An Implementation of Catmap-Rijndael (AES) Algorithm For Image Security (Case Study on A Software For Making Students Card At Universitas Jenderal Soedirman)

<jats:p>Abstract— The function of image encryption is to transform known have that meaning to images that cannot be read or irregular images in order to security. Storing the image data in local computer system will bring some risks on the image security.The aim of this research is to construct an image encryption system based on Catmap-Rijndael algorithm. The system is implemented on a software form making students card at Universitas Jenderal Soedirman. The result shows that the combination of Catmap-Rijndael algorithm on bitmap image 200x200 pixel by using 3 times repetition of the Catmap algorithm (with parameter a=1 and b=1) can overcome the problem of textured of the object that caused by base colour on the image and uniform histogram of the encrypted image in short time process.Keywords— Rijndael, AES, Catmap, image security, students card.</jats:p>

section_content: dengan proses entri data mahasiswa kemudian dilakukan pemotretan untuk mendapatkan citra dari mahasiswa tersebut, selanjutnya data citra tersebut disimpan untuk kemudian dicetak pada kartu tanda mahasiswa. Penyimpanan data citra pada komputer lokal dan bukan pada komputer server memungkinkan terjadinya celah keamanan terhadap penyalahgunaan data citra maupun penggantian terhadap citra seorang mahasiswa. 

Kegunaan dari pengacakan citra adalah untuk mengubah citra yang mempunyai arti ke bentuk citra yang tidak dapat dibaca atau citra yang tidak teratur dalam rangka meningkatkan keamanan [3]. Pada algoritma Catmap citra dipermutasi dan dipetakan berdasarkan suatu perhitungan tertentu. Algoritma Catmap hanya merubah posisi pixel dari citra asli, akan tetapi nilai dari pixel tidak diubah. Citra asli dapat didapatkan kembali melalui metode exhaustion, sehingga pengubahan nilai pixel dengan menggunakan algoritma lainnya diperlukan untuk meningkatkan keamanan citra. 

Algoritma Rijndael didesain oleh oleh Vincent Rijmen dan John Daemen asal Belgia. Algoritma ini mendukung berbagai kombinasi dari data dan kunci dari 128, 192 dan 256 bit. Biasanya Rijndael (AES) menggunakan panjang data 128 bit yang dibagi menjadi empat blok operasi dasar. Rijndael (AES) adalah algoritma blok tercepat terutama bagi implementasi pada perangkat keras. Algoritma Rijndael (AES) digunakan pada beberapa aplikasi yang membutuhkan kecepatan dalam pemrosesan seperti pada smart card, telepon seluler dan enkripsi gambar video. Mode operasi yang digunakan pada proses enkripsi dan dekripsi citra algoritma Rijndael adalah electronic codebook (ECB). Meskipun cipher block chaining (CBC) lebih aman akan tetapi CBC membutuhkan waktu proses yang lebih lama [1]. 

Berdasarkan latar belakang diatas, maka yang menjadi pembahasan utama dari penelitian ini adalah bagaimana mengimplementasi K algoritma Rijndael yang dikombinasikan dengan algoritma Catmap untuk keamanan citra pada perangkat lunak pembuatan kartu tanda mahasiswa Universitas Jenderal Soedirman, sehingga data citra hanya dapat dibaca oleh perangkat lunak yang ada dalam waktu yang relatif cepat.

section_content: Catmap diciptakan oleh Arnold, diberi nama demikian dikarenakan algoritma tersebut dibuat dengan percobaan sebuah citra wajah kucing. Ekspresi dari Arnold cat map ditunjukan pada persamaan berikut :

X n dan Y n adalah posisi dari pixel pada citra dengan ukuran N x N dan X n+1, Y n+1 adalah posisi setelah ditransformasi. A dan B adalah parameter sistem dan harus bernilai bilangan bulat positif dengan nilai determinannya adalah 1. 

Catmap adalah mapping satu ke satu, tiap titik dari matriks akan ditransformasikan ke titik lain secara unik. Kenyataannya Catmap adalah termasuk chaotic map. Posisi citra dapat diacak melalui iterasi atau pengulangan dari algoritma Catmap [3].
section_name: II. LANDASAN TEORI II.I ALGORITMA CATMAP

section_name: II.II ALGORITMA RIJNDAEL (AES)

section_content: Aplikasi kartu tanda mahasiswa adalah aplikasi yang digunakan untuk mengolah data citra (image) yang berasal dari peralatan webcam yang terhubung dengan komputer untuk kemudian data gambar diproses menggunakan algoritma Catmap dan Rijndael (AES). Pencetakan kartu tanda mahasiswa dilakukan berdasarkan informasi yang berasal dari ekstraksi sistem informasi akademik. 

Variabel-variabel yang digunakan meliputi citra (image), kunci user (user key) sedangkan output yang dihasilkan adalah citra (image) yang telah terenkripsi dan aman untuk disimpan pada komputer lokal. Sebagai pembatas program dirancang agar dapat berjalan pada sistem operasi Windows.
section_name: III. ANALISA DAN RANCANGAN SISTEM

section_content: Aplikasi KTM akan mengakses kamera dan melakukan pengambilan data informasi mahasiswa dengan menggunakan metode multitier client-server dari basis data yang berasal dari hasil ekstraksi system informasi akademik. Skema arsitektur sistem yang akan dibuat ditunjukkan pada Gambar 5. Nilai parameter di set a=1, b=1 serta pengacakan posisi pixel sebanyak 3 kali, hal ini mengacu pada percobaan pada bagian 4. 1 dimana pada pengacakan ke 3, objek citra sudah tidak dapat dikenali lagi. 8a 9b 1c 1a 28 ae d2 a6 ab f7 15 99 09 cf 4f 3c 01 1f f7 1b 29 b1 25 bd 82 46 30 24 8b 89 7f 18 a4 cd 5a 26 8d 7c 7f 9b 0f 3a 4f bf 84 b3 30 a7 cd c9 06 79 40 b5 79 e2 4f 8f 36 5d cb 3c 06 fa 2e a6 2b 66 6e 13 52 84 21 9c 64 d9 ea a0 62 23 de 0c 0d e1 b0 1f 5f 65 91 83 3b bc 7b 23 59 9f d8 c7 d6 c0 68 d8 89 a5 f9 5b b2 19 82 78 eb 86 24 2e 92 d3 4c f6 1b 76 b5 ad a9 6f 37 d5 42 e9 a7 02 8c 49 eb f4 97 3f 5e 59 3e 50 69 8c 7c b9 d8 12 da b0 33 e6 4d 8f 6d bf 73 df 04 33 0f 66 2d 64 e9 42 1e 82 a4 cd 73 3d d7 12 77 0e d8 74 8a 9b 1c 1a 28 ae d2 a6 ab f7 15 99 09 cf 4f 3c
section_name: III.I ARSITEKTUR SISTEM

section_content: Gambar 15 Skema keamanan citra yang digunakan
section_name: Gambar 5 Arsitektur sistem

section_content: Kombinasi algoritma Catmap-Rijndael (AES) dapat mengatasi terbentuknya pola atau siluet dari objek yang disebabkan karena adanya warna dasar citra yang terjadi pada enkripsi Rijndael dengan mode operasi ECB (electronic codebook), serta menyeragamkan bentuk histogram dari citra yang terenkripsi. 

Skema keamanan citra yang diterapkan pada perangkat lunak pembuatan kartu tanda mahasiswa universitas Jenderal Soedirman menggunakan algoritma Catmap-Rijndael (AES) dengan menggunakan pengacakan Catmap sebanyak 3 kali serta menset parameter a=1, b=1. 

Waktu yang digunakan untuk melakukan enkripsi dengan algoritma Catmap-Rijndael dengan pengacakan posisi pixel sebanyak 3 kali adalah 360 ms, sedangkan waktu dekripsinya adalah 3781 ms.
section_name: V. KESIMPULAN DAN SARAN

section_name: VI. DAFTAR PUSTAKA