambahan watermark ke dalam suatu materi multimedia tanpa mempengaruhi kualitasnya dapat digunakan sebagai bukti otentik kepemilikan suatu data. Permasalahan yang sering terjadi adalah bagaimana cara penyisipan watermark ke dalam data tanpa mempengaruhi kualitas data yang disisipi sehingga data informasi sulit untuk dideteksi.
Penelitian-penelitian sebelumnya telah menggunakan metode DWT (Discrete Wavelet Transform) yang dikombinasikan dengan ICA (Independent Component Analysis) untuk melakukan teknik watermarking. Agar skema watermarking dengan Wavelet-ICA menghasilkan performansi yang baik, hal yang dilakukan pada penelitian sebelumnya adalah mencari dan menentukan nilai koefisien pencampur yang paling optimal untuk citra digital. Selain itu, ada pula yang menyisipkan citra watermark dengan metode Random Generator Number Chaotic (RGN) sebagai penyebar energi pada sinyal watermark.
Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Pada Tugas Akhir ini, diusulkan suatu perbaikan performansi dari skema watermarking dengan Wavelet-ICA dengan melakukan pengacakan pada citra watermark sebelum melakukan proses watermarking. Metode yang digunakan pada pengacakan citra watermark adalah menggunakan algoritma RSA. Algoritma RSA merupakan salah satu kunci yang biasa digunakan pada criptography. Algoritma RSA mendasarkan proses enkripsi dan dekripsinya pada konsep bilangan prima dan aritmetika modulo. Pada algoritma RSA, nilai dari kunci enkripsi dan kunci dekripsi sangat bervariasi. Penentuan nilai dari kunci enkripsi dan kunci dekripsi yang paling optimal akan mempengaruhi kualitas dan performansi dari citra watermarking khususnya citra watermark hasil dewatermarking yang berfungsi untuk autentikasi.
Metode DWT digunakan pada proses penyisipan (embedding) dan ekstraksi watermark sedangkan metode ICA (Independent Component Analysis) diterapkan untuk proses pendeteksian ekstraksi dari citra watermarking.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang dikemukakan diatas, maka masalah yang akan diteliti adalah :
§ Berapa nilai dari kunci enkripsi dan kunci dekripsi dari algoritma RSA yang paling optimal yang akan memberikan performansi yang baik bagi skema watermarking.
§ Bagaimana kualitas citra yang dihasilkan setelah disisipkan watermark yang telah diacak menggunakan algoritma RSA.
§ Bagaimana kehandalan citra hasil watermarking pada saat diberi gangguan berupa derau dan kompresi JPEG.
1.3 Batasan Masalah
Batasan - batasan pembahasan Tugas Akhir ini dihubungkan dengan masalah yang diuraikan pada rumusan masalah diatas adalah :
§ Citra digital asli merupakan citra gambar dengan format “.bmp”, dengan skala warna grayscale 8 bit, berukuran 512 x 256 pixel.
BAB I Pendahuluan
Bernardus S.P.G (111020211) - STT Telkom Bandung 3
§ Watermark yang digunakan merupakan satu buah citra gambar text dengan format
“.bmp”, dengan skala warna grayscale 8 bit dan berukuran 512 x 256 pixel.
§ Proses watermarking menggunakan metode Wavelet dengan proses dekomposisi level 1 dan metode ICA.
§ Analisis Wavelet dilakukan dengan fungsi Wavelet Haar.
§ Sub-band yang dipilih pada proses watermarking adalah sub-band H (High Frequency) pada citra asli dan sub-band L (Low Frequency) pada citra logo.
§ Koefisien pencampur yang digunakan dalam skema watermarking ini adalah 0.8 ; 0.85 ; 0.9 ; 0.99 .
§ Pasangan kunci yang digunakan dalam skema watermarking ini adalah yaitu [(7,7); (23,47);(23,263);(29,217)].
§ Pengujian kehandalan citra digital hasil watermarking dilakukan pada proses dewatermarking setelah citra terkena attack. Attack yang diberikan berupa derau uniform, kompresi JPEG. Dan rescaling.
§ Sebagai ukuran kriteria untuk performansi sistem adalah kriteria obyektif dan kriteria subyektif. Kriteria Obyektif yang digunakan adalah MSE (Mean Square Error) sedangkan MOS (Mean Opinion Score) digunakan sebagai kriteria subyektif.
§ Teknik watermarking akan diimplementasikan menggunakan bahasa pemrograman MATLAB 7.
1.4 Tujuan dan Kegunaan 1.4.1 Tujuan
Pelaksanaan Tugas Akhir ini secara umum bertujuan untuk :
§ Merancang dan mensimulasikan sistem Image watermarking menggunakan perangkat lunak yang dapat menyisipkan watermark yang telah diacak sebelumnya menggunakan Algoritma RSA.
§ Melakukan pengujian secara obyektif dan subyektif terhadap kualitas citra digital hasil watermarking.
§ Menguji kualitas sistem image watermarking terhadap noise dan kompresi JPEG.
Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
1.4.2 Kegunaan
Pelaksanaan Tugas Akhir ini bertujuan untuk memperkenalkan salah satu aplikasi dari Algoritma RSA, metode ICA (Independent Component Analysis), dan transformasi Wavelet yaitu pada sistem watermarking selain aplikasi lainnya. Untuk selanjutnya, Tugas Akhir ini diharapkan dapat digunakan sebagai referensi untuk merekomendasikan penggunaan Algoritma RSA untuk keperluan praktis watermarking pada masalah otorisasi (kepemilikan) atau copyright protection, seperti watermarking pada citra medis pada aplikasi Telemedicine.
I.5 Metodelogi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah :
§ Studi literatur, merupakan tahap pendalaman materi, identifikasi permasalahan dan teori yang berkaitan dengan permasalahan dalam penelitian
§ Pengumpulan data
Bertujuan untuk mendapatkan data citra yang akan digunakan sebagai masukan dari sistem.
§ Studi pengembangan aplikasi
Bertujuan untuk menentukan metodologi pengembangan sistem yang digunakan dengan pendekatan terstruktur dan melakukan analisa perancangan.
§ Implementasi program aplikasi
Bertujuan untuk melakukan implementasi metode pada program aplikasi sesuai dengan perancangan yang telah dilakukan.
§ Analisa performansi
Bertujuan untuk melakukan analisa performansi dari skema watermarking dengan citra watermark yang diacak menggunakan algoritma RSA.
§ Pengambilan kesimpulan
Bertujuan untuk menarik kesimpulan setelah melakukan percobaan.
BAB I Pendahuluan
Bernardus S.P.G (111020211) - STT Telkom Bandung 5 I.6 Sistematika Penulisan
Sistematika Penulisan Laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I Pendahuluan
Bab ini menguraikan latar belakang pemilihan topik Tugas Akhir ini, masalah yang dihadapi, batasan - batasan yang ditetapkan berkaitan dengan masalah yang ada, dan tujuan pembahasan Tugas Akhir ini.
BAB II Dasar Teori
Bab ini menjelaskan teori tentang citra digital serta menguraikan tentang Algoritma RSA, Transformasi Wavelet (DWT), dan ICA yang akan dipakai dalam proses watermarking citra digital.
BAB III Perancangan Dan Implementasi
Bab ini menguraikan tentang proses perancangan sistem watermarking dengan penyisipan citra watermark pada citra asli.
BAB IV Analisa Hasil Watermarking Citra Digital
Bab ini memuat tentang analisa terhadap kualitas citra hasil watermarking secara objektif dengan menghitung MSE dan secara subjektif dengan menggunakan MOS.
BAB V Kesimpulan dan Saran
Bab ini memberikan kesimpulan mengenai hal - hal yang telah dibahas dalam Tugas Akhir ini dan diberikan pula saran-saran untuk pengembangan topik yang dibahas dalam Tugas Akhir ini
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan analisa yang dikerjakan dalam Tugas Akhir ini dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Kunci algoritma RSA yang paling optimal untuk skema watermarking dengan RSA adalah pasangan kunci (23,263), dengan kunci enkripsi = 23 dan kunci dekripsi = 263.
2. Dari nilai MSE citra asli hasil ekstraksi yang dihasilkan, skema watermarking dengan RSA memiliki nilai MSE yang lebih baik daripada skema watermarking tanpa RSA.
3. Skema watermarking dengan RSA memiliki sifat kurang robust terhadap gangguan derau sehingga skema watermarking ini direkomendasikan menggunakan kabel sebagai saluran transmisinya.
4. Skema watermarking dengan RSA yang memiliki sifat kurang robust terhadap gangguan kompresi JPEG dan rescaling dapat dimanfaatkan sebagai fungsi integrity, saat citra asli dan logo hasil ekstraksi di penerima mengalami suatu perubahan yang berarti dapat diambil kesimpulan bahwa telah terjadi perubahan data sewaktu proses pentransferan.
5. Penilaian secara subjektif, Mean Opinion Score (MOS) untuk citra asli hasil ekstraksi dinilai sudah cukup hidden dan robust sedangkan untuk citra logo hasil ekstraksi masih kurang robust terhadap gangguan noise.
6. Kekurangan yang ada pada sistem ini adalah terletak pada Algoritma RSA dan kunci watermarking. Penggunaan Algoritma RSA pada skema watermarking membuat sistem lebih sensitif terhadap perubahan dari nilai intensitas/pixel dari citra yang digunakan. Sedangkan untuk kunci watermarking apabila hacker sangat paham tentang metode ICA maka kunci dapat dengan mudah dirubah.
BAB V Kesimpulan dan Saran
Bernardus S.P.G (111020211) - STT Telkom Bandung 49 5.2 Saran
Untuk perkembangan selanjutnya yang dapat dilakukan pada sistem citra watermarking ini adalah :
1. Menggunakan skema watermarking dimana watermark (citra logo) diacak dengan Algoritma Kriptografi kunci symentrik.
2. Studi lebih lanjut mengenai sistem watermarking ICA-Wavelet pada kombinasi sub-band yang berbeda pada saat penumpangan watermark.
3. Untuk mendapatkan hasil ekstraksi yang baik, lebih baik citra kunci disimpan dengan baik dan tidak mengalami serangan (gangguan) baik itu berupa derau ataupun kompresi dan proses pengolahan sinyal digital lainnya
4. Membuat sistem watermarking menjadi suatu sistem blind watermarking, artinya sistem tidak memerlukan citra kunci ataupun citra asli untuk melakukan deteksi, namun cukup dengan citra terwatermarknya saja.
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Fakultas Teknik Elektro Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
DAFTAR PUSTAKA
[1] Dharma. Eddy Muntina, Teknik Steganography Pada Citra Digital Dengan Transformasi Wavelet, Institut Teknologi Bandung, 2004
[2] Gonzalez Rafael C. / woods Richard E., Digital Image Processing Second Edition, Prentice-Hall, Inc,1987.
[3] Herianto. Eddi, Analysis Kinerja Random Generator Number Chaotic Pada Imagewatermarking Menggunakan Transformasi Wavelet,
STT Telkom ,2005.
[4] Juwita. Laksmi, Perancangan dan Implementasi Image Watermarking Menggunakan Spread Spectrum Dengan Kompresi Fractal,
STT Telkom ,2002.
[5] Koerdianto Usman.et Al., Watermarking Dengan Metode Independent Component Analysis Untuk Citra Medis Digital, Seminar Nasional Pendidikan Teknik Elektro, UNY, Yogyakarta, Indonesia, 2004.
[6] Koerdianto Usman.et Al., A Study of Sub-band Frequency Combination to Improve The Performance of ICA-Wavelet Watermarking Scheme For Medical Images in Telemedicine Application, Bandung, 2004
[7] H, Putu Dedi, Audio Watermarking Dengan Spread Spectrum Menggunakan Transformasi Wavelet, STT Telkom, 2004.
[8] Matlab, Wavelet Toolbox,The MathWorks, Inc. 2001
[9] Muldiyana. Ahmad, Perancangan Dan Implementasi Video Watermarking Dengan Metode Spread Spectrum, STT Telkom ,2004
[10] Ramadhaniati. Elva, Studi Penentuan Koefisien Pencampur Optimal Pada Proses Watermarking Dengan Metode ICA-WAVELET UntukCitra Digital, STT Telkom ,2005.
[11 Polikar, Roby, The Wavelet Tutorial, Iowa State University, Ames, USA, 1996, www.wavelets.com
.[12] Munir. Rinaldi, Matematika Diskrit, Informatika Bandung ,2003
