BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

1. bb

2.1 Kriptografi

Kriptografi berasal dari bahasa yunani, yaitu crypto dan graphia. Crypto

berarti secret atau rahasia dan graphia berarti writing (tulisan). Kriptografi adalah

ilmu dan seni untuk menjaga keamanan dan kerahasiaan suatu pesan ketika pesan

dikirim dari suatu tempat ke tempat lain agar tidak mudah disapadap oleh pihak

yang tidak berwenang. Kriptografi juga merupakan cara-cara atau teknik

menyembunyikan sebuah tulisan, praktek penerapan proses penyandian untuk

menyamarkan tulisan/teks.

Algoritma-algoritma kriptogrfi dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu

simetrik dan asimetrik. Algoritma simetrik (model enkripsi konvensional)

merupakan algoritma yang menggunakan satu kunci untuk proses enkripsi dan

deskripsi data. Sedangkan algoritma asimetrik (model enkripsi kunci publik)

menggunakan kunci yang berbeda dalam proses enkripsi dan deskripsi pesan.

2.1.1 Kunci Kriptografi

Ada banyak algortima untuk melakukan enkripsi dan deskripsi. Algortima

kunci simetri mengacu pada metode enkripsi yang dalam hal ini pengirim maupun

penerima memiliki kunci yang sama. Algortima kunci simetri modern beroperasi

dalam mode bit dan dapat dikelompokkan menjadi dua kategori :

1. Blok kode (Block Chiper)

Algortima blok kode merupakan algortima yang masukan dan keluaranya

berupa satu blok dan setiap blok terdiri dari banyak bit. Algortima kriptografi

beroperasi pada plainteks atau chiperteks dalam bentuk blok bit, yang dalam

hal ini rangkaian bit dibagi menjadi blok-blok bit yang panjangnya sudah

ditentukan sebelumnya. Misalnya algortima enkripsi memerlukan 8 bit untuk

mendapatkan satu karakter dan blok kode mempunyai 64 bit untuk satu blok ( 1

karakter = 8 bit dalam pengkodean ASCII ). Block chiper mengenkripsi satu

blok bit setiap kali.

a. Pada block chiper, rangkaian bit-bit palinteks dibagi menjadi blok-blok bit

dengan panjang sama, biasanya 64 bit ( tapi ada kalanya lebih). Algortima

enkripsi menghasilkan blok chiperteks yang pada kebanyakan sistem

kriptografi simetri berukuran sama dengan blok palinteks.

b. Dengan block chiper , blok plainteks yang sama akan dienkripsi menjadi

block chiperteks yang sama bila digunakan kunci yang sama pula. Ini

berbeda dengan chiper aliran dimana bit-bit plainteks yang sama akan

dienkripsi menjadi bit-bit chiperteks yang berbeda setiap kali dienkripsi.

2. Aliran Kode (Stream Chiper)

Algortima kriptografi beroperasi pada plainteks atau chiperteks dalam

bentuk bit tunggal, yang dalam hal ini rangkaian bit dienkripsikan atau

dideskripsikan bit per bit. Aliran kode mengenkrispi atu bit setiap kali

transformasi atau byte per byte ( 1 karakter = 1 byte ). Nama lain untuk stream

chiper adalah chiper status sebab enkripsi tiap bit bergantung pada status saat

ini.

2.2 Algoritma AES

Algoritma AES merupakan algoritma chiper yang aman untuk melindungi

data atau informasi yang bersifat rahasia. AES dipublikasikan oleh NIST

(National Institute of Standard and Technology) pada tahun 2001 yang digunakan

untuk menggantikan algoritma DES yang sudah dianggap kuno dan mudah

dibobol. AES diperoleh dari hasil kompetisi yang diadakan NIST pada tahun

1997. Pada Agustus 1999 dipilih lima kandidat untuk seleksi akhir, yaitu Mars

(IBM, Amerika Serikat), RSA (RSA corp., Amerika Serikat), Rijndael (Belgia),

Serpent (Israel, Norwegia, dan Inggris), dan Twofish (Counterpane, Amerika

Serikat). Akhirnya, pada tanggal 2 Oktober 2000 terpilihlah algoritma Rijndael

yang diciptakan oleh Dr. Vincent Rijment dan Dr. Joan Daemen sebagai

pemenang hingga kini yang diketahui sebagai algoritma AES.

Input dan output dari algoritma AES terdiri dari urutan data sebesar 128 bit.

Urutan data dalam satu kelompok 128 bit tersebut disebut juga sebagai blok data

atau plaintext yang nantinya akan dienkripsi menjadi chipertext. Panjang kunci

dari AES terdiri dari panjang kunci 128 bit, 192 bit, dan 256 bit. Perbedaan

panjang kunci ini yang nantinya mempengaruhi jumlah putaran pada algoritma

AES ini. Jumlah putaran yang digunakan algoritma ini ada tiga macam seperti

pada tabel di bawah.

Tabel 1.1 Panjang Kunci Algoritma AES

(Yuniat, Indriyanta, & Rachmat, 2009)

Tipe Panjang

Kunci

Panjang

Blok Input

Jumlah

Putaran

AES-128 128 bit 128 bit 10

AES-192 192 bit 128 bit 12

AES-256 256 bit 128 bit 14

Operasi AES dilakukan terhadap array of byte dua dimensi yang disebut

dengan state. State ini mempunyai ukuran NROWS X NCOLS. Pada awal

enkripsi, data masukan yang berupa in0, in2, in3, in4, in5, in6, in7, in8, in9, in10,

in11, in12, in13, in14, in15 disalin ke dalam array state. State inilah yang nanti

akan dilakukan operasi enkripsi dan dekripsi. Kemudian keluarannya akan

ditampung ke dalam array out. Gambar di bawah ini menyatakan proses

penyalinan input bytes, state array, dan output bytes.

Gambar 1.1 Proses input bytes, state array, output bytes

(Yuniat, Indriyanta, & Rachmat, 2009)

Pada saat permulaan, input bit pertama kali akan disusun menjadi suatu

array byte dimana panjang dari array byte yang digunakan pada AES adalah

sepanjang 8 bit data. Array byte inilah yang nantinya akan dimasukkan atau

disalin ke dalam state dengan urutan dimana r (row/ baris ) dan c (column/kolom):

s[r,c] = in[r+4c] untuk 0 ≤ r < 4 dan 0 ≤ c < Nb sedangkan dari state akan

disalin ke output dengan urutan :

out[r+4c] = s[r,c] untuk 0 ≤ r <4 dan 0 ≤ c < Nb

2.3 Proses Enkripsi AES

Proses enkripsi algoritma AES terdiri dari 4 jenis transformasi bytes, yaitu

SubBytes, ShiftRows, Mixcolumns, dan AddRoundKey. Pada awal proses enkripsi,

input yang telah disalin ke dalam state akan mengalami transformasi byte

AddRoundKey. Setelah itu, state akan mengalami transformasi SubBytes,

ShiftRows, MixColumns, dan AddRoundKey secara berulang-ulang sebanyak Nr.

Proses ini dalam algoritma AES disebut sebagai round function. Round yang

terakhir agak berbeda dengan round-round sebelumnya dimana pada round

terakhir, state tidak mengalami transformasi MixColumns. Ilustrasi proses enkripsi

AES dapat digambarkan seperti di bawah ini.

Gambar 2.2 Proses Enkripsi Algoritma AES

(Yuniat, Indriyanta, & Rachmat, 2009)

2.3.1 SubBytes

Proses SubBytes adalah mengganti setiap byte state dengan byte pada sebuah

tabel yang dinamakan tabel S-Box. Sebuah tabel S-Box terdiri dari 16x16 baris

dan kolom dengan masing-masing berukuran 1 byte.

Gambar 2.3 S-Box

(Yuniat, Indriyanta, & Rachmat, 2009)

Untuk setiap byte pada array state, misalkan S[r, c] = xy, yang dalam hal ini

xy adalah digit heksadesimal dari nilai S[r, c], maka nilai substitusinya,

dinyatakan dengan S’[r, c], adalah elemen di dalam tabel subtitusi yang

merupakan perpotongan baris x dengan kolom y.

Gambar 2.4 Pemetaan pada setiap byte pada state

(Yuniat, Indriyanta, & Rachmat, 2009)

2.3.2 ShiftRows

ShiftRows adalah proses pergeseran bit, bit paling kiri akan dipindahkan

menjadi bit paling kanan (rotasi bit).

Gambar 2.5 Proses ShiftRows

(Yuniat, Indriyanta, & Rachmat, 2009)

2.3.3 MixColumns

MixColumns mengoperasikan setiap elemen yang berada dalam satu kolom

pada state. lebih jelasnya bisa dilihat pada perkalian matriks dibawah ini :

Hasil dari perkalian matriks diatas dapat dilihat dibawah ini :

2.4 Proses Dekripsi AES

Transformasi chiper dapat dibalikkan dan diimplementasikan dalam arah

yang berlawanan untuk menghasilkan inverse chiper yang mudah dipahami untuk

algoritma AES. Transformasi byte yang digunakan pada invers chiper adalah

InvShiftRows, InvSubBytes, InvMixColumns, dan AddRoundKey. Algoritma

dekripsi dapat dilihat pada skema berikut ini :

Gambar 2.6 Skema Dekripsi Algoritma AES

(Yuniat, Indriyanta, & Rachmat, 2009)

2.4.1 InvShiftRows

InvShiftRows adalah berkebalikan dengan transformasi shiftrows pada proses

enkripsi. Pada transformasi InvShiftRows, dilakukan pergeseran bit ke kanan.

Gambar 2.7 Transformasi InvShiftRows

(Yuniat, Indriyanta, & Rachmat, 2009)

2.4.2 InvSubBytes

InvSubBytes adalah berkebalikan dengan transformasi SubBytes pada proses

enkripsi. Pada InvSubBytes, tiap elemen pada state dipetakan dengan

menggunakan tabel Inverse S-Box.

Gambar 2.8 Inverse S-Box

(Yuniat, Indriyanta, & Rachmat, 2009)

2.4.3 InvMixColumns

Setiap kolom dalam state dikalikan dengan matrik perkalian dalam AES.

Perkalian dalam matrik dapat dilihat dibawah ini :

Hasil dari perkalian dalam matrik adalah

2.5 AddRound Key

Pada proses enkripsi dan dekripsi AES proses AddRoundKey sama, sebuah

round key ditambahkan pada state dengan operasi XOR. Setiap round key terdiri

dari Nb word dimana tiap word tersebut akan dijumlahkan dengan word atau

kolom yang bersesuaian dari state sehingga:

[s`0,c, s`1,c, s`2,c.s`3,c] [s0,c, s1,c, s2,c.s3,c] XOR[wround*Nb+c ] untuk 0 < c < Nb

[ wi ] adalah word dari key yang bersesuaian dimana i = round*Nb+c.

Transformasi AddRoundKey pada proses enkripsi pertama kali pada round = 0

untuk round selanjutnya round = round + 1, pada proses dekripsi pertama kali

pada round = 14 untuk round selanjutnya round = round - 1. (Yuniat, Indriyanta,

& Rachmat, 2009)

2.6 Key Schedule

Proses Key Schedule diperlukan untuk mendapatkan subkey-subkey dari kunci

utama agar dapat melakukan enkripsi dan dekripsi. Proses ini terdiri dari beberapa

operasi yaitu:

Operasi Rotate, yaitu operasi perputaran 8 bit pada 32 bit dari kunci.

Operasi SubBytes, pada operasi ini 8 bit dari subkey disubstitusikan

dengan nilai dari S-Box.

Operasi Rcon, operasi ini dapat diterjemahkan sebagai operasi pangkat

2 nilai tertentu dari user. Operasi ini menggunakan nilai-nilai dalam

Galois field. Nilai-nilai dari Rcon kemudian akan di-XOR dengan hasil

operasi SubBytes. Operasi XOR dengan w[i-Nk] yaitu word yang

berada pada Nk sebelumnya.

Tabel 2.2 Rcon

2.7 Steganografi

Steganografi (steganography) berasal dari bahasa Yunani yaitu steganos yang

berarti tersembunyi atau terselubung, dan graphein yang artinya menulis.

Steganografi dapat diartikan tulisan tersembunyi (covered writing). Steganografi

adalah ilmu dan seni menyembunyikan pesan rahasia di dalam pesan lain

sehingga keberadaan pesan rahasia tersebut tidak dapat diketahui. Steganografi

membutuhkan dua properti, yaitu media penampung dan pesan rahasia. Media

penampung yang umum digunakan adalah gambar, suara, video, atau teks. Pesan

yang disembunyikan dapat berupa sebuah artikel, gambar, kode program, atau

pesan lain. Proses penyisipan pesan ke dalam media covertext dinamakan

encoding, sedangkan ekstraksi pesan dari stegotext dinamakan decoding. Kedua

proses ini mungkin memerlukan kunci rahasia (yang dinamakan stegokey) agar

hanya pihak yang berhak saja yang dapat melakukan penyisipan pesan dan

ekstraksi. (Rakhmat & Fairuzabadi, 2010)

2.8 Metode LSB (Least Significant Bit)

Metode LSB merupakan metode steganografi yang paling sederhana dan

mudah diimplementasikan. Metode ini menggunakan citra digital sebagai

covertext. Pada susunan bit di dalam sebuah byte (1 byte = 8 bit), ada bit yang

paling depan (most significant bit atau MSB) dan bit yang terakhir (least

significant bit atau LSB). Sebagai contoh byte 11010010, angka bit 1 (pertama,

digaris-bawahi) adalah bit MSB, dan angka bit 0 (terakhir, digaris-bawahi) adalah

bit LSB. Bit yang cocok untuk diganti adalah bit LSB, sebab perubahan tersebut

hanya mengubah nilai byte satu lebih tinggi atau satu lebih rendah dari nilai

sebelumnya. Misalkan byte tersebut menyatakan warna merah, maka perubahan

satu bit LSB tidak mengubah warna merah tersebut secara berarti. Mata manusia

tidak dapat membedakan perubahan kecil tersebut. Misalkan segmen pixel-pixel

citra/gambar sebelum penambahan bit-bit adalah:

00110011 10100010 11100010 10101011 00100110

10010110 11001001 11111001 10001000 10100011

Pesan rahasia (yang telah dikonversi ke sistem biner) misalkan

'1110010111', maka setiap bit dari pesan tersebut menggantikan posisi LSB dari

segmen pixel-pixel citra menjadi (digarisbawahi):

00110011 10100011 11100011 10101010 00100110

10010111 11001000 11111001 10001001 10100011

(Rakhmat & Fairuzabadi, 2010)

2.9 Algoritma SHA (Secure Hash Algorithm)

Fungsi hash SHA (Secure Hash Algorithm), antara lain SHA-1, SHA-224,

SHA-256, SHA-384 dan SHA-512 adalah lima fungsi hash kriptografis yang

dibuat oleh National Security Agency (NSA) dan dinyatakan sebagai standar

keamananan pemerintah USA. SHA-1 digunakan dalam proses sekuriti banyak

program, seperti TLS and SSL, PGP, SSH, S/MIME dan IPsec. Fungsi ini

dianggap sebagai pengganti fungsi hash MD5 yang lebih sering digunakan publik.

Tetapi pada kenyataannya kedua fungsi ini tetap digunakan sebagai proses

enkripsi. Sedangkan 4 varian lainnya (SHA-224, SHA-256, SHA-384 dan SHA-

512) biasanya disebut sebagai SHA-2. Hingga saat ini belum ada serangan

terhadap SHA-2, tetapi karena kemiripannya dengan SHA-1, para peneliti

khawatir dan mengembangkan kandidat baru penggantinya. Kelima algoritma

SHA ini memiliki ukuran pesan, blok, kata, dan pesan digit yang berbeda dimana

ukuran-ukuran dari masing-masing algoritma SHA tersebut dapat dilihat pada

gambar dibawah ini.

Gambar 2.9 Ukuran Message Digest Pada Algoritma SHA

(Huda W, 2003)

2.9.1 SHA-1

SHA-1 adalah pengembangan dari SHA-0 dimana SHA-1 memperbaiki

kelemahan yang ada di SHA-0. SHA-1 merupakan fungsi hash yang paling

populer dibandingkan dengan fungsi hash SHA lainnya. SHA-1 memproduksi 160

bit digest berdasarkan prinsip yang sama dengan algoritma MD4 dan MD5 namun

dengan design yang berbeda. SHA-1 mempunyai kapasitas input message 264

-1,

dengan hasil hash 160 bits dan evaluasi kekuatan hash 280

Misal SHA-1

digunakan untuk meng-hash sebuah pesan M, yang mempunyai panjang

maksimum 264

-1 bits. Algoritma ini menggunakan urutan dari 80 kali 32-bit kata,

dengan menggunakan 5 variabel yang menampung 32 bits per variabel, dan hasil

hashnya. (Huda W, 2003).

Langkah – langkah SHA-1:

1. Inisalisasi A, B, C, D, E :

A = 67452301

B = EFCDAB89

C = 98BADCFE

D = 10325476

E = C3D2E1F0

Dimana A, B, C, D, E adalah lima buah peubah penyangga 32-bit .

2. Melakukan padding terhadap pesan (M) sehingga panjangnya adalah 448

modulus 512. Sehingga menjadi M=448+N.512 . lalu membagi M

menjadi M(1)

, M(2)

, ..., M(N)

.

3. 64 bit sisanya adalah representasi biner dari panjang pesan.

4. Lalu masuk ke komputasi Hash, dengan menggunakan iterasi M(i)

dengan

i=1 sampai N dengan langkah :

a) Gunakan iterasi dari W, dengan simbol Wt :

................... (2.1)

b) Menginisialisasi A,B,C,D,E dengan hasil dari hash sebelumnya.

A = h0, B = h1, C = h2, D = h3, E= h4.

c) Membagi W menjadi 4 bagian :

W(t) Ft(BCD) K(t)

0 ≤ t ≤ 19 F1 = (B AND C) OR ((!B) AND D) 5A827999

20≤ t ≤ 39 F2 = (B XOR C) XOR D ED9EBA1

40 ≤ t ≤ 59 F3 = ((B AND C) OR (B AND D)) OR (C AND D) F1BBCDC

60 ≤ t ≤ 79 F4 = (B XOR C) XOR D CA62C1D6

d) Lalu melakukan proses terhadap A,B,C,D,E sesuai berikut :

e) Lalu menambahkan hasil A, B, C, D, E dengan hash sebelumnya

sesuai urutan, lalu memasukkannya ke hasil hash yang sekarang juga

sesuai urutan. (Huda W, 2009)

Gambar 2.10 Analogi fungsi hash pada SHA-1

(Sumber : Huda W, 2009)

Dalam proses SHA-1 ini, dimana :

putaran, 0 ≤ t ≤ 79

fungsi logika

pergeseran ke kiri

word 32-bit yang diturunkan dari blok 512 bit yang sedang

diproses

konstanta penambah

2.10 PSNR (Peak Signal To Noise Ratio)

Kualitas media penampung setelah ditambahkan pesan rahasia tidak jauh

berbeda dengan kualitas media penampung sebelum ditambahkan pesan. Setelah

penambahan pesan rahasia, kualitas citra penampung tidak jauh berubah, masih

terlihat dengan baik. Untuk mengukur kualitas citra steganografi diperlukan suatu

pengujian secara obyektif. Pengujian secara objektif adalah dilakukan dengan

menghitung nilai PSNR.

Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) adalah perbandingan antara nilai

maksimum dari sinyal yang diukur dengan besarnya derau yang berpengaruh pada

sinyal tersebut. PSNR diukur dalam satuan desibel. PSNR digunakan untuk

mengetahui perbandingan kualitas gambar penampung sebelum dan sesudah

disisipkan pesan. Untuk menentukan PSNR, terlebih dahulu harus ditentukan

MSE (Mean Square Error). MSE secara matematis dapat dirumuskan sebagai

berikut:

Dimana :

MSE = Nilai Mean Square Error citra steganografi

m = Panjang citra stego (dalam pixel)

I(i,j) = Nilai piksel dari citra cover

n = Lebar citra stego (dalam pixel)

K(i,j) = Nilai piksel pada citra stego

Setelah diperoleh nilai MSE maka nilai PSNR dapat dihitung dari

kuadrat nilai maksimum dibagi dengan MSE. Secara matematis, nilai PSNR

dirumuskan sebagai berikut :

Dimana:

MSE = nilai MSE, MAXi = nilai maksimum dari pixel citra yang digunakan. Semakin

rendah Nilai MSE maka akan semakin baik, dan semakin besar nilai PSNR maka

semakin baik kualitas citra steganografi. (Moenandar, Wirawan, & Setijadi, 2012)

2.11 Android

Android adalah sebuah sistem operasi untuk Smartphone dan Tablet.

Android dikembangkan oleh perusahaan-perusahaan yang tergabung dalam

sebuah konsorsium bernama Open Handset Alliance (OHA). OHA dipimpin oleh

Google dan didirikan bersama 34 perusahaan lainnya, dengan tujuan untuk

mengembangkan teknologi mobile device. Sekarang ini, anggota konsorsium

sudah berjumlah 84 perusahaan yang bergerak di berbagai bidang seperti

pembuat device, semikonduktor, pembuat aplikasi, komersialisasi, dan mobile

operator. (Syaputra, Aritonang, & Maulina, 2014)

Android merupakan sistem operasi yang bersifat open source (sumber

terbuka). Disebut open source karena source code (kode sumber) dari sistem

operasi Android dapat dilihat, diunduh, dan dimodifikasi secara bebas. Paradigma

open source ini memudahkan pengembang teknologi Android, karena semua

pihak yang tertarik dapat memberikan konstribusi, baik pada pengembangan

sistem operasi maupun aplikasi. (Syaputra, Aritonang, & Maulina, 2014)