1
SISTEM PEMBERIAN PROTEKSI HAK CIPTA
PADA BERKAS IJAZAH DIGITAL
(SUBSISTEM WATERMARKING PADA IJAZAH DIGITAL)
RAHIM RASYID
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
3
ABSTRACT
RAHIM RASYID. The Copyright Protection System for Digital Diploma (Watermarking Subsystem for Digital Diploma). This research is supervised by SHELVIE NIDYA NEYMAN.
A diploma is an evidence for someone who has completed his/her study. Nowaday, a diploma is still in a physical form, printed paper. The development of the Internet has made system that used to be using physical data switch to using digital data. The goal is to apply the provision of copyright protection using watermarking techniques in the digital diploma file. Watermark is a proof of the validity of diploma. Watermark is expected to withstand the attacks from outside parties. The application is developed to apply a watermarking technique. Noise attack was well tolerated with applied technique. Compression attack was well tolerated till 80%. An attack that can’t be detained by applied technique is rescaling attack. Rescaling attack makes the retrieved watermark could not visually recognizable. Cropping attacks generate a watermark which has a similar display same like the cropping on the diploma.
Keywords: Watermarking, Dual Watermarking, Visible Watermark, Invisible Watermark, Discrete
2
SISTEM PEMBERIAN PROTEKSI HAK CIPTA
PADA BERKAS IJAZAH DIGITAL
(SUBSISTEM WATERMARKING PADA IJAZAH DIGITAL)
RAHIM RASYID
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Komputer pada
Departemen Ilmu Komputer
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
i Judul : Sistem Pemberian Proteksi Hak Cipta pada Berkas Ijazah Digital (Subsistem
Watermarking pada Ijazah Digital)
Nama : Rahim Rasyid NRP : G64086060
Menyetujui: Pembimbing
Shelvie Nidya Neyman, S.Kom., M.Si. NIP. 19770206 200501 2 002
Mengetahui:
Ketua Departemen Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Dr. Ir. Sri Nurdiati, M.Sc. NIP. 19601126 198601 2 001
ii
PRAKATA
Alhamdulillahi Rabbil ‘alamin, puji dan syukur penulis haturkan kepada ALLAH Subhana Wa Ta’aala, karena limpahan rahmat dan hidayah-Nya telah mengantarkan penulis untuk menyelesaikan
tugas akhir yang berjudul Sistem Pemberian Proteksi Hak Cipta pada Berkas Ijazah Digital (Subsistem Watermarking pada Ijazah Digital). Penelitian ini mulai dilaksanakan pada Desember 2010 dan bertempat di Departemen Ilmu Komputer.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Shelvie Nidya Neyman, S.Kom., M.Si. selaku pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan penulis selama pengerjaan tugas akhir ini, Bapak Sony Hartono Wijaya S.Kom., M.Kom. selaku penguji pertama dan Bapak Endang Purnama Giri S.Kom., M.Kom. selaku penguji kedua. Ucapan terima kasih juga penulis berikan kepada:
1 Kedua orang tua penulis, Usman Siregar dan Helmi Hasibuan, yang selalu mendukung dan mendoakan penulis sampai sekarang ini.
2 Semua saudara penulis yang selalu memberikan semangat dan dukungan untuk penulis. 3 Penghuni kosan Poso-Poso Baranangsiang yang selalu saling mengingatkan untuk
mengerjakan tugas akhir.
4 Teman-teman ekstensi angkatan 3, yang berjuang bersama di bangku kuliah setiap malam. 5 Seluruh pihak yang telah membantu penulis dalam proses penyelesaian tugas akhir ini yang
tidak bisa disebutkan satu persatu. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2011
iii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 24 Agustus 1987 di Sipirok. Penulis merupakan anak kedua dari enam bersaudara pasangan Usman Siregar dan Helmi Hasibuan.
Pada tahun 2005 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Sipirok dan diterima di Program Keahlian Teknik Komputer, Program Diploma III Institut Pertanian Bogor, melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis menyelesaikan pendidikan Diploma III pada tahun 2008 dan melanjutkan ke Program Sarjana Ilmu Komputer Penyelenggaraan Khusus IPB pada tahun yang sama.
iv
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR TABEL ... v DAFTAR GAMBAR ... v DAFTAR LAMPIRAN ... v PENDAHULUAN ... 1 Latar Belakang ... 1 Tujuan ... 1 Ruang Lingkup ... 1 Manfaat ... 1 TINJAUAN PUSTAKA ... 1 Digital Watermarking ... 1Ruang Warna YCbCr ... 2
Pixel Value Mapping Algorithm ... 3
Discrete Cosine Transform ... 3
Bit Error Ratio ... 4
METODE PENELITIAN ... 4
Penyisipan Watermark ... 5
Pengambilan Watermark ... 5
Analisis Hasil Implementasi ... 5
Lingkungan Pengembangan ... 6
HASIL DAN PEMBAHASAN... 6
Analisis Waktu Eksekusi ... 7
Analisis Kualitas Watermark ... 7
Analisis Kekuatan Watermark ... 7
KESIMPULAN DAN SARAN... 9
Kesimpulan ... 9
Saran ... 9
DAFTAR PUSTAKA ... 9
v
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Perbedaan tujuan visible watermark dengan invisible watermark ... 2
2 Rata-rata waktu eksekusi ... 7
3 Kekuatan watermark terhadap serangan noise ... 8
4 Kekuatan watermark terhadap serangan cropping ... 8
5 Kekuatan watermark terhadap serangan kompresi gambar ... 9
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1 Sistem watermarking secara umum (sumber: Cox et al. 2002). ... 22 Contoh DCT dari sebuah gambar. ... 4
3 Skema besar sistem watermarking. ... 4
4 Skema penyisipan watermark. ... 5
5 Skema pengambilan watermark. ... 5
6 Antarmuka penyisipan watermark. ... 6
7 Antarmuka pengambilan watermark. ... 6
8 Antarmuka pemberian serangan. ... 7
9 Watermark hasil pengambilan. ... 7
10 Watermark dari serangan rescaling. ... 8
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1 Gambar ijazah. ... 122 Watermark asli. ... 12
3 Hasil proses penyisipan watermark. ... 12
4 Ilustrasi penyisipan watermark. ... 13
5 Ilustrasi pengambilan watermark. ... 14
6 Watermark dari ijazah yang mengalami serangan noise. ... 15
7 Watermark dari ijazah yang mengalami serangan cropping. ... 16
1
PENDAHULUAN Latar Belakang
Ijazah merupakan bukti seseorang telah menyelesaikan masa pendidikan. Saat ini ijazah masih dalam bentuk fisik kertas tercetak. Perkembangan Internet telah membuat sistem yang dulunya masih menggunakan data fisik beralih ke data digital. Pendaftaran ke jenjang pendidikan yang lebih tinggi atau pelamaran pekerjaan sudah banyak yang mengumpulkan calonnya melalui media Internet. Alasan ini memunculkan kebutuhan akan adanya ijazah digital.
Pembuatan ijazah digital didasarkan pada ciri-ciri ijazah asli secara fisik. Ciri-ciri ijazah asli yang dimiliki oleh Institut Pertanian Bogor (IPB) sebagai berikut:
1 Memiliki watermark dengan logo IPB yang berada di posisi tengah ijazah dan tulisan ”Institut Pertanian Bogor” di beberapa tempat.
2 Blangko ijazah dicetak oleh Perusahaan Umum Percetakan Uang Republik Indonesia.
3 Nomor ijazah bersifat unik dan terdapat tanda tangan asli dari rektor dan dekan. 4 Memiliki ukuran font, spasi, dan bentuk
tulisan yang khusus. 5 Memiliki stempel asli IPB.
Keuntungan dari ijazah digital adalah kemudahan dalam penggunaannya dan tampilan yang lebih baik. Ijazah digital diharapkan mempunyai kekuatan dan verifikasi dalam pembuktian keabsahan ijazah. Kelemahan dari ijazah digital adalah mudah untuk dimanipulasi dan diduplikasikan dalam waktu singkat. Berdasarkan kelemahan tersebut dibutuhkan metode untuk memberikan proteksi hak cipta pada ijazah digital. Proteksi pada ijazah digital sangat penting dilakukan untuk menghindari penyalahgunaan ijazah digital oleh pihak yang tidak bertanggung jawab. Sebuah sistem proteksi hak cipta dibutuhkan untuk menjamin keabsahan dari sebuah ijazah digital.
Sistem proteksi hak cipta pada berkas ijazah digital yang akan dikembangkan terdiri atas tiga subsistem. Ketiga subsistem tersebut secara berurutan adalah watermarking, pemberian
digital signature, dan integritas data. Tiap
subsistem dikerjakan pada tiga penelitian yang terpisah. Hasil dari satu subsistem menjadi masukan subsistem berikutnya. Keseluruhan subsistem digabungkan menjadi sistem utuh pada subsistem integritas data.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan menerapkan pemberian proteksi hak cipta menggunakan teknik watermarking pada berkas ijazah digital. Ijazah digital diharapkan memiliki kekuatan dan kualitas yang baik dalam pembuktian keabsahannya. Analisis hasil implementasi dilakukan dengan menerapkan serangan-serangan pada ijazah digital.
Ruang Lingkup
Ruang lingkup pada penelitian ini adalah penerapan teknik watermarking pada berkas ijazah digital. Berkas ijazah dan wateramark yang digunakan adalah gambar dengan format
Joint Photographic Experts Group (JPEG). Watermark merupakan gambar biner yang
dibuat mirip watermark pada ijazah fisik dengan format JPEG. Teknik watermarking yang digunakan adalah dual watermarking. Jenis watermark yang diterapkan adalah visible dan invisible watermark. Jenis watermark berdasarkan kekuatannya yang digunakan adalah robust watermark. Metode penyisipan
watermark yang digunakan adalah Pixel Value Mapping Area (PVMA) dan Discrete Cosine
Transform (DCT). Teknik pengambilan
watermark yang digunakan adalah blind detectors. Serangan yang diterapkan adalah
serangan noise, rescaling, cropping, dan kompresi gambar.
Manfaat
Penelitian ini diharapkan bisa memberikan teknik proteksi hak cipta terhadap berkas digital khususnya ijazah digital. Ijazah digital yang dihasilkan pada penelitian ini diharapkan memiliki tingkat keamanan yang baik dan mempunyai metode yang kuat untuk verifikasi keabsahannya.
TINJAUAN PUSTAKA
Digital Watermarking
Digital watermarking merupakan cara
penyisipan informasi (watermark) pada berkas digital berupa pesan tentang berkas itu sendiri. Penyisipan watermark pertama kali ditemukan tahun 1282 di Italia dengan cara menambahkan pola pada cetakan kertas (Cox et al. 2002).
Watermark bisa berupa teks, gambar, suara,
atau video. Digital watermarking mirip dengan steganografi, akan tetapi memiliki perbedaan pada tujuannya. Digital watermarking bertujuan untuk melindungi media yang disisipkan
watermark, sedangkan steganografi bertujuan
2
tanpa memperhatikan keberadaan media itu sendiri. Tujuan utama penyisipan watermark pada data digital adalah perlindungan hak cipta, autentikasi gambar, penyembunyian data, dan komunikasi rahasia. Menurut Kipper (2004) terdapat dua jenis watermark, yaitu:
1 Visible watermark
Merupakan watermark yang terlihat pada media. Media akan mengalami perubahan tampilan setelah penyisipan.
2 Invisible watermark
Merupakan watermark yang tidak terlihat pada media. Media tidak akan mengalami perubahan tampilan secara signifikan setelah penyisipan.
Perbedaan antara visible watermark dengan
invisible watermark terdapat pada tujuan yang
ingin dicapai. Pemilihan watermark untuk digunakan pada media akan tergantung pada jenis proteksi yang akan diberikan. Perbedaan antara kedua jenis watermark dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Perbedaan tujuan visible watermark dengan invisible watermark
Tujuan Visible Invisible
Validasi penerima --- √√√ Transmisi non-reputasi --- √√√ Pencegahan pencurian √√√ √ Mengurangi nilai komersil √√√ √√√ Pencegahan duplikasi
yang tidak sah √√√ √
Autentikasi dan
notari-sasi digital √ √√√
Identifikasi sumber √√√ √ √ = tingkat kekuatan. Sumber: Yip et al. (2006)
Watermark dapat dibedakan menjadi dua
jenis berdasarkan kekuatannya terhadap serangan, yaitu fragile watermark dan robust
watermark (Kipper 2004). Fragile watermark
merupakan metode untuk autentikasi dengan ketahanan yang lemah. Watermark akan hilang jika terjadi perubahan kecil pada media. Hilangnya watermark merupakan indikator bahwa media telah mengalami serangan. Robuts
watermark adalah metode watermark dengan
tujuan mempertahankan keberadaan watermark pada media. Watermark tidak bisa dihilangkan atau dihancurkan dengan segala jenis serangan tanpa merusak media. Robust watermark merupakan kebalikan dari Fragile watermark.
Menurut Cox et al. (2002), watermark juga dapat dibedakan berdasarkan pada teknik pengambilannya, yaitu:
1 Blind detectors
Merupakan cara pengambilan watermark yang tidak membutuhkan berkas asli untuk mendeteksi keberadaan watermark. Sistem yang menggunakan teknik blind detectors disebut Public Watermarking Systems. 2 Informed detectors
Merupakan cara pengambilan watermark yang harus mengetahui berkas asli untuk mendeteksi keberadaan watermark. Sistem yang menggunakan teknik informed detectors disebut Private Watermarking Systems.
Sistem pemberian watermark secara umum memiliki dua fungsi utama, yaitu watermark
embedder dan watermark detector. Watermark embedder berfungsi menyisipkan watermark
pada media. Watermark detector berfungsi untuk mendeteksi keberadaan watermark pada media. Sistem watermarking secara umum terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Sistem watermarking secara umum (sumber: Cox et al. 2002).
Mutu digital watermarking dapat dilihat dari parameter berikut (Persada 2009):
1 Fidelity
Penyisipan watermark seharusnya tidak mempengaruhi kualitas media.
2 Robustness
Watermark harus memiliki ketahanan yang
cukup terhadap proses digital yang umum. 3 Security
Watermark memiliki daya tahan terhadap
usaha yang dengan secara sengaja ingin memindahkan watermark yang ada pada media.
Ruang Warna YCbCr
Ruang warna YCbCr sering juga disebut sebagai ruang warna CCIR 601. Ruang warna ini dibuat sebagai respon terhadap kenaikan permintaan akan pendekatan digital dalam menangani informasi video dan telah digunakan secara luas untuk model video digital. Ruang
3
warna ini termasuk dalam ruang warna untuk transmisi televisi (Chai & Bouzerdoum 2000).
Rekomendasi 601 menyebutkan pengkodean 8-bit (0-255) dari YCbCr dengan komponen Y memiliki batas nilai sampai 219 dan penambahan +16. Pengkodean ini menempatkan warna hitam pada nilai 16 dan putih pada nilai 235. Komponen Cb dan Cr memiliki batas nilai sampai 112 dan penambahan +128 dan menghasilkan rentang dari 16 sampai 240.
Komponen Y merupakan kopi skala abu-abu (grayscale copy) dari gambar utama. Warna putih ditampilkan sebagai suatu nilai tengah antara komponen Cr dan Cb. Warna coklat ditampilkan oleh komponen Cb yang lemah dan komponen Cr yang kuat. Warna hijau ditampilkan oleh komponen Cb dan Cr yang sama-sama lemah. Warna biru ditampilkan oleh komponen Cb kuat dengan Cr lemah.
Ruang warna YCbCr dapat dihitung dari ruang warna RGB dengan menggunakan persamaan berikut:
Ruang warna YcbCr dapat ditransformasi kembali ke ruang warna RGB dengan persamaan:
a= 0.00456621, b= -0.00153632, c= 0.00791071
Pixel Value Mapping Algorithm
Pixel Value Mapping Algorithm (PVMA)
adalah algoritme yang digunakan oleh Yip et al. (2006) untuk membuat lossless visible watermarking. Lossless visible watermarking
adalah jenis visible watermark yang bisa memulihkan kembali gambar asli dari gambar yang memiliki watermark secara sempurna. Algoritme PVMA bekerja pada domain spasial. Sebuah gambar P yang memiliki ukuran MxN, dan watermark W yang ingin disisipkan ke P, maka akan menghasilkan gambar yang memiliki
watermark Q. Penyisipan ini menggunakan
fungsi pemetaan intensitas secara bijektif f.
Watermark W adalah watermark biner dan
ukurannya sama dengan P, W(x,y) ϵ {0, 1}, dengan x = 1…M, dan y = 1…N, maka
Fungsi bijektif yang dapat digunakan pada algoritme PVMA ada dua fungsi, yaitu linear
mapping dan piecewise linear mapping.
1 Linear Mapping
2Piecewise Linear Mapping
dengan t adalah nilai pixel dari gambar P, t ϵ {0-255} dan 255 ≥ T1 ≥ T2 ≥ 0 serta c adalah
konstanta yang didefenisikan oleh pengguna. Konstanta c biasanya ada di rentang 0 – 255.
Karena f adalah sebuah fungsi bijektif, maka inversi dari f bisa dihitung. Hasil dari inversi ini
adalah gambar asli yang didapatkan kembali dengan bantuan dari watermark. Jika hasil dari inversi adalah R, maka
Discrete Cosine Transform
Discrete Cosine Transform (DCT) adalah
teknik untuk mengubah sebuah sinyal menjadi komponen-komponen dasar frekuensi (Al-Haj 2007). DCT merupakan suatu metode transformasi yang digunakan sebagai dasar untuk kompresi JPEG. Sampai saat ini sudah terdapat berbagai macam jenis DCT seperti DCT I, DCT II, DCT III, DCT IV, DCT V-VIII. DCT sangat tahan terhadap manipulasi data seperti kompresi dan filtering. DCT dua dimensi dapat dipandang sebagai komposisi dari DCT pada masing-masing dimensi. Sebagai contoh, jika himpunan bilangan real disajikan dalam senarai dua dimensi terhadap masing-masing baris dan kemudian melakukan DCT satu dimensi terhadap masing-masing kolom dari hasil DCT tersebut. DCT dua dimensi dari suatu citra A akan menghasilkan citra B dengan persamaan sebagai berikut:
dengan
Inverse Discrete Cosine Transform (IDCT)
adalah metode untuk mengembalikan nilai DCT menjadi gambar aslinya. Persamaan untuk
4
menginversi nilai DCT didefinisikan sebagai berikut :
dengan:
A = citra awal B = citra hasil DCT
p,q = posisi pixel
M, N = jumlah baris, jumlah kolom
Koefisien pertama, yaitu C(0) pada DCT satu dimensi atau C(0,0) pada DCT dua dimensi disebut koefisien DC. Koefisien lainnya disebut sebagai koefisien AC. Fungsi basis yang berkorespondensi dengan koefisien DC
memiliki nilai tetap, sedangkan koefisien AC berkorespondensi dengan fungsi basis yang berbentuk gelombang. Gambar 2 merupakan contoh hasil perhitungan DCT dari sebuah gambar.
Gambar 2 Contoh DCT dari sebuah gambar.
Bit Error Ratio
Bit Error Ratio (BER) adalah perbandingan
antara jumlah bit pada gambar yang memiliki nilai tidak sama dengan gambar asli dengan jumlah total semua bit gambar (Persada 2009). BER menunjukkan total posisi pixel yang tidak sama dengan gambar asli dalam satuan persentase. Persamaan untuk menghitung BER adalah:
dengan Pi adalah jumlah pixel yang nilainya
sama dan N adalah total keseluruhan pixel. Nilai BER yang kecil menunjukkan bahwa tingkat kesalahan bit antar gambar yang rendah dan kedua gambar tersebut terlihat sama secara
penglihatan mata manusia. Batas toleransi nilai BER adalah 35% (Baldman 2003). Nilai BER digunakan sebagai indikator perbedaan antara
watermark asli dengan watermark hasil
pengambilan. Nilai BER bukan menjadi penentu kekuatan dari watermark.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini mengembangkan aplikasi yang menggunakan teknik watermarking sebagai proteksi hak cipta pada ijazah digital. Teknik
watermarking yang digunakan adalah dual watermarking, yaitu menerapkan dua jenis watermark pada satu media. Aplikasi terdiri atas
dua fungsi utama, yaitu fungsi untuk penyisipan
watermark dan pengambilan watermark.
Terdapat fungsi tambahan pemberian serangan untuk analisis kekuatan dan kualitas hasil aplikasi. Skema dari pengembangan aplikasi dapat dilihat pada Gambar 3.
Mulai Gambar Ijazah Fungsi Penyisipan watermark Watermark Ijazah tertanam watermark Selesai Analisis Kekuatan & kualitas Fungsi Pemberian serangan Fungsi Pengambilan watermark Watermark hasil pengambilan tidak ya Penghitungan Kualitas Kualitas
Gambar 3 Skema besar sistem watermarking. Fungsi penyisipan watermark menghasilkan ijazah digital yang memiliki watermark dan mencatat lama waktu untuk penyisipan. Fungsi pengambilan watermark digunakan untuk mengambil kembali watermark yang ada pada ijazah digital. Fungsi pengambilan watermark juga menghitung kualitas dari watermark yang didapatkan dan pencatatan lama waktu yang dibutuhkan. Fungsi serangan adalah fungsi tambahan yang dibuat untuk keperluan analisis kualitas dan kekuatan ijazah digital. Fungsi serangan memberikan serangan pada ijazah digital yang telah tertanam watermark.
5
Penyisipan Watermark
Penyisipan watermark adalah proses untuk menyisipkan informasi ke dalam ijazah digital yang akan dilindungi. Ijazah digital yang berada pada ruang warna Red, Green, Blue (RGB) dikonversi ke ruang warna YCbCr. Elemen Y dari YCbCr dan watermark selanjutnya dimasukkan ke dalam proses PVMA. Hasil dari PVMA adalah ijazah digital yang telah tertanam
visible watermark. Selanjutnya adalah
menghitung nilai DCT dari hasil proses PVMA dan watermark. Sebagian nilai low frequency dari DCT hasil proses PVMA digantikan oleh nilai DCT watermark. Penggantian nilai ini bertujuan agar proses pengambilan watermark menggunakan teknik blind detectors. Jika m adalah banyak kolom dan n adalah banyak baris, maka penggantian nilai DCT dimulai dari (m/2+1, n/2+1) sampai sebanyak baris dan kolom dari DCT watermark. Setelah penggantian nilai DCT selesai, maka nilai inversinya didapatkan dengan menggunakan fungsi IDCT. Hasil IDCT digabungkan kembali dengan elemen CbCr dan dikonversi ke ruang warna RGB. Hasil konversi ini adalah ijazah digital yang telah memiliki invisible watermark. Skema untuk penyisipan watermark dapat dilihat pada Gambar 4.
Mulai Gambar Ijazah PVMA Penggantian Koefisien DCT Watermark Ijazah digital Selesai DCT IDCT Konversi RGB ke YCbCr Konversi YCbCr ke RGB Ijazah+visible watermark
Gambar 4 Skema penyisipan watermark. Pengambilan Watermark
Pengambilan watermark adalah kebalikan dari proses penyisipan watermark. Proses ini bertujuan untuk mengambil invisible watermark yang terdapat pada ijazah digital. Pengambilan
watermark ini dilakukan untuk mengetahui
apakah ijazah digital asli atau tidak. Proses pertama yang dilakukan adalah mengkonversi ruang warna RGB menjadi ruang warna YCbCr. Elemen Y dari YCbCr diambil dan dihitung nilai DCT Y. Koefisien-koefisien yang
memiliki informasi tentang watermark yang ada pada nilai DCT tersebut diambil dan dikumpulkan. Kumpulan koefisien diinversikan dengan menggunakan fungsi IDCT yang akan menghasilkan watermark yang terdapat pada ijazah digital. Tahapan pengambilan watermark dapat dilihat pada Gambar 5.
Mulai DCT Selesai IDCT Pengambilan koefisien Watermark hasil pengambilan Ijazah tertanam Watermark Konversi RGB ke YCbCr
Gambar 5 Skema pengambilan watermark. Analisis Hasil Implementasi
Hasil implementasi yang telah dilakukan selanjutnya dianalisis, diuji, dan dievaluasi. Analisis ini menjadi tolak ukur keberhasilan dari aplikasi yang dikembangkan. Analisis yang dilakukan pada penelitian ini antara lain:
Analisis waktu eksekusi
Waktu eksekusi merupakan salah satu faktor yang diperhatikan untuk keperluan analisis sebuah sistem. Penyisipan dan pengambilan watermark membutuhkan waktu untuk menyelesaikan pekerjaannya. Analisis kualitas watermark
Analisis kualitas watermark dilakukan pada ijazah digital yang belum mengalami perubahan. Analisis ini bertujuan untuk mengetahui kualitas tampilan watermark setelah proses pengambilan dan bisa atau tidaknya watermark tersebut diambil. Analisis Kekuatan Watermark
Analisis kekuatan watermark dilakukan untuk mengetahui kekuatan dan keamanan
watermark terhadap serangan. Serangan
menyebabkan perubahan secara fisik pada ijazah digital. Perubahan pada ijazah digital mempengaruhi dan mengancam keberadaan
watermark. Serangan yang diterapkan pada
penelitian ini adalah: a Serangan noise
Serangan noise adalah menambahkan
noise pada ijazah digital. Noise yang
ditambahkan pada ijazah digital adalah
Gaussian, Speckle, Salt & Pepper, dan Poisson noise. Serangan diterapkan
dengan menggunakan fungsi default yang ada di Matlab.
b Serangan rescaling dan cropping Serangan rescaling yang dilakukan pada penelitian ini adalah mengubah
6
ukuran gambar ijazah menjadi setengahnya kemudian dikembalikan ke ukuran asli. Serangan cropping dilakukan dengan cara mengubah sebagian warna pada posisi tertentu secara kontras dari gambar. Serangan diterapkan menggunakan Matlab. c Serangan kompresi gambar
Kualitas suatu gambar tergantung pada tingkat kompresi yang digunakan. Kualitas dan kompresi pada gambar berbanding terbalik. Kualitas gambar tinggi, maka tingkat kompresi rendah. Tingkat kompresi tinggi, maka kualitas gambar rendah. Serangan dilakukan dengan fungsi Matlab.
Watermark pada ijazah digital diambil
setelah penerapan serangan selesai dilakukan. Hal ini bertujuan untuk mengetahui apakah
watermark bisa bertahan atau tidak dari
serangan-serangan tersebut. Lingkungan Pengembangan
Penelitian dilakukan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak Matlab 7.7 yang dijalankan pada sistem operasi Windows 7 Ultimate. Spesifikasi dari perangkat keras yang digunakan pada penelitian ini adalah:
1 Prosesor Intel Core 2 Duo 2.00 GHz. 2 RAM kapasitas 2 GB.
3 Hard disk drive kapasitas 160 GB. 4 Monitor, mouse, dan keyboard standar.
HASIL DAN PEMBAHASAN Berkas ijazah digital dan watermark dibuat mirip dan berdasarkan tampilan yang ada pada ijazah fisik. Ijazah yang digunakan sebagai acuan adalah ijazah Program Diploma IPB yang diterbitkan pada tahun 2008. Proses penyisipian
watermark menerima masukan berkas ijazah
digital dan watermark dengan format gambar. Berkas ijazah digital dan watermark memiliki ukuran yang sama, yaitu 3504 x 2480 pixel. Berkas ijazah digital dan watermark yang digunakan dapat dilihat pada Lampiran 1 dan Lampiran 2.
Proses penyisipan watermark menghasilkan ijazah digital yang memiliki watermark. Hasil yang diperoleh dari proses penyisipan adalah ijazah digital yang telah tertanam dual
watermark, yaitu visible watermark dan invisible watermark. Watermark yang pertama
disisipkan adalah visible watermark yang kemudian disisipkan lagi invisible watermark.
Invisible watermark pada urutan kedua
bertujuan agar proses verifikasi keabsahan ijazah digital lebih cepat dilakukan. Gabungan dari kedua jenis watermark ini diharapkan bisa memberikan proteksi hak cipta yang maksimal pada ijazah. Hasil proses penyisipan bisa dilihat pada Lampiran 3. Ilustrasi dari proses penyisipan watermark dapat dilihat pada Lampiran 4. Tampilan antarmuka yang dibuat untuk penyisipan watermark yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Antarmuka penyisipan watermark. Ijazah digital hasil penyisipan digunakan pada proses pengambilan watermark untuk mendapatkan kembali watermark yang tertanam sebagai bukti keasliannya. Ukuran watermark yang diambil dari ijazah digital adalah 438 x 310 pixel. Ilustrasi dari proses pengambilan
watermark dapat dilihat pada Lampiran 5.
Tampilan antarmuka yang dibuat untuk pengambilan watermark dapat dilihat pada Gambar 7.
7
Pemberian serangan pada ijazah digital merupakan fungsi tambahan yang dibuat untuk keperluan analisis kualitas dan kekuatan
watermark. Pemberian serangan memiliki
antarmuka untuk mempermudah penerapannya pada ijazah digital. Antarmuka ini digunakan hanya untuk pemberian serangan noise saja. Serangan lain dilakukan dengan perintah manual pada Matlab. Tampilan antarmuka untuk pemberian serangan pada ijazah digital dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8 Antarmuka pemberian serangan. Analisis Waktu Eksekusi
Waktu eksekusi untuk proses penyisipan dan pengambilan watermark yang dibutuhkan oleh aplikasi dicatat dari 20 kali percobaan. Berkas ijazah digital dan watermark yang digunakan memiliki ukuran yang berbeda. Ukuran berkas ijazah digital dan watermark yang digunakan adalah:
3504 x 2480 pixel. 1752 x 1240 pixel. 876 x 620 pixel.
Rata-rata waktu eksekusi yang dibutuhkan oleh aplikasi dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Rata-rata waktu eksekusi Ukuran (pixel) Waktu (detik) embed extract 3504x2480 16.9932 5.1473 1752x1240 5.4678 1.2652 876x620 2.8416 0.4212 Berdasarkan data pada Tabel 2, ukuran dari ijazah digital mempengaruhi waktu eksekusi yang dibutuhkan oleh aplikasi. Waktu untuk proses pengambilan watermark lebih cepat dari penyisipan karena proses pengambilan memiliki
tahapan yang lebih sedikit. Ijazah digital yang digunakan untuk keperluan analisis lainnya hanya menggunakan ijazah digital dengan ukuran 3504 x 2480 pixel.
Analisis Kualitas Watermark
Pengambilan watermark dilakukan pada ijazah digital yang telah tertanam watermark. Ijazah digital yang digunakan merupakan hasil keluaran dari proses penyisipan watermark.
Watermark diambil dari ijazah digital yang
tidak mengalami kerusakan atau serangan. Nilai BER yang didapatkan sebesar 12,26% dan memiliki tampilan mirip dengan aslinya secara perseptual. Watermark hasil pengambilan ini bisadilihat pada Gambar 9.
Gambar 9 Watermark hasil pengambilan. Analisis Kekuatan Watermark
Kekuatan watermark pada ijazah digital diuji dengan memberikan serangan. Serangan dilakukan untuk menggangu keberadaan
watermark pada ijazah digital. Serangan yang
dilakukan pada penelitian ini adalah: a Serangan Noise
Serangan dilakukan menggunakan fungsi Matlab imnoise dengan parameter default dari Matlab. Jenis noise yang digunakan adalah
Gaussian noise, Speckle noise, Salt & Pepper noise, dan Poisson noise. Serangan noise
mengakibatkan perubahan nilai pixel pada posisi acak. Baris perintah yang digunakan untuk melakukan serangan adalah sebagai berikut:
Asli = imread(‘ijazah.jpg’); Hsl = imnoise(Asli, noise);
Bagian noise pada baris perintah kedua diganti sesuai dengan jenis noise yang ingin ditambahkan ke ijazah digital. Setelah melakukan serangan noise pada ijazah digital,
8
watermark asli. Nilai BER yang didapatkan dari
hasil pengambilan dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3 Kekuatan watermark terhadap serangan
noise
Jenis Noise BER (%) Penilaian HVS
Gaussian 13.15 Kuat
Speckle 12.22 Kuat
Salt & Pepper 12.62 Kuat
Poisson 13.24 Kuat
Berdasarkan Tabel 3 terlihat bahwa kualitas dan kekuatan dari teknik watermarking yang diterapkan mampu menahan serangan noise. Serangan noise menyebabkan watermark yang diambil memiliki bercak hitam yang seharusnya tidak ada. Watermark secara perseptual masih bisa dikenali. Watermark hasil pengambilan dapat dilihat pada Lampiran 6.
b Serangan Rescaling dan Cropping
Serangan rescaling dilakukan dengan cara mengecilkan ukuran ijazah digital menjadi setengah dari ukuran asli. Selanjutnya ijazah tersebut dikembalikan lagi ke ukuran aslinya. Serangan ini dilakukan dengan menggunakan fungsi Matlab imresize. Baris perintah yang digunakan untuk melakukan serangan ini adalah sebagai berikut:
Asli = imread(‘ijazah.jpg’); [m n] = size(Asli);
Temp = imresize(Asli,[m/2 n/2]); Hsl = imresize(Temp,[m n]);
Nilai BER yang didapat dari watermark hasil pengambilan adalah 47,22% dan secara perseptual watermark tidak memiliki kemiripan dengan watermark asli serta tidak bisa dikenali.
Watermark dari ijazah digital yang mengalami
serangan rescaling bisa dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10 Watermark dari serangan rescaling.
Serangan cropping menggunakan Matlab dengan cara mengganti nilai pixel pada gambar menjadi 0. Penggantian nilai pixel ini
mengakibatkan perubahan warna pada posisi yang ditentukan menjadi warna hitam. Posisi
cropping yang digunakan adalah posisi kiri atas,
kiri bawah, kanan atas, kanan bawah, dan semua sisi ijazah digital. Ukuran besar cropping yang dipakai adalah hasil perkalian persentase dengan ukuran ijazah digital, yaitu 30%, 40%, dan 50%. Nilai BER watermark dari ijazah digital yang mengalami serangan cropping dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4 Kekuatan watermark terhadap serangan
cropping Posisi Ukuran cropping BER (%) Penilaian HVS Kiri Atas 30% 21.23 Lemah 40% 27.76 Lemah 50% 33.86 Lemah Kiri Bawah 30% 21.15 Lemah 40% 28.02 Lemah 50% 34.92 Lemah Kanan Atas 30% 21.28 Lemah 40% 27.80 Lemah 50% 33.82 Lemah Kanan Bawah 30% 21.18 Lemah 40% 28.01 Lemah 50% 34.82 Lemah Semua Sisi 30% 62.09 Lemah 40% 74.64 Lemah 50% 85.05 Lemah
Serangan yang tidak bisa ditahan adalah serangan pada semua sisi secara bersamaan. Serangan di sisi tertentu memiliki nilai BER yang berada pada nilai toleransi yang diterima.
Watermark hasil pengambilan dari ijazah digital
yang dikenakan serangan cropping mengalami kerusakan. Pola kerusakan yang terjadi pada
watermark sama dengan pola kerusakan pada
ijazah digital. Watermark sebenarnya masih bisa dikenali meski ada bagian yang mengalami kerusakan. Watermark hasil pengambilan dari semua ijazah digital yang mengalami serangan
cropping dapat dilihat pada Lampiran 7.
c Serangan Kompresi Gambar
Ijazah digital dikenakan serangan kompresi gambar. Kompresi gambar ini berpengaruh pada kualitas gambar. Secara perceptual tidak terlihat perbedaan antara dua gambar yang memiliki tingkat kompresi yang berbeda. Hal ini
9
diakibatkan oleh sistem penglihatan manusia yang tidak peka terhadap perubahan nilai pixel pada gambar. Semakin besar kompresi yang dilakukan maka kualitas dari gambar semakin kecil.
Serangan ini dilakukan setelah proses penyisipan selesai dengan cara mengubah parameter quality pada perintah imwrite. Parameter quality yang digunakan mulai dari 10 sampai 100. Parameter Compression Ratio (CR) merupakan kebalikan dari parameter quality. Hasil dari analisis serangan kompresi gambar pada ijazah digital dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5 Kekuatan watermark terhadap serangan
kompresi gambar CR (%) BER (%) Penilaian HVS 0 12.16 Kuat 10 12.19 Kuat 20 12.16 Kuat 30 12.16 Kuat 40 12.22 Kuat 50 12.20 Kuat 60 12.24 Kuat 70 12.15 Kuat 80 13.09 Kuat 90 12.01 Lemah
Tingkat kompresi memberikan pengaruh terhadap kualitas watermark. Meskipun nilai BER untuk semua tingkat kompresi berada di bawah nilai toleransi, secara visual watermark yang masih bisa dikenali hanya sampai tingkat kompresi gambar 80%. Hal ini terjadi karena makin tinggi tingkat kompresi gambar, maka makin banyak pula informasi yang hilang dari gambar. Watermark hasil pengambilan dari ijazah digital yang mengalami serangan kompresi gambar bisa dilihat pada Lampiran 8.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Aplikasi yang telah dikembangkan pada penelitian ini menerapkan teknik watermarking sebagai proteksi hak cipta pada ijazah digital. Ukuran gambar yang digunakan mempengaruhi lama waktu eksekusi yang dibutuhkan. Ukuran gambar yang semakin kecil mengakibatkan waktu eksekusi yang dibutuhkan semakin cepat.
Watermark hasil pengambilan dari ijazah digital
memiliki kualitas yang baik dengan nilai BER 12.26% dan mirip dengan watermark asli.
Watermark yang dihasilkan memiliki sifat robust terhadap serangan yang diberikan.
Serangan dengan penambahan noise pada ijazah digital dapat ditahan dengan baik. Serangan kompresi gambar masih bisa ditahan sampai batas 80%. Watermark dapat diambil dari ijazah digital dengan nilai BER yang berada pada batas toleransi. Watermark yang diambil bisa dikenali secara perseptual dan mirip dengan watermark asli. Hal ini membuktikan bahwa watermark bisa bertahan dengan baik terhadap perubahan nilai pixel. Ijazah digital dapat digunakan untuk subsistem
Digital Signature dengan menggunakan teknik
LSB sebagai cara penyisipannya tanpa kehilangan watermark.
Serangan yang tidak bisa ditahan pada penelitian ini adalah serangan rescaling. Akibat serangan tersebut watermark hasil pengambilan memiliki nilai BER 47,22%, tidak bisa dikenali dan tidak mirip dengan watermark asli. Tingkat kompresi gambar diatas 80% membuat
watermark tidak bisa dikenali meskipun nilai
BER berada di bawah 14%. Serangan cropping menghasilkan watermark yang tampilannnya mirip dengan hasil cropping pada ijazah. Meskipun memiliki nilai BER tinggi, secara perseptual watermark tersebut bisa dikenali. Saran
Kekurangan penelitian ini adalah watermark tidak mampu bertahan terhadap serangan
rescaling. Penelitian selanjutnya diharapkan:
Mencoba menggunakan metode lain untuk memperbaiki kekurangan penelitian ini. Menambahkan fitur untuk tamper proofing. Menggunakan serangan yang lebih banyak
untuk menghasilkan aplikasi watermarking yang lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Al-Haj A. 2007. Combined DWT-DCT Digital Image Watermarking. Journal of Computer
Science 3 (9): 740-746.
Baldman A. 2003. Bit Error Ratio Testing: How
Many Bits are Enough?. New Hampshire:
InterOperability Laboratory, University of New Hampshire.
Chai D, Buozerdoum A. 2000. A Bayesian Approach to Skin Color Classification in YCbCr Color Space. TENCON 2000.
10
Cox IJ, Miller ML, Bloom JA. 2002. Digital
Watermarking. New York: Morgan
Kaufmann Publishers.
Kipper G. 2004. Investigator’s Guide to
Steganography. New York: Auerbach
Publications.
Persada BA. 2009. Studi dan Implementasi non
Blind Watermarking dengan Metode Spread
Spectrum [skripsi]. Bandung: Sekolah
Teknik Elektro dan Informatika, Institut Teknologi Bandung.
Yip SK, Au OC, Ho CW, Wong HM. 2006. Lossless Visible Watermarking. IEEE International Conference on Multimedia and Expo: 853-856.
11
12
Lampiran 1 Gambar ijazah.
Lampiran 2 Watermark asli.
13
Lampiran 4 Ilustrasi penyisipan watermark.
PVMA
14
15
Lampiran 6 Watermark dari ijazah yang mengalami serangan noise.
Gaussian Speckle
16
17
18
19
