Analisis Dan Implementasi Steganografi P

Analisis Dan Implementasi Steganografi Pada Citra Gif Menggunakan

Algoritma Gifshuflle

Mufida Khairani

1)

_{, Sajadin Sembiring}

2) Jurusan Teknik Informatika Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan

Jl. H.M. Joni No. 70A Medan 20152 Indonesia E-mail :mufida.khairani@gmail.com

Abstrak

Algoritma Gifshuffle merupakan sebuah algoritma steganografi yang dapat menyisipkan pesan pada berkas citra GIF berdasarkan pertukaran posisi warna pada palet warna berkas tersebut. Prinsip algoritma ini didasarkan pada kenyataan bahwa susunan warna pada palet warna dari sebuah citra GIF tidak mempengaruhi bagaimana citra terlihat. Aplikasi yang dibuat dalam penelitian ini tidak hanya mengimplementasikan algoritma Gifshuffle, tetapi juga mengimplementasikan algoritma kriptografi Affine Cipher agar steganalisis lebih sulit memperoleh pesan asli. Kelemahan dari algoritma Gifshuffle adalah sangat terbatasnya panjang pesan yang dapat disisipkan karena jumlah warna pada palet warna citra GIF adalah maksimal 256 warna. Sementara kelebihan dari algoritma ini adalah aspek imperceptibility(perbedaan citra asli dan citra hasil penyisipan pesan tidak dapat dipersepsi oleh indra) yang sangat memuaskan

.

Kata Kunci : Algoritma Gifshuffle, citra GIF, algoritma kriptografi Affine

1. Pendahuluan

Meningkatnya penggunaan internet dewasa ini telah menyebabkan semakin meningkatnya kebutuhan akan keamanan dan kecepatan dalam proses pengiriman data. Steganografi merupakan salah satu pilihan dalam menjaga kerahasiaan data yang dikirim. Steganografi menyamarkan keberadaan pesan yang telah disisipkan ke media penampungnya. Media penampung tersebut dapat berupa audio, gambar, video atau media lainnya. Untuk mempercepat proses pengiriman pesan rahasia, diperlukan sebuah media penampung pesan yang berukuran kecil namun tetap dapat menjamin kerahasiaan pesan yang dikandungnya. GIF (Graphics Interchange Format) adalah format gambar yang diperkenalkan oleh CompuServe pada 1987 dan merupakan salah satu format yang umum digunakan dalam web karena ukurannya yang kecil. Format GIF hanya menampung maksimal 256 warna saja dalam sebuah berkas gambar karena

menggunakan 8-bit untuk setiap piksel. Tidak seperti format JPEG yang dapat menampung jutaan warna (menggunakan 24-bit untuk setiap piksel). (Vaughan, 2006).

Format gambar GIF memiliki dua versi, yaitu GIF87a dan GIF89a. GIF87a adalah versi pertama dari format GIF yang berupa gambar statis. CompuServe kemudian memperkenalkan versi lanjutan, yaitu GIF89a. GIF89a dapat menampilkan gambar dinamis (animasi) dan latar belakang transparan.

Gifshuflle merupakan sebuah algoritma yang menyisipkan pesan ke dalam citra berformat GIF. Cara kerjanya adalah dengan mengubah susunan palet warna pada citra tersebut di mana setiap perubahan berkorespondensi dengan sebuah karakter yang dideklarasikan sebelumnya. Namun, penyisipan pesan ke dalam citra GIF masih belum cukup karena pesan dapat dengan mudah diekstrak oleh steganalis. Oleh karena itu, diperlukan sebuah proses enkripsi terhadap pesan sebelum disisipkan ke dalam citra GIF untuk mempersulit steganalis dalam memperoleh informasi dari pesan rahasia tersebut

1.1 Tujuan Penelitian

a. Merancang sebuah aplikasi yang menyisipkan dan mengekstrak pesan berupa teks dalam media penampung berupa citra dengan format GIF menggunakan algoritmaGifshuflle.

b. Merancang sebuah aplikasi yang dapat mengenkripsi dan mendekripsi teks menggunakan algoritma kriptografi Affine Cipher.

2. Kriptografi

atau komunikasi data dengan cara menyandikan pesan tersebut berdasarkan algoritma dan kunci tertentu yang hanya diketahui oleh pihak-pihak yang berhak atas data/informasi tersebut. Hal ini menyebabkan pihak-pihak yang tidak berhak tidak dapat mengerti isi pesan tersebut.

2.1. Sejarah Kriptografi

Sejarah kriptografi sebagian besar merupakan sejarah kriptografi klasik, yaitu metode enkripsi yang menggunakan kertas dan pensil atau mungkin dengan bantuan alat mekanik sederhana. Secara umum algoritma kriptografi klasik dikelompokkan menjadi dua kategori, yaitu algoritma transposisi {transposition cipher) dan algoritma substitusi {substitution cipher).Cipher transposisi mengubah susunan huruf-huruf di dalam pesan, sedangkan cipher substitusi mengganti setiap huruf atau kelompok huruf dengan sebuah huruf atau kelompok huruf lain. Di India, kriptografi digunakan oleh pencinta (lovers) untuk berkomunikasi tanpa diketahui orang. Bukti ini ditemukan di dalam buku "Kama Sutra" yang merekomendasikan wanita seharusnya mempelajari seni memahani tulisan dengan cipher.

Pada abad ke-17, sejarah kriptografi mencatat korban ketika ratu Skotlandia, Queen Mary, dipancung setelah surat rahasianya dari balik penjara (surat terenkripsi yang isinya rencana membunuh Ratu Elizabeth I) berhasil dipecahkan oleh seorang pemecah kode. Kriptografi umum digunakan di kalangan militer. Pada Perang Dunia ke-2, pemerintah Nazi Jerman membuat mesin enkripsi yang dinamakanEnigma.Mesin yang menggunakan beberapa buahrotor (roda berputar) ini melakukan enkripsi dengan cara yang sangat rumit. Namun Enigma cipher berhasil dipecahkan oleh pihak Sekutu dan keberhasilan memcahkanEnigmasering dikatakan sebagai faktor yang memperpendek perang dunia ke-2.

Kriptografi modern dipicu oleh perkembangan peralatan komputer digital. Dengan komputer digital, cipher yang lebih kompleks menjadi sangat mungkin untuk dapat dihasilkan. Tidak seperti kriptografi klasik yang mengenkripsi karakter per karakter (dengan menggunakan alfabet tradisional), kriptografi modern beroperasi pada string biner. (Munir, 2006. hal: 10-12) Ada banyak sekali algoritma kriptografi yang telah diciptakan hingga saat ini, baik kriptografi klasik maupun kriptografi modern. Namun algoritma kriptografi yang dibahas dalam tugas akhir ini hanya algoritma Affine Cipher karena algoritma tersebutlah yang digunakan untuk menambah lapisan keamanan pada program steganografi yang dibuat oleh penulis.

2.2 Steganografi

Steganografi adalah seni menyembunyikan pesan. Tujuan steganografi adalah menyembunyikan komunikasi untuk mecegah pihak ketiga mengetahui tentang keberadaan pesan. Hal ini berbeda dengan kriptografi, seni merahasiakan pesan, yang ditujukan untuk membuat pesan tidak dapat dibaca oleh pihak ketiga tetapi tidak menyembunyikan keberadaan komunikasi rahasia tersebut. (Kessler, 2004). Pencetus kata steganografi adalah Trithemius, penulis buku kriptografi: "Polygraphia and Steganographia". Istilah tersebut diambil dari Bahasa Yunani, steganos yang artinya tersembunyi dangraphiayang artinya tulisan. (Coxet al,2008) Steganografi membutuhkan dua properti yaitu media penampung dan pesan rahasia. Media penampung yang umum digunakan adalah gambar, suara, video, atau teks. Pesan yang disembunyikan dapat berupa sebuah artikel, gambar, daftar barang, kode program, atau pesan lain. Keuntungan steganografi dibandingkan dengan kriptografi adalah bahwa pesan yang dikirim tidak menarik perhatian sehingga media penampung yang membawa pesan tidak menimbulkan kecurigaan bagi pihak ketiga. Ini berbeda dengan kriptografi di mana cipherteks menimbulkan kecurigaan bahwa pesan tersebut merupakan pesan rahasia. (Munir, 2006, hal: 302).

Penyembunyian pesan rahasia ke dalam media penampung pasti mengubah kualitas media tersebut. Kriteria yang harus diperhatikan dalam penyembunyian pesan adalah (Munir, 2006, hal: 307):

a. Imperceptibility. Keberadaan pesan rahasia tidak dapat dipersepsi oleh inderawi.

b. Fidelity. Mutu media penampung tidak berubah banyak akibat penyisipan.

c. Recovery. Pesan yang disembunyikan harus dapat diungkapkan kembali (reveal). Karena tujuan steganografi adalahdata hiding,

2.3 GIF

palet warna tersebut tidak mutlak hanya 256 warna tertentu. Warna tersebut dapat dipilih dari 24-bit palet warna RGB atau dapat disimpulkan bahwa berkas dengan format GIF akan membuang palet warna yang tidak diperlukan dan mengambil hanya 256 palet warna yang diperlukan. (Penalosa, 2005). Format gambar GIF memiliki dua versi, yaitu GIF87a dan GIF89a. GIF87a adalah versi pertama dari format GIF yang berupa gambar statis. CompuServe kemudian memperkenalkan versi lanjutan, yaitu GIF89a. GIF89a dapat menampilkan gambar dinamis (animasi) dan latar belakang transparan.

Gambar 2.2 Citra dengan format JPEG (6KB)

Gambar 2.3 Citra dengan format GIF (5 KB)

Dari perbandingan dua buah gambar diatas terlihat jelas bahwa citra dengan format GIF memiliki ukuran berkas yang lebih kecil 1 KB untuk citra yang sama. Bahkan jika dilihat secara lebih teliti lagi maka dapat dilihat bahwa citra pada Gambar 2 memiliki hasil yang lebih baik dari pada

citra pada Gambar 1. Hal ini terjadi karena GIF menggunakan tipe kompresi data yang berbeda dengan JPG. GIF menggunakan tipe kompresi yang sering disebut lossless. Hal ini berarti bahwa citra tidak mengalami kehilangan kualitas ketika dikompresi. Sedangkan pada JPG tipe kompresi yang digunakan adalah lossy sehingga citra mengalami pengurangan kualitas ketika dikompresi.Memang berkas JPG dapat berkurang lebih kecil lagi ketimbang file GIF namun kualitas citra yang dihasilkan akan sangat menurun seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.4 Citra dengan format JPEG (4 KB)

2.4 Algoritma

Gifshuffle

Salah satu algoritma steganografi yang dapat digunakan untuk menyisipkan pesan pada citra berformat GIF adalah algoritma Gifshuffle. Algoritma Gifshuffle dibuat oleh Matthew Kwan, seorang sarjana ilmu komputer dari University of Melbourne yang kemudian mendirikan sebuah perusahaan yang bergerak di bidang enkripsi surat elektronik bernama Unicypt Pty Ltd. (Penalosa, 2005) Sesuai namanya, Gifshuffle akan melakukan "shujfle" atau pengacakan terhadap palet warna dari sebuah berkas GIF, sehingga bisa diartikan bahwa Gifshuffle adalah algoritma yang memanfaatkan penukaran posisi ke 256 palet warna dalam berkas citra berformat GIF. Penukaran posisi memungkinkan diperolehnya sebuah informasi berkaitan dengan perbedaan posisi awal dengan posisi akhir. (Ariyus, 2009)

kartu, maka ada sebanyak 52 faktorial (52!) cara untuk mengurutkan kumpulan tersebut, yang berarti bahwa setiap urutan tertentu dari kartu dapat mewakili sebuah angka pada rentang 0 sampai dengan (52!-1). Dengan kata lain jika diberikan n buah kartu, kita dapat menyimpan informasi setidaknya log2(n!) bit sesuai dengan urutan kartu-kartu tersebut.

Dalam aplikasinya, setiap algoritma memiliki dua buah ciri khas yang dapat digunakan sebagai parameter pembanding, yaitu jumlah proses yang dilakukan dan jumlah memori yang digunakan untuk melakukan proses. Jumlah proses ini dikenal sebagai kompleksitas waktu yang disimbolkan dengan T(n), sedangkan jumlah memori ini dikenal sebagai kompleksitas ruang yang disimbolkan dengan S(n). Kenyataannya, jarang sekali kita membutuhkan kompleksitas waktu yang detil dari suatu algoritma. Biasanya yang kita butuhkan hanyalah bagian paling signifikan dari kompleksitas waktu yang sebenarnya. Kompleksitas waktu ini dinamakan kompleksitas waktu asimptotik yang dinotasikan dengan O (O-besar atau Big-O). Kompleksitas waktu asimptotik ini diperoleh dengan mengambil term terbesar dari suatu persamaan kompleksitas waktu. (Rheinadi, 2009)

Misalnya jika diperoleh waktu eksekusi dari suatu algoritma T(n) adalah sebanyak 5n3_+4n+3 langkah untuk besar input sebesar n, maka akan lebih mudah untuk menghapus pangkat yang kecil seperti 4n dan 3 karena keduanya tidak terlalu signifikan terhadap input n. Koefisien 5 pada 5n3 juga dihilangkan dengan anggapan bahwa komputer beberapa tahun ke depan akan menjadi 5 kali lipat lebih cepat dari komputer sekarang, sehingga keberadaan koefisien 5 juga tidak terlalu signifikan. Maka waktu yang diperlukan oleh algoritma tersebut untuk memproses input sebesar n adalah n3_{, atau} biasa dituliskanBig-O=n3_{.(Dasguptaet al,2008)}

Notasi Big-O yang sering dijumpai pada algoritma adalah (Pratama, 2010. hal: 21-22): a. O(1) -constant time

KompleksitasO(1) terdapat pada algoritma yang menghasilkan nilai selalu tetap tanpa bergantung kepada banyak masukan.

b. O(2_{log n) -logarithmic time}

Algoritma yang berdasarkan pada binary tree biasanya memiliki kompleksitasO(log n). c. O(n) -linear time

Algoritma dengan kompleksitas O(n) membutuhkan 1 kali proses untuk masing-masing masukan.

d. O(n2_{log n) -linearithmic time}

KompleksitasO(n log n) terdapat pada algoritma yang memecahkan masalah menjadi masalah

yang lebih kecil, lalu menyelesaikan tiap masalah secara independen.

e. O(n2_{) -quadratic time}

Umumnya algoritma dengan kompleksitas O(n2₎ melibatkan proses perulangan bersarang(nested loop).

f. O(n3_{) -cubic time}

Algoritma dengan kompleksitas O(n3_{), mirip} dengan O(n2_{), namun menggunakan loop} bersarang sebanyak 3 kali. Algoritma jenis ini hanya cocok jika n kecil. Jika n besar, waktu yang dibutuhkan akan sangat lama.

g. O(2n_{) -exponential time}

Salah satu algoritma yang mempunyai kompleksitas O(2n_{) adalah brute force dalam} menebak suatu password. Setiap penambahan karakter, akan melipatgandakan waktu yang dibutuhkan.

h. O(n!) -factorial time

O(n!) merupakan kompleksitas yang sangat cepat pertumbuhan waktu yang diperlukannya. Algoritma ini memproses tiap masukan dan menghubungkannya dengan n-1 masukan lainnya.

2.5

Quicksort

Menurut Cormen et al (1989) quicksort adalah salah satu algoritma pengurutan yang berdasarkan pada metode divide-and-conquer. Metode ini membagi masalah menjadi beberapa sub masalah yang mirip dengan masalah utama tetapi dengan skala yang lebih kecil. Sub masalah tersebut kemudian diselesaikan kemudian menggabungkan semua solusi sub masalah untuk menghasilkan solusi masalah utama.

3. Analisis dan Perancangan Sistem

Sebelum merancang sebuah sistem, perlu dilakukan analisis terlebih dahulu. Analisis sistem adalah proses menentukan kebutuhan sistem, apa yang harus dilakukan sistem untuk memenuhi kebutuhan klien (user).Dengan adanya analisis sistem, sistem yang dirancang akan lebih baik dan memudahkan pengembang sistem dalam perbaikan apabila pada kemudian hari ditemukan kesalahan atau kekurangan.

Algoritma Gifshuffle memiliki dua macam aktifitas yang berbeda namun saling berkaitan, yaitu: a. Encoding

telah disisipkan pesan atau biasa disebut stego image.

b. Decoding

Pada decoding terjadi proses pengekstrakan pesan teks dari gambar. Masukannya adalah citra berformat GIF tempat pesan disembunyikan (stego image)dan keluarannya adalah pesan teks. Atau dapat dikatakan bahwa decoding adalah proses pembalikan dariencoding.

Sistem yang dirancang pada skripsi ini terdiri dari empat proses utama, yaitu proses enkripsi, proses dekripsi, proses penyisipan pesan dan proses pengekstrakan pesan. Secara garis besar, langkah-langkah yang ada pada sistem ini dapat dilihat padaflowchartaplikasi di bawah ini:

Proses enkripsi akan mengubah plainteks (pesan asli) menjadi cipherteks dengan menggunakan algoritma Affine Cipher. Cipherteks inilah yang kemudian akan digunakan dalam proses penyisipan. Proses penyisipan akan menyisipkan cipherteks hasil enkripsi ke dalam gambar asli (gambar sebelum disisipkan pesan). Proses ini akan menghasilkan gambar baru yang telah disisipkan pesan atau biasa disebut denganstego image.Untuk dapat memperoleh kembali pesan asli, maka perlu dilakukan proses pengekstrakan yang merupakan kebalikan dari proses penyisipan. Perlu diketahui bahwa proses pengekstrakan yang dibuat dalam skripsi ini tidak mengembalikan kondisi citra ke keadaaan sebelum citra disisipi pesan. Setelah diekstrak, cipherteks kemudian akan didekripsi menggunakan kunci yang harus sama dengan kunci yang digunakan untuk mengenkripsi pesan.

3.1. Skema Penyisipan

(Encoding)

Berikut ini merupakan langkah-langkah untuk menyembunyikan pesan dalam sebuah citra GIF menggunakan algoritmaGifshuffle:

a. Tentukan pesan yang akan disisipkan, kemudian ubahlah pesan itu ke bentuk biner.

b. Tambahkan angka 1 di depan rangkaian bilangan biner tersebut kemudian konversikan rangkaian tersebut ke desimal. Biasanya bilangan tersebut merupakan bilangan yang besar. Sebut bilangan ini sebagai m.

c. Kemudian tentukan citra GIF tempat pesan akan disisipkan. Hitunglah jumlah warna pada gambar tersebut. Sebut jumlah ini sebagai n. Jika m > n\ 1 maka pesan terlalu panjang dan proses penyisipan tidak dapat dilakukan.

d. Urutkan warna pada palet warna berdasarkan urutan naturalnya. Setiap warna dengan format RGB dikonversikan dengan rumus berikut:

(Nilai merah * 65536) + (nilai hijau * 256) + (nilai biru)

Palet warna kemudian diurutkan berdasarkan besar bilangan integer yang

mewakili warna tersebut.

e. Lakukan iterasi terhadap variable i dengan nilai i dari 1 sampain.Setiap warna pada urutann i

dipindahkan ke posisi baru yaitu m mod i ,

kemudianm dibagi dengani .

f. Palet warna baru hasil iterasi pada langkah kelima dimasukkan ke dalam palet warna berkas GIF. Apabila ada sebuah tempat yang diisi oleh 2 buah warna maka warna yang sebelumnya menempati tempat tersebut akan digeser satu tempat ke posisi berikutnya.

terakhir akan diisi dengan warna terakhir dari palet warna sebelumnya.

h. Berkas GIF kemudian akan dikompresi ulang dengan palet warna yang baru untuk menghasilkan berkas yang baru dengan ukuran dan gambar yang sama namun telah disisipi pesan.

4.

Implementasi dan Pengujian Sistem

Setelah dilakukan perancangan, maka tahap selanjutnya adalah implementasi sistem ke dalam bentuk program komputer. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa Java dengan menggunakan NeatBean 6.8. Aplikasi ini berjalan di komputer dengan sistem operasi Windows.

4.1 Tampilan Antar Muka

Tampilan antar muka(interface)dari aplikasi skripsi ini dibuat sesederhana mungkin agar memudahkan pengguna dalam menjalankan tahap demi tahap penyisipan pesan ke dalam citra berformat GIF.

4.2 Aspek

Imperceptibility

Seperti telah dijelaskan pada bab sebelumnya, aspek imperceptibility menekankan bahwa algoritma steganografi yang baik membuat keberadaan pesan rahasia pada media penampung tidak dapat dipersepsi secara inderawi. Dalam aplikasi ini media penampung yang digunakan adalah berkas citra digital, sehingga indera yang dapat menentukan apakah keberadaan pesan rahasia dapat dipersepsi atau tidak adalah mata.

Untuk dapat menguji aspek ini pada sistem yang telah dibuat, maka berkas citra coba.gif disisipkan pesan untuk menghasilkan berkas citra coba_stego.gif yang telah mengandung pesan. Apabila perbedaan di antara kedua berkas citra tidak dapat terlihat secara kasat mata, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa algoritma yang digunakan untuk menyisipkan pesan telah memenuhi aspek imperceptibility.

Daftar Pustaka

Anonymous. 2006. Affine Cipher. http://statmath.uregina.ca/~kozdron/Teaching/ Cornell/ 135Summer06/Handouts/affine.pdf. Diakses tanggal 17 Mei 2010.

Ariyus, Dony. 2009. Keamanan Multimedia.

Yogyakarta: Andi.

Cormen, Thomas H., dkk. 1989. Introduction to Algortithms.New York: McGraw-Hill. Cox, Ingemar J., dkk. 2008 Digital Watermarking

and Steganography. Second Edition.

Burlington: Morgan Kaufmann Publishers.

Dasgupta, Sanjoy., dkk. 2008. Algorithm.

Singapore: McGraw-Hill.

Kendall, Kenneth. E. dan Kendall, Julie. E. 2003. Analisis dan Perancangan Sistem. Klaten: Intan Sejati.

Kessler, Gary C. 2004. An Overview of Steganography for the Computer Forensics Examiner.

http://www.fbi.gov/hq/lab/fsc/backissu/july200 4/research/2004_ 03_research01.htm. Diakses tanggal 8 April 2010.

Kwan, Matthew. 2003. How Gifshuffle Works.

http://www. darkside.com. au/ gifshuffle/description.html. Diakses tangal 24 Februari 2010.

Luthfi, Inas. 2009. Steganografi Digital Citra Bergerak Animated GIF. http://www.informatika.org/~rinaldi/Kriptograf i/2008-2009/Makalah1/ MakalahIF30581-2009-a058.pdf. Diakses tanggal 22 Februari 2010.

Manfredi, Michael.2008. Modern

Cryptography and Mathematics.

http://www.fmnetwork.org.uk/files/Encryption. pdf. Diakses tanggal 1 Desember 2010. Munir, Rinaldi. 2006. Kriptografi. Bandung:

Informatika.

Penalosa, Ronald A. 2005.Steganografi Pada Citra dengan Format GIF Menggunakan Algoritma Gifshuffle. http://www. informatika. org/~rinaldi/ Kriptografi/2006-2007/Makalah1/Makalah1-053.pdf. 10 Januari 2010.

Rheinadi, Ryan. 2009. Analisis Algoritma Buble Sort. http://www.informatika.