Implementasi Algoritma Gronsfeld Cipher dan Steganografi End Of File Untuk Pengamanan Data
on
p-ISSN: 2301-5373
e-ISSN: 2654-5101
Jurnal Elektronik Ilmu Komputer Udayana
Volume 11, No 1. August 2022
Implementasi Algoritma Gronsfeld Cipher dan Steganografi End Of File Untuk Pengamanan Data
Kadek Vincky Sedanaa1, I Komang Ari Mogia2, Ida Bagus Gede Dwidasmaraa3, I Gede Arta Wibawaa4, Cokorda Rai Adi Pramarthaa5, Luh Gede Astutia6
aProgram Studi Informatika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Udayana, Badung, Bali, Indonesia 1[email protected]
Abstract
Information is a collection of data or facts that are organized or processed in a certain way so that they have meaning for both recipients and users. Data and information are very important things to keep their security or confidentiality so that unauthorized parties cannot find out the data or information. This Data Security Application was developed using the Gronsfeld Cipher algorithm and the End Of File Steganography method. This desktop-based application was created with the aim of increasing data security on confidential information so that unauthorized parties cannot find out the contents of the data. This applicationlis expected to be a solution to prevent the theft of important information by unauthorized parties. From the test results, the developed application can receive input, process input and produce output as expected. Testing the quality of the embedded image gets an average PSNR value of 75,543 dB which can be said to be good because an image can be said to be good if it has a PSNR value above 40 dB, this also shows that the developed application can protect the data embedded in the digital image.
Keywords: Cryptography, Steganography, Gronsfeld Cipher, End Of File, Data Security
Pesatnya perkembangan teknologi informasi mempengaruhi semua aspek kehidupan. Salah satunya yaitu dalam pengamanan informasi yang bersifat rahasia. Data atau informasi adalah hal yang sangat penting untuk dijaga keamanan atau kerahasiannya agar pihak lain yang tidak berkepentingan tidak bisa mengetahui data maupun informasi tersebut. Salah satu cara untuk mengamankan data adalah menggunakan teknik kriptografi yaitu ilmu yang mempelajari teknik-teknik matematika yanga berhubungan dengan aspek keamanan informasi seperti kerahasiaan, integritas data, serta otentikasi [1]. Implementasinya dapat menggunakan banyak metode enkripsi dari enkripsi klasik hingga enkripsi modern.
Gronsfeld Cipher adalah salah satu algoritma kriptografi yang dapat digunakan. Gronsfeld Cipher adalah algoritma enkripsi yang menggunakan kunci numerik dan tabel dalam proses enkripsi dan dekripsi, jika teks yang akan dienkripsi atau didekripsi lebih panjang dari kunci yang digunakan, kunci yang digunakan akan diulang dari kiri. Teks yang telah disandikan akan menjadi teracak dan tidak memiliki makna, namun penggunaan teknik kriptografi belum cukup untuk melindungi data, karena teks terenkripsi masih ditampilkan walaupun dalam bentuk simbol yang tidak beraturan [2]. Jika teks yang telah disandikan didapatkan oleh orang lain tentu akan menjadi sebuah ancaman karena teks yang telah disandikan tersebut dapat dianalisa oleh orang yang mengerti tentang kriptografi atau bahkan hanya sekadar mengacak pesan tersebut. Oleh karena itu, diperlukan teknik lain yang dapat digabungkan dengan teknik kriptografi.
Steganografi adalah salah satu teknik yang dapat digabungkan dengan kriptografi, ini adalah teknik menyembunyikan data rahasia pada suatu media sehingga keberadaan data rahasia tidak dapat dideteksi oleh orang lain [3]. Cara ini digunakan untuk menyembunyikan teks yang telah disandikan agar tidak menimbulkan kecurigaan terhadap orang lain, karena secara visual tidak ada yang berubah
dari media yang ditumpanginya. Salah satu metode steganografi yang dapat digunakan adalah metode End Of File (EOF). Metode End Of File menyisipkan data terenkripsi ke dalam nilai akhir file gambar, yang hanya memperbesar ukuran file dan memiliki garis tambahan di akhir file gambar sehingga kualitasnya tidak banyak berubah dari citra aslinya.
Berdasarkan permasalahan tersebut, penulis bermaksud untuk mengembangkan sebuah aplikasi yang dapat mengamankan data dengan menggabungkan teknik kriptografi menggunakan algoritma Gronsfeld Cipher dan teknik steganografi End Of File dengan cara informasi atau pesan rahasia dalam bentuk teks dienkripsi terlebih dahulu menggunakan teknik kriptografi, kemudian file yang telah dienkripsi tersebut akan disisipkan ke dalam sebuah gambar dengan menggunakan teknik steganografi. Aplikasi ini dikembangkan untuk menjadi solusi meningkatkan keamanan data pada informasi-informasi rahasia sehingga pihak yang tidak berkepentingan tidak dapat mengetahui isi dari data yang disimpan.
Kriptografi adalah ilmu yang mempelajari teknik matematika yang berkaitan dengan aspek keamanan informasi seperti kerahasiaan, integritas data dan otentikasi [3]. Kriptografi terdiri dari dua proses utama: yaitu enkripsi dan dekripsi. Dalam kriptografi, pesan asli disebut plaintext, sedangkan pesan yang telah dienkripsi atau disandikan disebut ciphertext.
Gambar 1. Skema Proses Enkripsi dan Dekripsi
Pada Gambar 1 ditunjukkan skema dari proses enkripsi dan dekripsi, di mana pada proses enkripsi, plainteks akan dienkripsi menggunakan kunci yang dimasukkan dan akan mendapatkan cipherteks, begitu juga pada proses dekripsi, cipherteks yang dimiliki akan didekripsi menggunakan kunci yang sesuai dan akan menghasilkan plainteks atau pesan asli.
Gronsfeld Cipher adalah algoritma kriptografi yang menggunakan suatu kunci numerik dan tabel dalam proses enkripsi dan dekripsi, jika teks yang akan dienkripsi atau dekripsi lebih panjang dari kunci yang digunakan maka kunci yang digunakan akan diulang dari kiri, kunci yang digunakan juga biasanya cukup pendek misalnya 1324. Caranya adalah dengan mengubah huruf menjadi bilangan desimal, maka plainteks hanya terdiri dari susunan angka, bukan huruf. Kemudian enkripsi menggunakan prinsip yang sama dengan Algoritma Vigenère yaitu menggunakan tabel yang hanya berukuran 10x10.
Rumus enkripsi Gronsfeld Cipher:
Ci=(Pi + Kl) mod26 (1)
Rumus dekripsi Gronsfeld Cipher:
Pi =(Ci- Kl) mod 26 (2)
Steganografi adalah suatu metode penyembunyian suatu data atau informasi ke dalam sebuah media atau data digital lain yang tidak diduga oleh orang pada umumnya sehingga orang yang melihatnya tidak curiga [4]. Dalam steganografi, informasi atau pesan yang akan disembunyikan disebut dengan hiddenteks atau hidden object, lalu media yang akan digunakan sebagai penampung pesan disebut coverteks atau cover object, lalu media yang telah disisipkan pesan disebut stegoteks atau stego object dan yang terakhir kunci yang digunakan untuk menyisipkan atau mengekstrak pesan disebut stegokey
Gambar 2. Skema Proses Steganografi
Pada Gambar 2 ditunjukkan skema proses penyisipan dan ekstraksi. Di mana pada proses penyisipan, data akan disisipkan ke dalam suatu media menggunakan kunci dan akan menghasilkan sebuah stego-file. Sedangkan pada proses ekstraksi, stego-file yang dimiliki akan diekstraksi menggunakan kunci yang sesuai dan akan menghasilkan data dan media asli sebelum penyisipan.
Metode End Of File (EOF) merupakan salah satu teknik yang digunakan dalam steganografi. Teknik ini digunakan dengan cara menambahkan data atau pesan rahasia pada akhir file citra. Dalam teknik EOF, data yang disisipkan di akhir diberi tanda khusus sebagai pengenal start dari data tersebut dan pengenal akhir dari data tersebut. Dengan metode ini, tidak ada batasan jumlah pesan yang dapat disisipkan. Metode EOF juga tidak mengubah isi file yang disisipkan. Ini adalah salah satu keunggulan metode EOF dibandingkan metode lain, karena disisipkan di akhir file, pesan yang disisipkan tidak bersinggungan dengan isi file yang ditumpangi. Tentu saja, jika ada keunggulan, ada juga kelemahannya, metode EOF ini mengubah ukuran file sesuai dengan ukuran pesan yang disisipkan.
Metode waterfall merupakan model pengembangan sistem informasi yang sistematis dan berurutan [5]. Pengembangan aplikasi ini akan menggunakan metode waterfall. Metode waterfall memiliki beberapa tahapan yaitu analisis, desain, implementasi dan pengujian. Tahap analisis akan menentukan kapabilitas yang harus dimiliki oleh sistem untuk memenuhi apa yang dibutuhkan pengguna dalam menjalankan aplikasi ini.
-
1. Bahasa pemrograman yang digunakan dalam pengembangan system ini adalah Python.
-
2. Untuk dapat menjalankan sistem ini, diharuskan untuk menginstall beberapa library Python yang digunakan dalam sistem ini.
-
3. Untuk dapat menjalankan sistem ini, diharuskan untuk memiliki file user interface yang telah dibuat dan diletakkan pada direktori yang sama.
Pada tahap desain, kebutuhan yang dibutuhkan dalam pembangunan aplikasi ini adalah sebagai berikut.
-
a. Halaman Home
Halaman home ini memiliki 2 pilihan, penyisipan dan ekstraksi. Pengguna akan dibawa ke halaman penyisipan saat pengguna memilih menu penyisipan, dan sebaliknya pengguna akan dibawa ke halaman ekstraksi saat pengguna memilih menu ekstraksi.
-
b. HalamancPenyisipan
Pada halaman penyisipan ini, user akan melakukan proses penyisipan yang di mana user diminta untuk memilih file teks berekstensi .txt yang ingin diamankan dan file citra digital berekstensi .png yang akan digunakan sebagai media penyisipan. User juga diminta untuk memasukkan kunci yang akan digunakan pada proses enkripsi file teks sebelum disisipkan ke
dalam file citra digital. User juga diminta untuk memilih tempat penyimpanan untuk file citra digital yang telah disisipkan pesan rahasia. Setelah semua dirasa sudah benar, user dapat mengklik tombol submit dan proses penyisipan akan dilakukan.
-
c. Halaman Ekstraksi
Pada halaman ekstraksi ini, user akan melakukan proses ekstraksi yang di mana user diminta untuk memilih file citra digital berekstensi .png yang telah disisipi pesan rahasia. User juga diminta untuk memasukkan kunci yang akan digunakan pada proses dekripsi setelah pesan di dalam file citra digital berhasil diekstraksi. User juga diminta untuk memilih tempat penyimpanan untuk file teks yang akan diekstraksi. Setelah semua dirasa sudah benar, user dapat mengklik tombol submit dan proses ekstraksi akan dilakukan.
Implementasi pembangunan aplikasi dibuat berdasarkan tahap desain yang akan diterjemahkan ke dalam sebuah program.
Implementasi sistem ini adalah aplikasi dapat mengenkripsi pesan, menyisipkan pesan ke dalam citra digital, mengekstrak pesan dari dalam citra digital, dan mendekripsi pesan terenkripsi.
-
a. Tampilan Antarmuka Sistem
Gambar 3. Tampilan Halaman Home
Pada Gambar 3 menunjukkan tampilan halaman home. Halaman home merupakan tampilan awal dari aplikasi yang dikembangkan. Ada dua menu utama di halaman ini, menu penyisipan yang membawa pengguna ke halaman penyisipan saat ditekan, dan menu ekstraksi yang membawa pengguna ke halaman ekstraksi saat ditekan. Pada halaman ini juga terdapat tombol exit yang jika ditekan akan mengarahkan pengguna untuk keluar dari sistem.
Pada Gambar 4 menunjukkan tampilan halaman penyisipan. Halaman penyisipan merupakan tampilan yang akan dilihat pengguna ketika memilih menu penyisipan pada halaman home. Pada halaman ini pengguna diminta untuk memasukkan 4 buah masukan yang diperlukan dalam proses penyisipan yaitu file teks, citra digital, kunci, dan path untuk menyimpan output nanti. Pada halaman ini juga terdapat tombol back yang dapat digunakan untuk kembali ke halaman home.
E python — ×
Pengamanan Data Dengan Gronsfeld Cipher dan Steganografi End Of File
Sisipkan
B Cl C <
Gambar 4. Tampilan Halaman Penyisipan
E python — X
Pengamanan Data Dengan Gronsfeld Cipher dan Steganografi End Of File
Gambar 5. Tampilan Halaman Ekstraksi
Pada Gambar 5 menunjukkan tampilan halaman ekstraksi. Halaman ekstraksi merupakan tampilan yang akan dilihat pengguna ketika memilih menu ekstraksi pada halaman home. Pada halaman ini pengguna diminta untuk memasukkan 3 buah masukan yang diperlukan dalam proses ekstraksi yaitu stego-image, kunci dan path untuk menyimpan output nanti. Pada halaman ini juga terdapat tombol back yang dapat digunakan untuk kembali ke halaman home.
Data penelitian yang akan digunakan untuk menguji sistem ini adalah 6 file citra digital dan 5 file teks. Data tersebut dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Pada Tabel 1, isi dari setiap file teks diambil secara random, yang membedakan adalah jumlah karakter pada setiap filenya, di mana tiap filenya akan ditambahkan karakter sebanyak 700. Dimulai dari file teks 1 memiliki jumlah karakter 700, file teks 2 memiliki jumlah karakter 1400, file teks 3 memiliki jumlah karakter 2100, file teks 4 memiliki jumlah karakter 2800, dan file teks 5 memiliki jumlah karakter 3500.
Pengujian kualitas hasil penyisipan dilakukan untuk mengetahui bagaimana kualitas citra setelah disisipkan pesan rahasia. Pengujian dilakukan dengan menggunakan metode Peak Signal Noise Ratio (PSNR) dengan membandingkan citra asli dan citra hasil penyisipan sesuai dengan data penelitian yang telah dijelaskan di atas. Semakin kecil nilai MSE maka semakin mirip citra dengan citra aslinya, di mana setiap piksel berada pada posisi yang sama. Tentunya semakin kecil nilai MSE maka semakin besar nilai PSNR, maka dapat dikatakan semakin besar nilai PSNR dan semakin kecil nilai MSE berarti penyisipan dapat dikatakan berhasil dilakukan dengan baik, dan begitu juga sebaliknya.
Tabel 1. Data Teks
|
No. |
Nama File (.txt) |
Panjang Karakter |
Ukuran File |
|
1 |
Teks1 |
700 |
699 bytes |
|
2 |
Teks2 |
1400 |
1.36 KB |
|
3 |
Teks3 |
2100 |
2.05 KB |
|
4 |
Teks4 |
2800 |
2.73 KB |
|
5 |
Teks5 |
3500 |
3.41 KB |
Tabel 2. Data Citra Digital
|
No. |
Nama File (.png) |
Resolusi |
Ukuran File |
Preview | ||
|
1 |
Citra1 |
1080x720 |
50 KB |
- Li | ||
|
2 |
Citra2 |
760x458 |
72.6 KB | |||
|
3 |
Citra3 |
1600x1000 |
328 KB | |||
|
4 |
Citra4 |
1920x1080 |
347 KB | |||
|
5 |
Citra5 |
2560x1707 |
505 KB |
* i'-^1 ∕⅛ ¥<* | ||
|
6 |
Citra6 |
2000x1335 |
828 KB | |||
Tabel 3. Hasil Pengujian Kualitas Citra
|
No |
Media Penampung (.png) |
Objek Penyisipan (.txt) |
MSE |
PSNR (dB) |
|
1 |
Citra1 |
Teks1 |
0.001 |
76.943 |
|
Teks2 |
0.002 |
73.924 | ||
|
Teks3 |
0.003 |
72.161 | ||
|
Teks4 |
0.005 |
70.918 | ||
|
Teks5 |
0.007 |
69.917 | ||
|
2 |
Citra2 |
Teks1 |
0.003 |
73.445 |
|
Teks2 |
0.006 |
70.328 | ||
|
Teks3 |
0.009 |
68.589 | ||
|
Teks4 |
0.012 |
67.337 | ||
|
Teks5 |
0.015 |
66.378 | ||
|
3 |
Citra3 |
Teks1 |
0.001 |
80.173 |
|
Teks2 |
0.001 |
77.114 | ||
|
Teks3 |
0.002 |
75.306 | ||
|
Teks4 |
0.003 |
74.071 | ||
|
Teks5 |
0.003 |
73.103 | ||
|
4 |
Citra4 |
Teks1 |
0.001 |
81.070 |
|
Teks2 |
0.001 |
78.025 | ||
|
Teks3 |
0.002 |
76.275 | ||
|
Teks4 |
0.002 |
75.029 | ||
|
Teks5 |
0.003 |
74.057 | ||
|
5 |
Citra5 |
Teks1 |
0.001 |
84.375 |
|
Teks2 |
0.001 |
81.367 | ||
|
Teks3 |
0.001 |
79.579 | ||
|
Teks4 |
0.001 |
78.324 | ||
|
Teks5 |
0.001 |
77.340 | ||
|
6 |
Citra6 |
Teks1 |
0.001 |
82.414 |
|
Teks2 |
0.001 |
79.370 | ||
|
Teks3 |
0.001 |
77.613 | ||
|
Teks4 |
0.002 |
76.369 | ||
|
Teks5 |
0.002 |
75.390 |
Tabel 3 menunjukkan hasil kualitas penyisipan dengan metode PSNR. Tabel tersebut menampilkan informasi berupa nilai MSE dan PSNR dari perbandingan citra asli dan citra hasil penyisipan.
Nilai PSNR tertinggi dari pengujian ini adalah 84.375 pada Citra5 dan Teks1 sedangkan nilai PSNR terendah dari pengujian ini adalah 66.378 pada Citra2 dan Teks5. Dari pengujian ini didapatkan rata-rata nilai PSNR yaitu 75.543 dB, dan dapat dikatakan citra hasil penyisipan memiliki kualitas yang baik karena citra yang baik adalah citra yang memiliki nilai PSNR di atas 40 dB [6].
Kualitas hasil penyisipan dengan teknik steganografi metode End Of File dapat dikatakan baik. Hal ini dibuktikan dengan nilai PSNR pada kualitas citra hasil penyisipan, di mana nilai rata-rata dari keseluruhan pengujian adalah 75.543 dB. Nilai PSNR yang baik berada di atas 40 dB dan menunjukkan kualitas hasil penyisipan yang baik. Berdasarkan pernyataan sebelumnya, aplikasi ini telah berhasil mencapai tujuan dengan mengamankan pesan teks ke dalam sebuah citra digital dan mengekstraknya kembali tanpa kehilangan data sedikit pun.
Aplikasi ini dapat dikembangkan dengan menambah jenis ekstensi file yang dapat diproses agar pengguna tidak perlu mengganti ekstensi filenya ketika ingin menggunakan aplikasi ini. Aplikasi ini juga dapat dikembangkan agar dapat dijalankan pada berbagai sistem operasi, sehingga pengguna dapat menggunakan aplikasi ini dengan lebih mudah.
Daftar Pustaka
-
[1] A. J. Menezes, P. C. van Oorschot, and S. A. Vanstone, Handbook of Applied Cryptography. Florida: CRC Press, 1996.
-
[2] D. Darwis, Wamiliana, and A. Junaidi, “Proses Pengamanan Data Menggunakan Kombinasi Metode Kriptografi Data Encryption Standard dan Steganografi End Of File,” no. 978, pp. 228– 240, 2017.
-
[3] R. Munir, Kriptografi. Bandung: Informatika, 2006.
-
[4] R. Munir, Matematika Diskrit. Bandung: Informatika, 2012.
-
[5] G. Wiro Sasmito, “Penerapan Metode Waterfall Pada Desain Sistem Informasi Geografis Industri Kabupaten Tegal,” J. Inform. Pengemb. IT, vol. 2, no. 1, pp. 6–12, 2017.
-
[6] A. Solichin, “Mengukur Kualitas Citra Hasil Steganografi,” Mengukur Kualitas Citra Hasil Steganografi, no. April, pp. 1–4, 2015.
136
Discussion and feedback