1
Perancangan dan Implementasi
Digital
Signature
pada Dokumen PDF dengan Algoritma
Vigenere
Artikel Ilmiah
Peneliti:
Heldegarda Rambu Padu Leba (672014707)
Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
`2
Perancangan dan Implementasi
Digital
Signature
pada Dokumen PDF dengan Algoritma
Vigenere
Artikel Ilmiah
Diajukan kepada
Fakultas Teknologi Informasi
untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Peneliti:
Heldegarda Rambu Padu Leba (672014707)
Magdalena A. Ineke Pakereng, M.Kom.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
`7
1. Pendahuluan
Komunikasi merupakan faktor penting dalam kehidupan manusia. Kini manusia dipermudah oleh teknologi untuk menyampaikan informasi. Media komunikasi yang diciptakan manusia tersebut memang memudahkan dalam penyampaian informasi, tapi di sisi lain penyampaian pesan melalui media tertentu tidak menjamin keamanan terhadap integritas data. Keamanan telah menjadi aspek yang sangat penting dari suatu sistem informasi.
Dokumen dalam bentuk PDF merupakan salah satu format yang sering dibagikan lewat jaringan internet. Dokumen PDF ini dapat memuat informasi penting dari satu pihak ke pihak lain. Ada resiko bahwa selama proses pengiriman ini, terdapat isi dari file dokumen menjadi rusak atau berubah karena adanya file corrupt, virus, atau tindakan perusakan/pengubahan yang sengaja dilakukan oleh pihak lain.
Salah satu upaya untuk menjaga integritas dokumen PDF adalah dengan memberikan digital signature terlebih dahulu ke dalam file yang akan dikirim. Digital signature atau yang juga disebut tanda tangan digital adalah suatu mekanisme untuk menggantikan tanda tangan secara manual pada dokumen kertas [1]. Digital signature
memiliki fungsi sebagai penanda pada data yang memastikan bahwa data tersebut adalah data yang sebenarnya. Penanda pada digital signature ini tidak semata hanya berupa tanda tangan digital, tetapi dapat berupa cap digital, text, bit, dan gambar. Aspek keamanan dan kerahasiaan bukan disediakan dengan sistem berupa tanda tangan digital, tetapi tanda tangan yang telah dienkripsi terlebih dahulu dengan algoritma tertentu. Berdasarkan latar belakang tersebut maka dilakukan penelitian dengan judul
“Perancangan dan Implementasi Digital Signature pada dokumen PDF dengan Algoritma Vigenere”.
2. Tinjauan Pustaka
Pada penelitian yang berjudul "Elliptic Curve Digital signature Algorithm (ECDSA)" [2] dibahas tentang perlunya suatu mekanisme untuk menjamin keaslian (otentikasi) dokumen elektronis dalam pertukaran dokumen (file). Metode yang digunakan untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah dengan cara menambahkan tanda tangan digital pada dokumen tersebut. Digital signature pada penelitian tersebut diimplementasikan dengan algoritma ECDSA.
Penelitian yang lain, yang membahas tentang pemanfaatan digital signature
untuk mengamankan dokumen adalah "Pengamanan Data Transkrip Nilai Berbentuk Citra Menggunakan Digital Signature" [3]. Pada penelitian tersebut dibahas tentang bagaimana menghindari terjadinya manipulasi transkrip nilai pada proses melamar kerja secara online. Solusi yang digunakan adalah dengan menambahkan digital signature
pada file transkrip nilai. Kombinasi antara SHA-512, DSA, dan steganografi LSB digunakan untuk membangkitkan digital signature dan menyisipkan ke dalam file
transkrip nilai. Keluaran dari sistem tersebut adalah dihasilkannya file transkrip nilai yang memiliki digital signature beserta public key yang telah disisipkan ke dalam file
`8
Berdasarkan penelitian-penelitian yang sudah ada mengenai keamanan data maka dalam penelitian ini, akan dibahas mengenai Perancangan dan Implementasi
Digital Signature pada dokumen PDF dengan Algoritma Vigenere sehingga dapat membantu dalam pengamanan dokumen PDF dan mengurangi kecurangan dalam manipulasi data. Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: (1) Dokumen yang diamankan adalah dokumen PDF; (2) Algoritma SHA digunakan untuk membangkitkan nilai hash dari dokumen PDF; dan (3) Algoritma Vigenere digunakan untuk mengenkripsi nilai hash, sebelum disisipkan ke dalam file PDF.
Digital signature adalah salah satu teknologi yang digunakan untuk meningkatkan keamanan jaringan. Digital signature memiliki fungsi sebagai penanda pada data yang memastikan bahwa data tersebut adalah data yang sebenarnya (tidak ada yang berubah). Digital signature dapat memenuhi setidaknya dua syarat keamanan jaringan, yaitu authenticity dan non-repudiation, dan juga integrity (keutuhan data).
Authenticity berarti bahwa dokumen tersebut berasal dari pemilik yang spesifik. Non
-repudiation berarti bahwa berdasarkan digital signature di dalam suatu dokumen, pelaku/pengirim tidak dapat mengingkari bahwa yang bersangkutan melakukan pengiriman/manipulasi data. Integrity berarti bahwa keutuhan suatu dokumen dapat diketahui berdasarkan kondisi digital signature di dalamnya [4].
VigenereCipher merupakan algoritma kriptografi klasik. Operasi pada algoritma kriptografi klasik berbasis pada operasi karakter, sedangkan operasi pada algoritma kriptografi modern berbasis pada operasi bit. Dalam kriptografi klasik, VigenereCipher
termasuk ke dalam cipher substitusi abjad majemuk, yang terbuat dari sejumlah cipher
abjad tunggal, masing-masing dengan kunci yang berbeda [5]. Vigenere Cipher telah berkali-kali diciptakan ulang dengan cukup bervariasi. Namun, metode aslinya digambarkan oleh Giovan Batista Belaso pada tahun 1553 seperti tertulis di dalam bukunya LaCifradel Sig. Giovan Batista Belaso. Meskipun demikian, VigenereCipher
dipopulerkan oleh Blaise de Vigenere pada tahun 1586. VigenereCipher menggunakan Bujur Sangkar Vigenere (Gambar 1) untuk melakukan enkripsi. Pada bujur sangkar tersebut, kolom paling kiri menyatakan huruf-huruf kunci, dan baris paling atas menyatakan plainteks sedangkan karakter-karakter lainnya menunjukkan karakter cipherteks. Karakter cipherteks ditentukan dengan menggunakan prinsip CaesarCipher. Pergeseran huruf menjadi cipherteks ditentukan oleh nilai desimal dari huruf kunci yang bersangkutan (a = 0, b = 1, ..., y = 24, z = 25). Vigenere Cipher menggunakan tabel
`9
Gambar1 Tabula Recta yang Digunakan oleh VigenereCipher [6]
Tabula recta digunakan untuk mendapatkan cipherteks dengan menggunakan kunci yang telah ditentukan. Jika panjang kunci lebih pendek daripada panjang plainteks, maka kunci diulang penggunaannya (sistem periodik). Jika panjang kunci adalah m, maka periodenya adalah m. Secara singkat, enkripsi dapat dijelaskan sebagai berikut: p (plainteks): KRIPTOGRAFI, k (kunci) : LAMPIONLAMP, c (cipherteks) : VRUEBCTCARX.
SHA adalah fungsi hash satu arah. Sama halnya dengan DSA, SHA dibuat oleh NIST dan digunakan bersama DSS. SHA dinyatakan aman karena secara komputasi tidak dapat ditemukan isi pesan dari message digest yang dihasilkan, dan tidak dapat dihasilkan dua pesan yang berbeda, yang menghasilkan message digest yang sama. Setiap perubahan yang terjadi pada pesan akan menghasilkan message digest yang berbeda. Ada beberapa tipe SHA yang telah dijadikan NIST sebagai standard fungsi
hash yang baru, salah satunya adalah SHA-512. Fungsi hash memetakan pesan M dengan panjang berapapun menjadi nilai hash h dengan panjang tetap (tertentu, tergantung algoritmanya). Untuk algoritma SHA-512 panjang nilai hash yang dihasilkan adalah 512. SHA-512 sebagai fungsi hash mempunyai sifat-sifat sebagai berikut [7]: (1) Fungsi h dapat diterapkan pada blok berukuran berapa saja; (2) h mudah dihitung bila diberikan M. Sifat ini merupakan keharusan, karena jika h sukar dihitung, maka fungsi
`10
3. Metode dan Perancangan Sistem
Penelitian yang dilakukan, diselesaikan melalui tahapan penelitian yang terbagi dalam empat tahapan, yaitu: (1) Identifikasi masalah dan studi literatur, (2) Perancangan sistem, (3) Implementasi sistem yaitu Perancangan aplikasi/program, dan (4) Pengujian sistem serta analisis hasil pengujian.
Identi fikasi Masalah dan Studi Literatur
Perancangan Sistem
Implementasi Sistem
Pengujian S istem dan Analisi s Hasil Pengujian
Gambar 2 Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian pada Gambar 2, dapat dijelaskan sebagai berikut. Tahap pertama: identifikasi masalah, yaitu keamanan dokumen digital. Studi literatur dilakukan untuk mengetahui penelitian-penelitian sebelumnya terkait digital signature, SHA dan Vigenere. Tahap kedua: perancangan sistem yang meliputi perancangan proses pembuatan digitalsignature dan penyisipan digitalsignature ke dalam dokumen.
`11
Gambar 3 Desain Arsitektur Sistem
Sistem yang dikembangkan, memiliki desain yang ditunjukkan pada Gambar 3. Sistem terdiri dari dua proses, yaitu proses signing dan proses verifiying. Proses signing
dilakukan oleh signatory, dengan menanamkan digital signature ke dalam dokumen. Proses verifiying dilakukan oleh verifier, dengan mengekstraksi digital signature dari dalam dokumen.
Sisipkan di akhir file (eof) PDF
Simpan file PDF
Selesai
`12
Proses pemberian digital signature dilakukan dengan urutan langkah pada Gambar 4. Pada proses ini diperlukan input yaitu file PDF dan kunci untuk proses enkripsi. Kunci digunakan untuk menyandikan nilai hash. Nilai hash diperoleh dengan cara mengolah byte data file PDF dengan algoritma SHA512. Nilai hash ini kemudian disisipkan ke dalam bagian akhir file PDF.
mulai
Input file PDF, Input Kunci
Generate
Digital Signature dengan Algoritma Vigenere (Digital Signature Akhir)
Baca digital signature di bagian akhir file PDF (Digital Signature Semula)
Valid
Selesai Jika Sama
Bandingkan Digital Signature Semula dengan Digital Signature Akhir
Tidak Valid
Gambar 5 Proses Validasi DigitalSignature
Proses verifikasi digital signature dilakukan dengan urutan langkah pada Gambar 5. Pada proses ini diperlukan input yaitu file PDF dan kunci untuk enkripsi. Untuk melakukan verifikasi, maka diperlukan dua informasi, yaitu digital signature
`13
perlu diekstrak terlebih dahulu. DS1 diperoleh dengan cara menghitung nilai hash file
pdf, dengan algoritma SHA512 kemudian mengenkripsi dengan kunci yang telah dimasukkan. Jika nilai DS1 sama dengan nilai DS2, maka dokumen dianggap valid.
4. Hasil dan Pembahasan
Hasil implementasi sistem berdasarkan perancangan yang telah dilakukan, dijelaskan sebagai berikut.
Gambar 6Form Penyisipan
Aplikasi yang dibangun menyediakan dua menu utama, yaitu menu embed digital signature dan menu verifikasi. Menu verifikasi adalah menu yang digunakan untuk menverifikasi data sedangkan menu embed digital signature digunakan untuk memberi sign pada dokumen sebelum diberikan ke penerima.
`14
Gambar 7Form Verifikasi
Pengujian terhadap sistem digital signature yang telah dibangun, dilakukan untuk memenuhi syarat keamanan data yakni otentikasi dan integrasi. Selain itu juga dicatat waktu proses yang diperlukan untuk proses-proses tersebut.
Pengujian yang pertama adalah pengujian otentikasi. Pengujian ini dinyatakan berhasil jika program hanya dapat melakukan verifikasi dengan kunci yang tepat. Hasil pengujian otentikasi ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 Hasil Pengujian Otentikasi
Kunci
3 ABC123rahasia abC123rahasia 2 Tidak otentik
Berhasil
`15
12 ABC123rahasia ABC123rahasia 0 Otentik Berhasil
13 Abc123rahasia Abc123rahasia 0 Otentik Berhasil
14 aBC123 aBC123 0 Otentik Berhasil
15 123456789 123456789 0 Otentik Berhasil
Pengujian kedua adalah menguji apakah aplikasi dapat mendeteksi perubahan yang terjadi pada dokumen. Perubahan dilakukan terhadap isi dokumen. Pengujian dilakukan terhadap beberapa dokumen yang dilakukan beberapa manipulasi. Pengujian dinyatakan berhasil jika outputverifikasi adalah “tidak valid”
Tabel 3 Hasil Pengujian Verifikasi Setelah Dimanipulasi
File Name Manipulasi Setelah Verifikasi
docA.pdf
Ubah judul Not Valid
Ubah satu huruf Not Valid
Ubah satu kalimat Not Valid Tambah Halaman Not Valid
Hapus Halaman Not Valid
docB.pdf
Ubah judul Not Valid
Ubah satu huruf Not Valid
Ubah satu kalimat Not Valid
Tambah Halaman Not Valid Hapus Halaman Not Valid
docC.pdf
Ubah judul Not Valid
Ubah satu huruf Not Valid
Ubah satu kalimat Not Valid
Tambah Halaman Not Valid Hapus Halaman Not Valid
`16
Ubah satu huruf Not Valid
Ubah satu kalimat Not Valid Tambah Halaman Not Valid
Hapus Halaman Not Valid
docE.pdf
Ubah judul Not Valid
Ubah satu huruf Not Valid
Ubah satu kalimat Not Valid Tambah Halaman Not Valid
Hapus Halaman Not Valid
Berdasarkan hasil pengujian verifikasi pada Tabel 3, dapat disimpulkan bahwa aplikasi ini dapat mendeteksi perubahan yang terjadi pada isi konten file dokumen pdf. Perubahan yang dilakukan pada isi konten file dokumen pdf yang sudah diberi digital signature,akan membuat file menjadi tidak valid ketika proses verifikasi.
Pengujian selanjutnya yakni perbandingan antara ukuran file dengan waktu proses dibagi menjadi dua macam yakni, ukuran file dengan waktu proses signing serta ukuran file dengan waktu proses verifikasi. Pengujian ukuran file dengan waktu proses dapat dilihat pada Tabel 4
Tabel 4 Hasil Pengujian Waktu Signing
No Nama File Ukuran File (Byte) Waktu (detik)
Tabel 5 Hasil Pengujian Waktu Verifikasi
No Nama File Ukuran File (KB) Waktu (s)
Waktu proses dengan jelas dipengaruhi oleh ukuran dokumen. Karena semakin besar dokumen, semakin banyak byte yang harus dihitung nilai hash dengan algoritma SHA512. Hasil proses hashing ini sebesar 16 byte. Kemudian dienkripsi oleh algoritma
Vigenere. Proses enkripsi berlangsung untuk ukuran data yang konstan yaitu 64 byte. Karena seberapa besar input untuk SHA512, output yang dihasilkan selalu 64 byte. Kemudian proses penyisipan terjadi untuk data yang berukuran selalu 64 byte. Sehingga kunci dari kecepatan proses terletak pada kemampuan proses algoritma SHA512.
`17
ditoleransi. Rentang waktu yang digunakan sebagai acuan adalah berdasarkan penelitian Tamimi [8]. Algoritma tercepat pada artikel tersebut adalah Blowfish dengan kecepatan proses 256 Megabyte per detik, dengan kata lain 64 byte dalam 0.00000095 detik. Jika satuan detik diubah menjadi milidetik, maka menjadi 0.00095 milidetik (1 detik=1000 milidetik). Angka ini digunakan sebagai batas toleransi. Jika proses melebihi angka ini, maka dianggap kunci yang digunakan tidak ideal. Pengujian dilakukan dengan melakukan enkripsi dan dekripsi 64 byte data, dengan variasi beberapa kunci. 64 byte
dipilih karena panjang digital signature adalah 64 byte (512 bit), yang diperoleh dari SHA512
Tabel 6 Hasil Pengujian Pengaruh Kunci Terhadap Waktu Proses Enkripsi Dekripsi
Panjang Kunci Enkripsi Dekripsi
(bit) (byte) (milidetik) (milidetik)
64 8 0.00006429 0.00006453 832 104 0.00083583 0.00083576
896 112 0.00094013 0.00094011
1024 128 0.00102872 0.00102873
1152 144 0.00115731 0.00115735
Pada Tabel 6 ditunjukkan bahwa kunci dengan panjang ≥ 128 byte , membutuhkan waktu proses yang melebihi batas ideal, yaitu lebih dari 0.00095 milidetik. Berdasarkan hasil pengujian pengaruh kunci, diperoleh kesimpulan bahwa kunci yang ideal yang dapat digunakan adalah 112 byte atau kurang.
5. Simpulan
Berdasarkan penelitian, pembahasan dan pengujian yang dilakukan untuk mengamankan dokumen dalam format PDF, dapat disimpulkan bahwa: (1) Untuk mendeteksi perubahan pada dokumen pdf, dapat disisipkan digital signature di dalamnya. Digital signature ini bertindak sebagai segel, sehingga dapat diketahui apakah dokumen tersebut pernah mengalami kerusakan atau tidak; (2) Digitalsignature
`18
adalah kunci dengan panjang 112 byte (112 karakter) atau kurang, yang akan menghasilkan waktu proses dibawah 0.00094 milidetik. Saran pengembangan untuk dilakukan penelitian lebih lanjut adalah sebagai berikut: (1) Berdasarkan hasil analisis pengujian waktu proses, proses pembuatan hash merupakan waktu yang paling kritikal, sehingga perlu dianalisis lebih lanjut, algoritma hash yang tepat dan cepat yang lain yang dapat digunakan.
6. Daftar Pustaka
[1]. Ford, W. & Baum, M. S. 2000. Secure electronic commerce: building the infrastructure for digital signatures and encryption. Prentice Hall PTR.
[2]. Triwinarko, A. 2010. Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA). Laboratorium Ilmu dan Rekayasa Komputasi Departemen Teknik Informatika, Institut Teknologi Bandung
[3]. Christie, E., Sediyono, E. & Pakereng, M. A. I. 2014. Pengamanan Data Transkrip Nilai Berbentuk Citra Menggunakan Digital Signature. Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana
[4]. Shaw, S. 1999. Overview of Watermarks , Fingerprints , and Digital Signatures. [5]. Abrihama, D. 2008. Keystream Vigenere Cipher: Modifikasi Vigenere Cipher
dengan Pendekatan Keystream Generator. Program Studi Informatika ITB. Bandung
[6]. Salomon, D. 2005. Coding for data and computer communications. (doi:10.1007/b102531)
[7]. FIPS, P. U. B. 2009. 186-3. Digital signature standard (DSS)
