PENINGKATAN KEAMANAN DATA MENGGUNAKAN
ALGORITMA RIJNDAEL PADA AUDIO
STEGANOGRAFI BERBASIS MP3
SKRIPSI
ROSSY NURHASANAH 051401083
PENINGKATAN KEAMANAN DATA MENGGUNAKAN ALGORITMA RIJNDAEL PADA AUDIO STEGANOGRAFI BERBASIS MP3
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Komputer
ROSSY NURHASANAH 051401083
PROGRAM STUDI S-1 ILMU KOMPUTER DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2010
PERSETUJUAN
Judul : PENINGKATAN KEAMANAN DATA
MENGGUNAKAN ALGORITMA RIJNDAEL PADA AUDIO STEGANOGRAFI BERBASIS MP3
Kategori : SKRIPSI
Nama : ROSSY NURHASANAH
Nomor Induk Mahasiswa : 051401083
Program Studi : SARJANA (S1) ILMU KOMPUTER
Departemen : ILMU KOMPUTER
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, 13 Januari 2010 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1
Maya Silvi Lydia , BSc., MS.c Syahriol Sitorus, S.Si, MIT NIP. 197401272002122001 NIP. 197103101997031004
Diketahui/Disetujui oleh
Program Studi S1 Ilmu Komputer FMIPA USU Ketua,
Prof. Dr. Muhammad Zarlis NIP. 195707011986011003
PERNYATAAN
PENINGKATAN KEAMANAN DATA MENGGUNAKAN ALGORITMA RIJNDAEL PADA AUDIO STEGANOGRAFI BERBASIS MP3
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang disebutkan sumbernya.
Medan, 13 Januari 2010
ROSSY NURHASANAH 051401083
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang Maha Pemurah dan Pengabul Segala Do’a, dengan limpahan karunia-Nya penulis akhirnya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dalam waktu yang ditetapkan. Shalawat berangkai salam semoga dicurahkan atas Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat serta pengikutnya hingga akhir zaman.
Ucapan terima kasih yang tak terhingga saya sampaikan kepada Bapak Syahriol Sitorus, S.Si, MIT dan Ibu Maya Silvi Lydia, BSc., MSc. selaku Dosen Pembimbing atas segala pemikiran dan waktu yang telah diberikan dalam membimbing penulis. Ucapan terima kasih juga penulis tujukan kepada Ketua dan Sekretaris Program Studi Ilmu Komputer Prof. Dr. Muhammad Zarlis dan Syahriol Sitorus, S.Si, M.I.T, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, semua dosen pada Program Studi Ilmu Komputer FMIPA USU dan pegawai di Ilmu Komputer FMIPA USU.
Teristimewa kepada kedua orang tua penulis, Ayahanda Toekiran Wardisyahputra dan Ibunda Wagirah Muchsin atas do’a dan kasih sayang yang tidak pernah putus, kepada Kak Echie dan Mas Arif, Meli serta keluarga besar Thoe atas segala dukungan yang diberikan. Selanjutnya kepada Ahmad Zainuri yang telah bersedia memberikan arahan dan waktunya kepada penulis untuk berkonsultasi tentang steganografi. Kepada sahabat terbaik penulis, Anda, Rena, Listi, Lailan, teman-teman satu tim di UKMI Ad-Dakwah USU, adik-adik di BKM Al-Khuwarizmi, dan seluruh rekan-rekan kuliah angkatan 2005. Semoga Allah SWT memberikan limpahan karunia kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan dan semangat kepada penulis.
Akhirnya penulis berharap bahwa tugas akhir ini bermanfaat terutama kepada penulis maupun para pembaca serta semua pihak yang berhubungan dengannya. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa kajian ini sangat jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi perbaikan.
ABSTRAK
Perkembangan teknologi informasi dewasa ini diikuti dengan semakin meningkatnya ancaman serangan pada jalur pertukaran informasi melalui internet. Salah satu upaya dalam meningkatkan keamanan pada informasi tersebut adalah dengan menggunakan kombinasi steganografi dan kriptografi. Pada penelitian ini pesan rahasia dalam bentuk teks akan disisipkan ke dalam berkas MP3. Diharapkan keberadaan MP3 yang populer di kalangan pengguna internet akan meminimalisir kecurigaan bahwa terdapat informasi di dalamnya. Penyisipan pesan dilakukan dengan mensubstitusi byte-byte homogen pada MP3 dengan teks yang telah dienkripsi. Untuk proses enkripsi digunakan algoritma Rijndael (AES) yang merupakan algoritma kriptografi yang sederhana namun telah teruji kehandalannya dalam mengenkripsi pesan. Dari hasil penelitian yang dilakukan, diketahui bahwa metode ini dapat memenuhi beberapa aspek kemanan data, yaitu fidelity, recovery dan security, namun tidak dapat memenuhi aspek robustness. Metode ini memiliki ketahanan yang rendah pada modifikasi sinyal karena modifikasi tersebut akan merusak susunan bit pada MP3 sehingga mengganggu bit-bit pesan yang ada di dalamnya.
INCREASING DATA SECURITY USING RIJNDAEL ALGORITHM IN MP3-BASED AUDIO STEGANOGRAPHY
ABSTRACT
Nowadays, the development of information technology is followed by the increase of threat in transferring information through the internet. One effort to protect the information is by using combination of steganography and cryptography. For this research, a secret message in text format will be inserted inside MP3 file. As an assumption, the large use of MP3 in internet will minimize suspicion whether or not there is a secret information inside. The insertion of the text will be done by substituting MP3 homogeny bytes with ciphertext. For the encryption, we use Rijndael Algorithm (AES) which is known as a simple and reliable algorithm in encrypting message. From this research, we find that this method may fulfill some of data security aspects such as fidelity, recovery and security with the exception of robustness. It is because this method has low robustness in signal modification, any modification will change the MP3 bit structure, so it will scatter the text message inside.
DAFTAR ISI Persetujuan ...ii Pernyataan ...iii Penghargaan ...iv Abstrak ...v Abstract ...vi
Daftar Isi ...vii
Daftar Gambar ...ix Daftar Tabel ...xi Bab 1 Pendahuluan ... 1.1 Latar Belakang ...1 1.2 Rumusan Masalah ...2 1.3 Batasan Masalah ...3 1.4 Tujuan Penelitian ...3 1.5 Manfaat Penelitian ...3 1.6 Metodologi Penelitian ...3 1.7 Sistematika Penulisan ...4
Bab 2 Landasan Teori ... 2.1 Keamanan Data ...5 2.2 Steganografi ...6 2.2.1 Sejarah Steganografi ...6 2.2.2 Manfaat Steganografi ...7 2.2.3 Karakteristik Steganografi ...8 2.2.4 Audio Steganografi ...10 2.3 Kriptografi ...11 2.3.1 Sejarah Kriptografi ...12 2.3.2 Tujuan Kriptografi ...15 2.3.3 Komponen Kriptografi ...16
2.3.4 Serangan terhadap Kriptografi (Cryptanalysis) ...17
2.3.5 Algoritma Rijndael ...18
2.3.6 Unit Data pada Algoritma Rijndael ...19
2.3.7 Transformasi pada Algoritma Rijndael ...20
2.3.7.1 Substitusi (SubBytes) ...23
2.3.7.2 Permutasi (ShiftRows) ...24
2.3.7.3 Mixing (MixColumn) ...25
2.3.7.4 Ekspansi Kunci (AddRoundKey) ...26
2.3.8 DCPcrypt Cryptographic Component Library v2 Beta 3 ...29
2.4 MPEG Audio Layer 3 (MP3) ...29
2.4.1 Teknik Kompresi MP3 ...31
2.4.2 Struktur Berkas MP3 ...32
Bab 3 Analisis dan Perancangan Sistem
3.1 Analisis Keamanan Data pada Audio Steganografi ...38
3.2 Analisis Algoritma Rijndael ...41
3.3 Kebutuhan Fungsional Sistem ...44
3.4 Kebutuhan Data Masukan dan Keluaran ...44
3.5 Pemodelan Fungsional ...44
3.5.1 Diagram Konteks ...45
3.5.2 Data Flow Diagram Level 1 ...46
3.5.3 Data Flow Diagram Level 2 : Penyisipan Pesan...47
3.5.4 Data Flow Diagram Level 2 : Pengungkapan Pesan ...49
3.6 Perancangan Perangkat Lunak ...51
3.6.1 Perancangan Prosedural ...51
3.6.1.1 Proses Penyisipan Pesan ...54
3.6.1.2 Proses Pengungkapan Pesan ...56
3.6.2 Perancangan Antarmuka ...59
3.6.2.1 Tampilan Utama ...60
3.6.2.2 Tampilan Penyisipan Pesan ...60
3.6.2.3 Tampilan Pengungkapan Pesan ...61
3.6.2.4 Fasilitas Bantuan ...61
Bab 4 Implementasi dan Pengujian 4.1 Implementasi Perangkat Lunak ...62
4.1.1 Tampilan Utama Rijndael Steg ...62
4.1.2 Penyisipan Pesan Rahasia ...63
4.1.3 Pengungkapan Pesan Rahasia ...66
4.1.4 Fasilitas Bantuan pada Rijndael Steg ...67
4.1.5 Fasilitas About pada Rijndael Steg ...67
4.2 Pengujian Perangkat Lunak ...69
4.2.1 Aspek Fidelity ...69
4.2.1.1 Pengujian Subjektif (Mean Opinion Score (MOS)) ...69
4.2.1.2 Pengujian Signal to Noise Ratio ...71
4.2.2 Aspek Recovery ...73
4.2.3 Aspek Robustness ...74
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Diagram Sistem Steganografi 8
Gambar 1.2 Faktor-faktor yang Saling Berkompetisi dalam Steganografi 9
Gambar 2.3 Penggunaan Hierogliph di Mesir 12
Gambar 2.4 Logo NSA (National Security Agency) dan CSS (Central 14
Security Service)
Gambar 2.5 Skema Enkripsi Rijndael 21
Gambar 2.6 Kotak-S untuk Algoritma Rijndael 23
Gambar 2.7 Ilustrasi Transformasi SubBytes 23
Gambar 2.8 Ilustrasi Transformasi ShiftRows 24
Gambar 2.9 Ilustrasi Transformasi MixColumn 26
Gambar 2.10 Ilustrasi Ekspansi Kunci 27
Gambar 2.11 Struktur Frame MP3 32
Gambar 2.12 Struktur Header pada Frame MP3 32
Gambar 2.13 Contoh Byte-Byte Homogen Pada MP3 35
Gambar 3.1 Salah Satu Metode Steganalysis : Membandingkan Dua Berkas MP3 (dilihat dengan menggunakan freeware Audiograbber) 40
Gambar 3.2 Ilustrasi Audio Steganografi Murni 40
Gambar 3.3 Ilustrasi Penambahan Proses Enkripsi pada Audio Steganografi 41 Steganografi LSB
Gambar 3.4 Skema Enkripsi Rijndael 42
Gambar 3.5 Diagram Konteks 45
Gambar 3.5 Data Flow Diagram Level 1 46
Gambar 3.6 Data Flow Diagram Level 2, Proses P.1 : Penyisipan Pesan 47
Gambar 3.7 Data Flow Diagram Level 2, Proses P.2 : Pengungkapan Pesan 49
Gambar 3.8 Flowchart Proses Penyisipan Pesan Secara Umum 52
Gambar 3.9 Flowchart Proses Substitusi Byte 54
Gambar 3.10 Proses Pencarian Byte-Byte Homogen MP3 55
Gambar 3.11 Flowchart Proses Pengungkapan Pesan 56
Gambar 3.12 Rancangan Tampilan Utama Rijndael Steg 58
Gambar 3.13 Rancangan Tampilan Penyisipan Pesan 59
Gambar 3.14 Rancangan Tampilan Pengungkapan Pesan 60
Gambar 3.15 Rancangan Antarmuka Fasilitas Bantuan 60
Gambar 4.1 Tampilan Utama Rijndael Steg 62
Gambar 4.2 Tampilan Menu Penyisipan Pesan 63
Gambar 4.3 Tampilan Pilih Pesan Rahasia 63
Gambar 4.4 Informasi Ukuran Pesan Setelah Dienkripsi 64
Gambar 4.5 Tampilan Pilih MP3 64
Gambar 4.6 Informasi Kapasitas Maksimal MP3 65
Gambar 4.7 Informasi Penyisipan Berhasil 65
Gambar 4.8 Informasi Penyisipan Gagal 65
Gambar 4.9 Tampilan Proses Pengungkapan Pesan 67
Gambar 4.10 Informasi Pengungkapan Pesan Berhasil 67
Gambar 4.12 Tampilan Pesan Asli (test3.txt) 75
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Parameter Rijndael 20
Tabel 2.2 Parameter Jenis Kunci dan Jumlah Putaran Rijndael 27
Tabel 2.3 Konstanta Putaran (RCon) 29
Tabel 2.4 Keterangan Struktur Header pada Frame MP3 33 Tabel 3.1 Spesifikasi Proses Diagram Konteks 45
Tabel 3.2 Spesifikasi Proses DFD Level 1 46
Tabel 3.3 Spesifikasi Proses DFD Level 2, Proses P.1 : Penyisipan Pesan 48 Tabel 3.4 Spesifikasi Proses DFD Level 2, Proses P.2 : Pengungkapan Pesan 50
Tabel 4.1 Parameter Penilaian MOS 69
Tabel 4.2 Hasil Pengujian MOS 69
Tabel 4.3 Hasil Pengujian SNR 71
Tabel 4.4 Hasil Pengujian terhadap Aspek Recovery 71 Tabel 4.5 Hasil Pengujian terhadap Aspek Keamanan Data 76
