OPEN ACCESS J. O F INISTA, V OL . 2, N O . 2, PP .054-060, M AY 2020 ISSN : 2622-8106 (ONLINE)
DOI: 10.20895/INISTA.V2I2
Journal of Informatics, Information System, Software Engineering and Applications
Desain Digital Right Management (DRM)

## Untuk Perangkat Lunak Berbasis Desktop Menggunakan Teknik Mutual Authentication
Yoso Adi Setyoko
Fakultas Informatika, Institut Teknologi Telkom Purwokerto Jalan D.I. Pandjaitan No. 128 Purwokerto
yoso@ittelkom-pwt.ac.id,
Accepted on 19-05-2020

## Abstrak
Software yang tergolong sebagai aplikasi desktop cukup rentan dari bentuk pembajakan. Pembajakan perangkat lunak di Indonesia untuk Microsoft Office terdapat 177480 salinan perangkat lunak. Selain itu Indonesia saat ini masih menduduki peringkat kedua pembajakan software di Asia Pasifik dengan skor 83 persen. Pembajakan terhadap software sangat mudah yaitu  dengan  cara  menduplikat  software  tersebut.  Untuk  menanggulangi  permasalahan  duplikasi  aplikasi  tersbut  maka dibutuhkan  mekanisme  perlindungan  data  yang  disebut  sebagai Digital  Right  Management (DRM).  Beberapa  pihak pembuat software telah menerapkan teknik-teknik DRM contohnya dengan menggunakan Public Key Infrasturktur (PKI), kemudian  dengan  teknik penggunaan  kode  lisensi,  serta  Attribute  Based  Access  Control  (ABAC).Sedangkan penelitian kami saat ini  melakukan pendekatan lain dalam pembuatan DRM yaitu menggunakan teknik rekayasa protokol jaringan yang    disebut  dengan  proses Mutual  Authenticataion atau  autentikasi  dua  arah.  Pada  tahun  2004  Philips  menerbitkan sebuah dokumen dan protokol yang digunakan untuk komunikasi smart card dan reader -nya. Protokol yang dibuat oleh Philips  di  dalamnya  menggunakan  teknik Mutual  Authentication .  Mutual  Authentication  merupkan  langkah  untuk melakukan  autentikasi  dua  belah  pihak  proses  inisialisasi  komunikasi.  Pada  penelitian  ini  penulis  mengadopsi  protokol tersebut untuk diterapkan sebagai DRM. Hasil penelitian kami dapat membuktikan secara sistematis bahwa protokol hasil adopsi  dan  modifikasi  tersebut  mampu  mengamankan  komunikasi  yang  dilakukan  antara client  (software) dan server menggunakan  analisis  ancaman  dan  upaya  pengamanan  protokol.  Celah  yang  dapat  ditanggulangi  melalui  protokol  ini adalah celah kebocoran kunci, celah kebocoran autentikasi, dan celah kebocoran pertukaran data.
Keywords: DRM, key diversification, mutual authentication, secure channel , protokol, Philips Semiconductor.

## I. PENDAHULUAN
S aat ini perangkat lunak yang berbasis desktop yang di- install langsung di komputer masih digunakan oleh beberapa  badan  usaha.  Salah  satu  keunggulan  perangkat  lunak desktop adalah  tidak  memerlukan  koneksi internet.  Perangkat  lunak  berbasis  desktop  saat  ini  umumnya  menggunakan  verifikasi serial  number yang dilakukan  sekali  menggunakan  koneksi  internet.  Contoh  aplikasi-aplikasi  tersebut  adalah  Microsoft  Office, AutoCad, Photoshop, Corel Draw yang saat ini masih sangat banyak digunakan oleh personal maupun badan usaha. Namun, keberadaanya saat ini luput terhadap perlindungan data. Banyak perangkat lunak yang dibajak berhasil dibajak oleh pengguna aplikasi itu sendiri. Menurut informasi yang diperoleh dari kabar24.bisnis.com menyatakan bahwa di Indonesia pada tahun 2006 terdapat 177480 salinan perangkat lunak Microsoft Office.
Kemudian di tahun 2020 Indonesia menduduki peringkat kedua pembajakan software di Asia Pasifik sebesar 83  persen  [8].  Oleh  karena  itu,  suatu  perangkat  lunak  membutuhkan  perlindungan  terhadap  pembajakan. Perlindungan terhadap pembajakan tersebut  dinamakan  dengan Digital Right Management (DRM). Menurut penelitian  [3]  DRM  dibagi  menjadi  4  pilar  yaitu encryption,  conditional  access,  copy  policy,  identification and  tracking .  Pilar encryption mencakup  teknik  mengenkripsi  konten  digital, conditional  access adalah pembuatan  kontrol  akses  ke  perangkat  lunak, copy  policy mencakup  pengaturan  terhadap  pengubahan  dan duplikasi data, sedangkan identification and tracking mencakup kontrol penyebaran penggunaan data digital. Beberapa  penelitian  terkait  mengenai  DRM  adalah  pemakaian Public  Key  Infrastructure (PKI)  untuk mekanisme autentikasi pengguna dengan pemilik perangkat lunak [1]. Penelitian ini melakukan perlindungan terhadap  perangkat  lunak  secara online .  Yang  dilakukan  oleh  penelitian  [1]  adalah  autentikasi  antara perangkat  lunak  dengan  server PKI  secara  online.  Kemudian  untuk  penelitian  kedua  juga  merancang  teknik autentikasi antara perangkat lunak yang dilakukan secara online . Penelitian kedua melakukan dua kali proses autentikasi online yaitu antara client dengan server autentikasi  serta antara client dengan server lisensi  pada channel televisi [2]. Penelitian selanjutnya yaitu penelitian [3] melakukan proses DRM dengan memanfaatkan access control yaitu dengan teknik Attribute Based Access Control (ABAC). ABAC adalah bagian dari teknik DRM  yang  melakukan  identifikasi  pengguna  perangkat  lunak  menggunakan  atribut  yang  dimiliki  oleh pengguna maupun atribut yang dimiliki oleh perangkat lunak, contoh : username, password, ip address , mac- address .  Sedangkan  menurut  Zhaofeng  DRM  dapat  ditinjau  dari  aspek  model,  teknologi  dan  aplikasi  [10]. Tiga  penelitian  pertama  peneletian  di  atas  di  dalamnya  terdapat  bagian  utama  dari  DRM  yaitu  teknik autentikasi.  Teknik  autentikasi  ini  yang  digunakan  untuk  melindungi  perangkat  lunak.  Selanjutnya  ada  juga penelitian  yang  melakukan  pengembangan  DRM  dengan  metode  Content  Decryption  Module  (CDM)[9]. CDM Oleh karena itu teknik autentikasi ini menjadi bagian yang dikembangkan pada penelitan kami.
Salah satu teknik autentikasi yang dapat kami jadikan rujukan adalah teknik mutual authentication yang dibuat  oleh Philips  Semiconductor [4].  Mutual  authentication  adalah  teknik  autentikasi  yang  dilakukan  oleh client dan server dimana keduanya saling memberikan challenge dan response . Teknik mutual authentication yang  dilakukan  oleh  Philips  semiconductor  termasuk  algoritma  yang  ringan.  Philips  semiconductor sebelumnya  menggunakan  algoritma  mutual  authentication  antara  perangkat smart  card dan  alat  pembaca smart  card .  Namun,  menurut  kami  teknik  autentikasi  yang  digunakan  oleh Philips  Semiconductor ini  dapat diadopsi sebagai alat autentikasi pada DRM perangkat lunak.
Penelitian  kami  adalah  pembuatan  DRM  perangkat  lunak  dengan  teknik access  control dan  teknik autentikasi.  Fungsionalitas  pertama  yang  dimiliki  oleh  DRM  yang  kami  buat  adalah mutual  authentication antar  perangkat  lunak  dengan  server.  Fungsionalitas  kedua  adalah  enkripsi  pesan  yang  dikirimkan  antara perangkat lunak dan server .

## II. TINJAUAN PUSTAKA
Digital  Right  Management  (DRM)  merupakan  upaya  perlindungan  perangkat  lunak  dari  sebuah pembajakan. Menurut penelitian [3] DRM dibagi menjadi 4 pilar yaitu:
a. Encryption adalah teknik mengenkripsi konten digital,
b. Conditional access adalah pembuatan kontrol akses ke perangkat lunak,
c. Copy policy mencakup pengaturan terhadap pengubahan dan duplikasi data,
d. Identification and tracking mencakup kontrol penyebaran penggunaan data digital.
Beberapa  penelitian  yang  kami  jadikan  rujukan  salah  satunya  adalah  yang  ditulis  oleh  Tian  [1].  Tian membuat DRM dengan memanfaatkan algoritma  kunci publik. Algoritma  kunci publik dimanfaatkan untuk melakukan  proses  autentikasi.  Tian  membuat  DRM  untuk  melindungi  akses  siaran  Televisi.  Tian mengenkripsi  konten    siaran  televisi.  Penelitian  berikutnya  adalah  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Haytham [2]. Haytham juga membuat  DRM untuk  melindungi  konten siaran televisi. Haytham melakukan  dua proses autentikasi  yaitu  autentikasi  untuk  pemilihan  chanel  televisi  dan  autentikasi  untuk  mendapatkan  konten televise.  Kemudian  penelitian  ketiga  adalah  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Ubaidillah.  Ubaidillah membuat
DRM dengan teknik Attribute Based Access Control (ABAC). Ubaidillah menggunakan banyak  atribut yang dimiliki oleh komputer maupun user perangkat lunak sebagai parameter perangkat lunak.
Tiga penelitian di atas menunjukkan bahwa DRM adalah hal yang sangat penting untuk melindungi akses maupun  data  yang  melekat  pada  perangkat  lunak.  Dapat  diambil  kesimpulan  bahwa  tiga  penelitian sebelumnya  menggunakan  teknik  autentikasi  dalam  DRM.  Dapat  disimpulkan  kembali  teknik  autentikasi merupakan bagian yang cukup  banyak digunakan  pada DRM.
Dengan melihat pentingnya teknik autentikasi pada DRM maka penulis mengambil teknik  autentikasi dari penelitian  yang  dilakukan  oleh  Yoso  [5].  Yoso  menerapkan    teknik  autentikasi  yang  dibuat  oleh  Philips Semiconductor. Teknik  autentikasi  yang dilakukan oleh Philips masih  digunakan hingga saat  ini yaitu pada smart card . Contoh smart card buatan Philips di Indonesia adalah E-KTP, kartu BPJS Kesehatan, kartu SIM mobil dan motor. Kartu-kartu di atas menggunakan algoritma muthual authentication buatan Philips pula. Beberapa  kelebihan  teknik  autentikasi  yang  dibuat    oleh  Philips  yaitu  sederhana    namun  mampu melakukan mutual authentication [4].  Keunggulan teknik mutual authentication yang dilakukan oleh Philips tidak  membutuhkan  algoritma    kunci  publik.  Karena  tidak  menggunakan  algoritma  kunci  publik  maka komputasi  yang  dilakukan  jauh    lebih  ringan.  Yoso  pernah  memanfaatkan  teknik mutual  authentication tersebut  pada  teknologi smart  card [5].  Perangkat  smart  card  yang  ada  di  Indonesia  saat  ini  kebanyakan menggunakan  protokol  komunikasi  buatan Philips  Semiconductor .  Oleh  karena  algoritma mutual authentication yang  dibuat  oleh  Philips  memenuhi  aspek  keamanan  autentikasi  sekaligus  ringan  maka algoritma ini akan diadopsi pada DRM. Bab berikutnya akan membahas algoritma mutal authentication yang dibuat oleh Philips.

## 1) Philips Mutual Authentication
Berikut  merupakan  algoritma  mutual  authentication  yang  dibuat  oleh  Philips  yang  diimplementasikan  pada smart card saat ini. Bahkan smart card yang digunakan di Indonesia sebagian besar menggunakan smart card buatan NXP dengan protokol buatan Philips Semiconductor.
Gambar 1. Algoritma Mutual Authentication oleh Philips Semiconductor.[4]
Sequence  Diagam  di  atas  adalah  proses  mutual  authentication  yang  dibuat  oleh  Philips  Semiconductor. Mutual  Authentication ini  sebelumnya  diimplementasikan  pada  smart  card  buatan  NXP  Semiconductor.
Berdasarkan  sequence  diagram  di  atas  Philips  memiliki  2  tahap  komunikasi  yaitu key  diversification dan mutual authentication . Protokol ini diterapkan pada smart card dan reader -nya.

## 2) Tiny Encryption Algorithm (TEA)
Tiny Encription Algoritma (TEA) merupakan algoritma enkripsi kunci simetris [6]. Algoritma ini merupakan algoritma  yang  sangat  ringan  jika  dibandingkan  dengan  algoritma  lain  seperti  AES,  DES.  Oleh  karena algoritma  ini  sangat  ringan  maka  kami  memilihnya  untu  diimplementasikan  pada  protokol  yang  kami  buat. Berbeda dengan penerapan protokol yang dilakukan ole Philips yang mana menggunakan algoritma DES.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Pada  bab  ini  akan  dibahas  bagaimana  penelitian  ini  akan  mengacu  pada  sebuah  metodologi.  Metodologi yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  mengacu  pada  desain  metodologi  ilmiah  untuk  riset  sistem  informasi yang  mencakup  enam  aktivitas  riset.  Metodologi  ilmiah  tersebut  dikenal  dengan  nama Design  Science Research  Methodology (DSRM)  untuk  riset  sistem  informasi  [7].  DSRM  terbagi  menjadi  tiga  tahap  yaitu problem identification, solution detail, dan evaluation . Dari tiga tahap tersebut kami sisipkan beberapa tahap agar  metodologi  yang  digunakan  lebir  terperinci.  Metodologi  yang  sudah  sering  dipakai  untuk  penelitian- penelitian  sejenis.  DSRM  untuk  sistem  informasi  memiliki  empat  kemungkinan  entri  poin  atau  inisiasi aktivitas riset, yaitu orientasi masalah, orientasi solusi atau tujuan, orientasi desain dan pengembangan, serta orientasi  pengguna atau konteks. Penelitian ini menggunakan entri  poin  yang diinisiasi  oleh orientasi  desain dan pengembangan.
Gambar 2. Metodologi Penelitian Design Science Research Methodology
1. Identifikasi Masalah
Pada tahap ini  dilakukan analisis masalah yang terjadi pada Digital Right Management (DRM). Masalah- masalah  tersebut  mencakup  melihat  karakteristik DRM beserta pilar-pilar yang ada pada DRM.
2. Penentuan Tujuan Penelitian
Pada  tahap  ini  penulis  menentukan  tujuan  penelitian.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  membangun  sistem DRM untuk perangkat lunak agar terlindung dari pembajakan.
3. Perancangan dan Pengembangan
Pada  tahap  ini  penulis  melakukan  perancangan  sistem  DRM.  DRM  dibangun  melekat  langsung  pada setiap perangkat lunak yang dibangun. DRM yang dibangun mengadopsi dan memodifikasi teknik mutual authentication milik Philips Semiconductor.
4. Demonstrasi dan Evaluasi
Pada tahap ini  penulis melakukan uji coba DRM yang telah dibangun. Penelitian  akan dievaluasi. Hasil evaluasi DRM akan menjadi bahan  penelitian selanjutnya.
5. Komunikasi
Pada tahap ini penulis melakukan publikasi penelitian. Melalui publikasi penelitian dapat menjadi bagian evaluasi.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian  ini  akan  mengadopsi  protokol  di  atas  untuk  dipasang  pada server dan client  desktop  apps . Berikut  rancangan  protokol  antara server dan client untuk  implementasi mutual  authentication .  Protokol komunikasi  di  atas  akan  diadopsi  untuk  diimplementasikan  pada  perangkat  server  dan  client  ( desktop application ). Berikut  rancangan protokol dalam hasil adopsi.
Gambar 3 Modifikasi Protokol Mutual Authentication Philips
Dari  sequence diagram  yang tertera di  atas dapat dieketahui bahwa fitur dan aspek keamanan  terbagi  dalam tiga tahap yaitu key diversification, mutual authentication, dan secure channel / secure data . Penjelasan tiga fase protokol komunikasi di atas adalah sebagai berikut.

## 1) Key Diversification
Key  Diversification  merupakan  sebuah  proses  menentukan  kunci  privat.  Dalam  scenario  komunikasi  di  sini kunci  privat  dibuat  oleh  dua server dan client .  Sehingga  dengan  proses  ini  maka  kedua  belah  pihak  akan memiliki  kunci  privat.  Pada  protokol  yang  ada  pada  Philips  sebelumnya  kunci  privat  ini  akan  dibangkitkan menggunakan  parameter  UID.  Perancangan  protokol  saat  ini  akan  menggunakan mac  address sebagai pengganti UID.  Mac address digunakan sebagai  bahan proses key diversification .  Mac address akan diambil dan diacak  sedemikian rupa sehingga akan membentuk  kunci  baru. Selain  menggunakan mac address kedua belah  pihak  juga  menggunakan secret  stored  key untuk  membangkitakan private  key .  Attacker  tidak  akan kecil kemungkinan untuk menemukan kunci dikarenakan attacker tidak mengetahui fungsi key diversification - nya. Perlu diketahui bahwa proses key diversification tidak melakukan pertukaran kunci. Ukuran kunci yang digunakan sebesar 128 bit. Berikut proses key diversification pada system yang kami buat. Dengan bahan ini maka setiap device yang menggunakan protokol ini akan memiliki kunci yang berbeda.
2) Mutual Authentication
Mutual  authentication  adalah  proses  autentikasi  dua  arah.  Untuk  perancangan  protokol  yang  dibuat  saat  ini mutual  authentication  akan  dilakukan  oleh  client  dan  server. Client autentikasi  ke  server  begitu  juga sebaliknya server melakukan autentiasi juga ke client . Dengan adanya fungsi ini maka client dan server tidak akan  dapat  melakukan  transaksi  dengan  sembarang device .  Setelah  key  diversification  selesai  maka  proses selanjutnya adalah mutual authentication. Client dan server masing-masing saling memberikan challenge dan response. Proses mutual autentikasi yang kami buat melibatkan fungsi enkripsi dan dekripsi. Algoritma yang digunakan adalah algoritma TEA.
3) Secure Channel
Setelah  proses  mutual  authentication  berhasil  dilakukan  maka  proses  selanjutnya  adalah  pembuatan  saluran pertukaran  data  yang  aman.  Komunikasi  yang    aman  dapat  dibuat  dengan  memanfaatkan  kunci  privat  yang dibuat pada tahap sebelumnya. Pada bagian  ini client dan server sudah dapat bertukar data terenkripsi antara client dan server.
Selanjutnya pada  bagian ini  kami akan menyajikan hasil penelitian. Hasil penelitian kami adalah validasi skenario  protokol.  Perancangan  komunikasi  antara  client  dan  server  dibuat  menggunakan  pemrograman socket. Dengan pemrograman socket ini maka client dan server akan menggunakan nomor port tertentu untuk komunikasi. Algoritma yang  digunakan pada penelitian ini adalah TEA.

## A. Analisis Ancaman dan Upaya Pengamanan
Dengan adanya tiga fase proses komunikasi maka berikut kami sajikan objektif keamanan yang disediakan oleh  system.  Kami  menyajikan  tabel  analisis  celah  keamanan  yang  kemungkinan  teradi  pada  sistem  yang kami buat sebagai berikut.
Tabel 1. Daftar Celah dan Pengamanan Celah Keamanan Celah Kunci Bocor Celah User Akses Celah Pesan Bocor Penanggulangan Dapat ditanggulangi dengan fungsing key Dapat ditanggulangi dengan mutual authentication Dapat ditanggulangi dengan secure channel dalam pertukaran data.
diversification Pilar DRM Pilar Identification and Tracking Pilar Conditional Access Pilar Encryption
Tabel  di atas menunjukkan bahwa ada tiga celah keamanan yang mungkin terjadi antara client dan server yaitu  celah  kunci  bocor,  celah  user  akses,  dan  celah  pesan  bocor.  Pada  protokol  yang  kami  buat  tiga  celah tersebut  sudah  kami  tanggulangi.  Protokol  keamanan  yang  kami  buat  adalah  hasil  modifikasi  dari  protokol yang  dibuat  oleh  Philips.  Hal  ini  dapat  diketahui  dari sequence  diagram yang  kami  buat.  Begitu  juga implemantasi  yang  kami  lakukan  tidak  menggunakan  smart  card  namun  dimanfaatkan  pada  komunikasi client-server .

## V. K ESIMPULAN
Kesimpulan dari penelitian ini adalah perancangan protokol keamanan yang dibuat dapat dibutktikan secara matematis dan sistematis dapat melindungi komunikasi antara client dan server . Dari hasil analisis keamanan menunjukkan  ada  tiga  potensi  celah  dan  ancaman  keamanan  yaitu  celah  kebocoran  kunci,  celah  kebocoran autentikasi,  serta  kebocoran  pertukaran  data.  Penulis  berhasil  menyusun  sedemikian  rupa  protokol  sehingga dapat  menanggulangi  tiga  celah  keamanan  tersebut.  Tiga  teknik  penanggulangan  tersebut  adalah  teknik  key diversification, teknik mutual authentication , dan teknik secure channel . Ketiga fungi tahap protokol tersebut masuk ke dalam DRM untuk pilar identification and tracking , conditional access , dan encryption . Kelanjutan dari penelitian ini adalah pengujian availability dan dan performansi protokol.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Sumit  Goswami,  Sudip  Misra,  and  Mukesh Mukesh,  “A  replay  attack  resilient  system  for  PKI  based authentication  in challenge- response  mode  for  online  application”,  3rd  International  Conference  on  Eco-friendly  Computing  and  Communication  Systems. IEEE, (2014).
[2] Haytham Al-Feel, “Semantic-Based Digital Rights Management System for TV Broadcasting”, IEEE. (2015).
[3] Ubaidillah, “Digital Rights Management with ABAC Implementation To Improve Enterprise Document Protection”, IEEE, (2014)
[4] Philips  Semiconductor,  mifare  DESFire  Contactless  Multi-Application  IC  with  DES  and  3DES  Security  MF3  IC  D40.  Philips. (2004)
[5] Yoso Adi Setyoko, “ Security Protection Profile on Smart Card System Using ISO 15408 Case Study: Indonesia Health Insurance Agency ”, Sixth International Conference on ICT(ICoICT), IEEE, (2018).
[6] Derek Williams. “The Tiny Encryption Algorithm (TEA)”. Columbus State University. (2008)
[7] Philipp Offermann. Olga Levina. Marten Schönherr. Udo Bub. “Outline of a Design Science Research Process”. Conference Paper. ResearchGate. (2009)
[8] https://kabar24.bisnis.com/read/20200103/16/1186527/indonesia-dan-pembajakan-perangkat-lunak. Diakses pada 18 Mei 2020.
[9] Stefan  Pham,  Stefan  Arbanowski,  Stefan  Kaiser.  “An  Open  Source  Open  Decryption  Module  to  improve  DRM  Integration  with HTML5 platforms”. International Symposium on Multimedia. IEEE. 2015.
[10] Zhaofeng Ma. “Digital Rights Management: Model, Technology and Application”. China Communications (Volume: 14, Issue: 6, 2017). IEEE. 2017.