Implementasi Penyembunyian Pesan Pada Audio Dengan Metode Bit-Plane Complexity Segmentation (BPCS)
Ira Sarifah Rangkuti, Edward Robinson Siagian
Program Studi Teknik Informatika, STMIK Budi Darma, Medan, Indonesia Email: 1irasarifahrkt@gmail.com
Submitted 16-03-2020; Accepted 20-04-2020; Published 26-04-2020 Abstrak
Kriptografi merupakan ilmu yang digunakan untuk menjaga kerahasiaan pesan, yaitu dengan mengacak pesan menjadi tidak terbaca.
Namun, hasil dari pengacakan dapat menimbulkan kecurigaan bahwa terdapat komunikasi rahasia yang sedang dilakukan. Steganografi dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan tersebut. Caranya adalah pesan disisipkan pada file audio dengan metode Bit-Plane.
kemudian menambahkan pesan di belakang file. Untuk mencegah pesan terbaca, maka pesan dienkripsi terlebih dahulu dengan metode Bit-Plane sebelum disisipkan. Aplikasi hasil rancangan dapat digunakan untuk menyembunyikan pesan rahasia yang telah terenkripsi dengan metode Bit-Plane ke file audio, sehingga dapat menghindari kecurigaan terhadap komunikasi yang bersifat rahasia.
Kata Kunci : Steganografi, Audio, Bit-Plane, Kriptograf
Abstract
Cryptography is the science used to maintain the confidentiality of messages, by scrambling messages that are illegible. However, the results of randomization can raise suspicions that confidential communications are being carried out. Steganography can be used to overcome these problems. The trick is the message is inserted in the audio file by the Bit-Plane method. then add a message behind the file. To prevent messages from being read, the message is encrypted first with the Bit-Plane method before inserting. Application design results can be used to hide secret messages that have been encrypted with the Bit-Plane method to audio files, so as to avoid suspicion of confidential communications.
Keywords: Steganography, Audio, Bit-Plane, Cryptograph
1. PENDAHULUAN
Saat ini, teknologi komunikasi dan informasi berkembang dengan pesat dan memberikan pengaruh besar bagi kehidupan manusia. Contoh dari perkembangan ini adalah jaringan Internet, yang pada saat ini telah memungkinkan banyak orang untuk saling bertukar data secara bebas melalui jaringan tersebut. Karena kemudahan yang dimilikinya, Internet sudah berkembang menjadi salah satu media yang paling populer di dunia. Namun, kemudahan ini juga dimanfaatkan oleh sebagian pihak yang mencoba untuk melakukan kejahatan. Dengan berbagai teknik, banyak yang mencoba untuk mengakses informasi yang bukan haknya. Sejalan dengan berkembangnya media Internet harus juga dibarengi perkembangan keamanan.
Untuk berbagai alasan, keamanan dan kerahasiaan sangat dibutuhkan dalam komunikasi data. Terdapat beberapa usaha untuk menangani masalah keamanan data rahasia yang dikirimkan melalui Internet, diantaranya adalah menggunakan teknik kriptografi dan steganografi. Kriptografi adalah ilmu dan seni untuk menjaga kerahasiaan pesan dengan cara menyandikannya ke dalam bentuk yang tidak dapat dimengerti lagi maknanya.
Teknik kriptografi dapat menimbulkan kecurigaan pada pihak ketiga yang tidak berhak menerima informasi karena pesan disamarkan dengan cara mengubah pesan yang asli menjadi seolah-olah tidak terbaca. Selanjutnya pihak ketiga tersebut akan memiliki keinginan untuk mengetahui isi pesan rahasia tersebut dan berusaha memecahkan informasi.
Sedangkan steganografi lebih mengurangi kecurigaan karena pesan yang disamarkan disembunyikan ke dalam pesan lainnya. Steganografi dapat menyamarkan pesan ke dalam suatu media tanpa orang lain menyadari bahwa media tersebut telah disisipi suatu pesan. Hal ini dikarenakan hasil keluaran steganografi adalah data yang memiliki bentuk persepsi yang sama dengan data aslinya apabila dilihat menggunakan indera manusia. Sedangkan perubahan pesan
dalam kriptografi dapat dilihat dan disadari langsung oleh indera manusia. Pada steganografi, data rahasia disisipkan pada data lain yang disebut cover-object dan menghasilkan stego-object (hasil steganografi). Media penampung yang umum digunakan pada teknik steganografi adalah citra, suara, video, atau teks. Adapun data yang disimpan juga dapat berupa citra, suara, video, teks, atau pesan lain. Pada penelitian ini, steganografi yang diterapkan adalah steganografi pada audio. Ada banyak metode yang digunakan untuk steganografi pada dokumen citra seperti metode Least Significant Bit (LSB), Spread Spectrum Steganography, dan Bit-Plane Complexity Segmentation (BPCS). Metode steganografi yang digunakan pada penelitian ini adalah BPCS.
2. METODE PENELITIAN
2.1 Steganografi
Steganografi (steganography) adalah ilmu dan seni menyembunyikan pesan di dalam pesan lain sehingga keberadaan pesan yang pertama tidak diketahui. Kata steganografi (steganography) berasal dari bahasa Yunani yaitu steganos, yang artinya
“tersembunyi” atau “terselubung”, dan graphein, yang artinya “menulis” sehingga kurang lebih artinya adalah "menulis (tulisan) terselubung" [1]. Steganografi membutuhkan dua properti yaitu wadah penampung dan data rahasia yang akan
disembunyikan. Steganografi digital menggunakan media digital sebagai wadah penampung, misalnya citra, suara (audio), teks atau video. Data rahasia yang disembunyikan juga dapat berupa citra, suara, teks, atau video.
2.2 Audio
Audio adalah suara/bunyi yang dihasilkan oleh geteran suatu benda agar dapat tertangkap telinga manusia. Getaran tersebut harus cukup kuat yaitu minimal 20 kali per detik, jika kurang dari jumlah tersebut telinga manusia tidak akan mendengarnya sebagai suatu bunyi. Banyaknya getaran suatu benda diukur dengan satuan cycles per second (cps). Pengukuran ini juga dikenal dengan sebutan hertz. Adapun format dari audio antara lain [3] :
1. WMA (Windows Media Audio) 2. Format CD
3. Format MIDI 4. Format MP3
5. Format MPEG Audio
6. Format advanced audio coding (ACC) 2.3 Bit Plane Complexity Segmentation (BPCS)
Metode BPCS merupakan teknik steganografi yang diperkenalkan oleh Eiji Kawaguchi dan Richard O. Eason pada tahun 1998. Teknik ini merupakan teknik steganografi yang memiliki kapasitas besar, karena dapat menampung data rahasia dengan kapasitas yang relative besar jika dibandingkan dengan metode steganografi lain seperti LSB. Teknik BPCS ini adalah teknik steganografi yang tidak berdasarkan teknik pemrograman, tetapi teknik yang menggunakan sifat penglihatan manusia. Sifat penglihatan manusia yang dimanfaatkan yaitu Ketidak mampuan manusia menginterpretasi pola biner yang sangat rumit.
Pada BPCS, proses penyisipan dilakukan pada bit-plane dengan sistem CGC (Canonical Gray Code) karena proses bit slicing pada CGC cenderung lebih baik dibandingkan pada PBC. Sehingga pada proses penyisipan, bit-plane dengan representasi PBCM diubah menjadi bit-plane dengan representasi CGC. Proses penyisipan pesan dilakukan pada segmen yang memiliki kompleksitas yang tinggi. Segmen yang memiliki kompleksitas tinggi ini disebut noise-like regions. Pada segmensegmen ini penyisipan dilakukan tidak hanya pada least significant bit, tapi pada seluruh bitplane yang termasuk noise-like regions. Oleh sebab itu, pada teknik BPCS, kapasitas data yang disisipkan dapat mencapai 50% dari ukuran cover- objectnya [2].
Langkah-langkah yang dilakukan pada algoritma BPCS pada saat menyisipkan data adalah sebagai berikut [2]:
1. Cover-object dengan sistem PBC diubah menjadi sistem CGC, kemudian citra tersebut di-slice menjadi bit-plane dalam bentuk citra biner. Setiap bit-plane mewakili bit dari setiap piksel pada citra.
2. Segmentasi setiap bit-plane pada cover-object menjadi informative dan noise-like region dengan menggunakan nilai batas/threshold (α0). Nilai umum dari threshold = 0,3.
3. Kelompokkan byte-byte pesan rahasia menjadi rangkaian blok pesan rahasia.
4. Jika blok (S) kurang kompleks dibandingkan dengan nilai batas, maka lakukan konjugasi terhadap S untuk mendapatkan S* yang lebih kompleks. Blok konjugasi (S*) pasti lebih kompleks dibandingkan dengan nilai batas.
5. Sisipkan setiap blok pesan rahasia ke bit-plane yang merupakan noise-like region (atau gantikan semua bit pada noise- like region). Jika blok S dikonjugasi, maka simpan data pada conjugation map.
6. Sisipkan juga conjugation map seperti yang dilakukan pada blok pesan rahasia.
7. Ubah stego-object dari sistem CGC menjadi sistem PBC.
Proses ekstraksi pesan rahasia dapat dilakukan dengan menerapkan langkah-langkah penyisipan secara terbalik.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam hal audio steganografi, metode ini memanfaatkan keterbatasan pada indera pendengaran manusia (human auditory system). Dalam steganografi, format audio memiliki kelebihan dibandingkan format citra maupun video. Berkas audio biasanya berukuran relatif lebih besar dibandingkan dengan format citra, sehingga dapat menampung pesan rahasia dalam jumlah yang lebih besar pula. Adapun format video memang berukuran relatif sangat besar, tetapi ukurannya yang sangat besar tersebut mengurangi kepraktisannya dan juga kurangnya algoritma yang mendukung format ini. Jumlah informasi yang akan disisipkan terbatas, masih layak atau tidaknya berkas audio yang telah disisipkan informasi itu didengar, ketahanan berkas (robustness), serta kecepatan proses penyisipan maupun pengekstrakan informasi dalam proses steganografi tersebut.
Untuk mengacak pesan rahasia yang akan disembunyikan ke dalam berkas media. Begitu juga sebaliknya ketika pesan rahasia yang telah disisipkan ingin dikembalikan seperti semula. Algoritma yang digunakan untuk membangkitkan pseudonoise ini adalah algoritma Bit-Plane Complexity Segmentation (BPCS). Metode Bit-Plane Complexity Segmentation (BPCS) adalah teknik steganografi yang memiliki kapasitas besar, karena dapat menampung data rahasia dengan kapasitas yang relative besar.
Sampel audio yang digunakan berjudul it’s true yang berformat mp3. Untuk penyisipan pesan dalam audio berformat mp3 dapat dilihat di bawah ini.
It's True.mp3
Gambar 1. Format Audio
Proses ekstraksi pesan rahasia dapat dilakukan dengan menerapkan langkah-langkah penyisipan secara terbalik.
Misalnya, sebuah file audio akan disisipi sebuah pesan rahasia Ik. Selanjutnya bit pesan rahasia dibagi menjadi segmen- segmen yang masing-masing berukuran 64 bit. Jika bit pesan rahasia tersebut adalah IK, maka blok pertama pesan rahasia adalah IK0 dan blok berikutnya adalah IK1.
Ik=001110001011001000011011110010011000100011000101001101011111001111001111001110001001111000110111 00101001001101101110100011000101
Ik0=0011100010110010000110111100100110001000110001010011010111110011 Ik1=1100111100111000100111100011011100101001001101101110100011000101
Representasi blok pesan dalam audio biner dapat dilihat pada gambar 3.2. Blok pesan MS0 akan disisipkan pada blok gambar yaitu bit-plane 0 (karena tergolong noise-like region) dan blok IK1 akan disisipkan pada bit-plane berikutnya.
Ik0=0011100010110010000110111100100110001000110001010011010111110011
It's True.mp3
Ik1=1100111100111000100111100011011100101001001101101110100011000101 Gambar 2. Representasi Blok Pesan dalam Audio Biner
Melakukan penyisipan setiap blok pesan rahasia ke bit-plane yang merupakan noise-like region (atau gantikan semua bit pada noise-like region). Jika blok S dikonjugasi, maka simpan data pada “conjugation map”.
Penyisipan pesan blok pertama IK0 :
00101010 01001000 01011111 00010100 01010101 11000101 01100101 00110110 00111000 10110010 00011011 11001001 10001000 11000101 00110101 11110011 01101010 11111010 01111010 11011101 11011110 10001010 10011011 00101001 Penyisipan pesan blok pertama IK1 :
00101010 01001000 01011111 00010100 01010101 11000101 01100101 00110110 11001111 00111000 10011110 00110111 00101001 00110110 11101000 11000101 11111001 10000000 11111101 01001011 01111110 11111100 01001101 11111011
Saat proses ekstrasi pesan, yang perlu dilakukan hanyalah mengambil segmen bit yang memiliki kompleksitas diatas.
Jika segmen tersebut lebih besar dari threshold, maka segmen tersebut merupakan bagian dari pesan rahasia. Tabel konjugasi yang disisipkan juga dibaca untuk melihat proses konjugasi yang perlu dilakukan pada tiap blok pesan.
3.1 Implementasi
Berikut akan dibahas cara menjalankan aplikasi penyembunyian pesan rahasia pada file audio dengan menggunakan metode BIT-PLANE. Jalankan aplikasi steganografi melalui file “BITPLANE.exe” dan form Utama akan muncul. Form utama terdiri dari dua buah tab, yaitu tab “Penyembunyian Pesan” dan tab “Ekstraksi Pesan”. Tab “Penyembunyian Pesan” berfungsi untuk menyembunyikan pesan rahasia pada file Audio. Tampilan tab “Penyembunyian Pesan” pada form Utama, dapat dilihat pada gambar 1.
Pilih lokasi file Audio yang menjadi media penyembunyian pesan, masukkan kunci, dan pesan yang akan disisipkan pada file. Setelah itu, klik tombol ”Sisipkan Pesan” untuk memulai proses penyembunyian. Tampilan form setelah penyembunyian pesan dapat dilihat pada gambar 2. berikut.
Gambar 2. Proses Penyembunyian Pesan Selesai
Untuk mengekstraksi pesan dari file, pilih tab ”Ekstraksi Pesan”, dan tab Ekstraksi Pesan akan muncul, seperti terlihat pada gambar 3. berikut.
Gambar 3. Form Utama (Tab Ekstraksi Pesan)
Pilih lokasi file audio hasil steganografi, masukkan kunci dan klik tombol ”Ekstraksi Pesan” untuk memulai proses ekstraksi. Tampilan form setelah proses ekstraksi pesan dapat dilihat pada gambar 4. berikut.
Gambar 4. Proses Ekstraksi Pesan Selesai
Pada gambar 4. dapat dilihat bahwa pesan berhasil diekstraksi kembali dari file Audio, dengan menggunakan kunci yang sama seperti kunci pada proses penyembunyian. Apabila kunci yang digunakan salah, maka hasil ekstraksi dapat dilihat pada gambar 5. berikut.
Gambar 5. Proses Ekstraksi Pesan Gagal (Kunci Salah)
Setelah diuji, file Audio sebelum dan sesudah disisipkan pesan dapat diputar dengan menggunakan Windows Media Player dan memiliki durasi yang sama, seperti terlihat pada gambar 6. berikut.
Gambar 6. File Audio Sebelum dan Sesudah Penyembunyian Pesan
4. KESIMPULAN
Setelah menyelesaikan perancangan aplikasi implementasi metode BIT-PLANE untuk penyembunyian pesan pada file audio, beberapa hal yang dapat disimpulkan adalah sebagai berikut:
1. Aplikasi hasil rancangan dapat menyembunyikan pesan rahasia yang telah terenkripsi dengan metode BIT-PLANE ke file audio dengan menggunakan metode steganografi BIT-PLANE, sehingga dapat menghindari kecurigaan terhadap komunikasi yang bersifat rahasia.
2. File audio hasil steganografi dapat diputar dan memiliki durasi seperti file awal. Secara kasat mata, tidak terdapat perbedaan antara file awal dan file hasil steganografi.
3. Ukuran file hasil steganografi akan bertambah, sesuai dengan ukuran pesan yang disisipkan ditambah dengan tanda pengenal yang ditambahkan aplikasi.
REFERENCES
[1] Rinaldi, 2006, “Kriptografi”, Penerbit Informatika, Hal. 304
[2] Nugroho, Adi, 2010, “Rekayasa Perangkat Lunak Berbasis Objek Dengan Metode USDP”, Penerbit Andi, Yogyakarta.
[3] www.kaskus.co.id/thread/penjelasan-audio-jenis-jenis-format-audio, diakses tanggal 17 Juli 2018.
[4] A.S. Rosa dan Shalahuddin. M, 2013, “Rekayasa Perangkat Lunak Terstruktur”, Andi, Yogyakarta.
[5] Aditya, Arif Primananda, 2013, “Dasar-Dasar Pemrograman Database Dekstop Dengan Visual Basic.Net 2008”, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta.
