## Journal of Applied Informatics and Computing (JAIC)
Vol.8, No.1, July 2024, pp. 86~90 e-ISSN: 2548-6861

## Text Insertion and Encryption Using The Bit-Swapping Method in Digital Images
Kiswara Agung Santoso 1 *, Muhammad Fahmil Fakih 2 *, Ahmad Kamsyakawuni 3 * * Jurusan Matematika, Fakultas MIPA, Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37 Jember 68121, Indonesia kiswara.fmipa@unej.ac.id 1 , 201810101053@mail.unej.ac.id 2 , kamsyakawuni.fmipa@unej.ac.id 3 Article Info ABSTRACT Article history: Received 2024-03-21 Revised 2024-05-29 Accepted 2024-05-31
Communication is an essential aspect of everyday life, involving the transmission of information  through  various  media.  Technological  advances  have  made communication  easier  but  have  also  increased  privacy  and  data  security  risks. Several efforts are  made to  maintain the security of digital  information, including coding information (cryptography) and hiding information (steganography). In this article, the author secures information through a combination of cryptography and steganography. To secure text data, we encrypt by exchanging bits between adjacent characters. Subsequently, the encrypted text is hidden within an image. The security analysis  results  show  the  successful  reconstruction  of  the  message  from  the  stego image and the successful restoration of the message to its original form. The use of the bit swapping method in the text message encryption process has been proven to enhance  the  security  level  of  the  ciphertext,  as  indicated  by  the  lower  TPK calculation  value  of  0.33  compared  to  the  TPK  value  in  previous  studies. Additionally, embedding the ciphertext into digital images has been demonstrated to further  increase  the  security  level  of  the  message,  evidenced  by  the  NPCR calculation value of 0.0000109% and the UACI calculation value of 0.000000555%. These very small values indicate no significant changes.
Keyword:
Communication, Security, Cryptography, Steganography, Bit swapping.
This is an open access article under the CC–BY-SA license.

## I. P ENDAHULUAN
Dalam  kehidupan  sehari-hari,  interaksi  antarindividu  tak dapat  terhindarkan.  Dari  obrolan  santai  hingga  percakapan mendalam, setiap komunikasi menjadi lebih hidup ketika kita dapat  menyampaikan  gagasan  dengan  cara  yang  penuh warna.  Komunikasi  itu  sendiri  adalah  suatu  proses penyampaian  informasi,  baik  melalui  kata-kata  maupun media  lain  seperti  teks,  audio,  foto  dan  video.  Komunikasi terjadi  secara  terus-menerus  untuk  bertukar  informasi,  yang bisa  berupa  pesan  umum  atau  informasi  rahasia  yang  perlu dijaga  kerahasiannya.  Selain  menggunakan  media  tertulis atau  lisan,  komunikasi  juga  dapat  terjadi  melalui  ekspresi tubuh, penampilan personal, dan elemen-elemen sekitar yang menggambarkan suatu pesan atau media komunikasi [1].
Semakin  berkembangnya  teknologi  telah  membuat komunikasi menjadi lebih mudah, namun juga meningkatkan kerentanan terhadap pelanggaran privasi dan keamanan data. Perlindungan  keamanan  data  menjadi  sangat  penting  untuk
mencegah akses oleh pihak yang tidak berwenang, yang dapat merugikan  pengirim  dan  penerima  pesan.  Salah  satu  cara yang efektif  untuk  menjaga kerahasiaan data adalah dengan menerapkan  proses  kriptografi  dan  steganografi,  kriptografi telah menjadi komponen integral dalam menjaga privasi dan keamanan  informasi  di  dunia  digital  saat  ini.  Kriptografi adalah  ilmu  yang  mempelajari  teknik-teknik  untuk mengamankan komunikasi dengan cara  mengenkripsi pesan dan  kemudian  mendekripsinya  di  pihak  penerima.  Melalui proses enkripsi dan dekripsi, pesan dapat disampaikan dengan a man sehingga hanya pihak yang memiliki kunci yang dapat membaca  isinya  [2].  Beberapa  penelitian  yang  melakukan pertukaran bit untuk menyembunyikan informasi baik berupa teks  maupun  image  kedalam  image  lain  [3].  Kemudian melakukan  pertukaran  bit  untuk  mengkodekan  image, Adapun bit yang diturkarkan menggunakan transposisi cipher [4].  Lalu  menyisipkan  pesan  terenkripsi  menggunakan algoritma  Caesar  cipher,  Dimana  bit  yang  ditukarkan merupakan pergeseran dari kunci [5]. Selain itu
menyembunykan  teks  kedalam  image,  dimana  posisi  teks disembunyikan  menurut  aturan  aljabar  max-plus  [6].  Dan menganalisa bit piksel pada image untuk mengetahui apakah terdapat perubahan signifikan diantara piksel tetangganya [7]. Lalu melakukan pertukaran bit untuk enkripsi dari pesan teks dan  petukaran  bit  LSB  untuk  menyembunyikan  kedalam image.  Pebedaannya  pada  artikel  ini  system  konversi bilangan biner mengacu pada seven segment display [8]. Jika dilihat  dari  beberapa  penelitian  sebelumnya,  metode  bit swaping  umumnya  digunakan  pada  steganografi  yaitu menyembunyikan  teks  kedalam  image  atau  mengkodekan image agar tidak dapat diinterpretasikan.
Pada artikel kali ini penulis akan menggunakan metode bit swaping untuk mengkodekan teks, dimana dalam pengkodeannya,  tiap  karakter  dalam  plainteks  dibuat  saling berhubungan  satu  dengan  yang  lainnya  sehingga  perubahan salah satu karakter akan mempengaruhi karakter lainnya dan inilah yang merupakan novelty dari penelitian ini. Setelah itu bit swaping diterapkan lagi pada cipherteks hasil pengkodean dengan  piksel  dari  image  guna  menyembunyikan  ciphertext kedalam image.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Pada  penelitian  ini  menggunakan  data  berupa  pesan  teks yang akan dienkripsi dengan metode bit swapping . Selain itu juga menggunakan data berupa citra RGB seperti  Gambar a sebagai  citra  penampung  (cover)  dan  Gambar  b  citra  kunci dengan format jpg.
(a)

## (b)
Gambar 1. (a) Citra RGB buah (b) Citra RGB Lena
Penerapan aplikasi ini melibatkan dua langkah utama yang menggabungkan  proses  kriptografi  dan  steganografi  [2]. Proses kriptografi terdiri dari enkripsi dan dekripsi pesan teks, sedangkan steganografi melibatkan penyisipan dan ekstraksi pesan  teks  pada  citra.  Langkah-langkah  implementasinya sebagai berikut:

## A. Tahap Enkripsi dan Penyisipan Pesan
Proses  enkripsi  pesan  menggunakan  algoritma bit swapping dan  proses  penyisipan  pesan  pada  citra menggunakan algoritma Least Siginificant Bit [9-11] . Tahap ini  dibagi  menjadi  dua  proses  yaitu,  Proses  enkripsi  dan proses  penyisipan  pesan. Langkah  dalam  enkripsi  adalah sebagai berikut:
1) Input teks asli (Plainteks) yang akan dienkripsi.
2) Setiap  karakter  plainteks  direpresentasi  biner  dengan panjang 8 bit (ASCII).
3) Tukar  bit  5-8  karakter  pertama  dengan  bit  1-4  dari karakter  kedua.  kemudian  tukar  bit  5-8  dari  karakter kedua  dengan  bit  1-4  dari  karakter  berikutnya  sesuai
dengan ilustrasi pada Gambar 2. (Perlu diketahui bahwa dalam  teori  bilangan  urutan  bit  selalu  dimulai  dari kanan).
4) Ulangi Langkah 3 hingga semua karakter terkodekan.

## Gambar 2. Proses enkripsi
5) Hasil akhir adalah cipherteks dalam bentuk biner.
Setelah proses enkripsi selesai dilanjut proses penyisipan pesan, langkah dalam penyisipan sebagai berikut:
1) Input:  Citra  cover  (tempat  pesan  akan  disisipkan)  dan citra  kunci  (digunakan  untuk  proses  enkripsi  dan dekripsi), dan cipherteks.
2) Tukar bit 1-4  piksel (1,1) dari layer red pada citra cover dengan bit  5-8 dari  karakter pertama cipherteks
3) Tukar  bit  1-4    piksel  (1,1)  dari layer green pada  citra cover dengan bit  1-4 dari  karakter pertama cipherteks.
4) Ulangi langkah 2 dan 3 untuk menukarkan bit cipherteks karakter kedua dengan piksel (1,2)  sesuai ilustrasi pada Gambar . Begitu  seterusnya hingga  semua  karakter cipherteks disembunyikan dalam cover image

## Gambar 3. Proses penyisipan
5) Konversi citra kunci menjadi grayscale
 Ganti  nilai  piksel(1,1)  layer blue dari  citra  cover dengan rerata nilai piksel citra kunci yang telah diubah menjadi grayscale.
 Ganti  nilai  piksel  (1,2)  layer blue dari  citra  cover dengan  jumlah  karakter  cipherteks.  Hal  ini  berguna untuk  mengetahui  berapa  jumlah  piksel  yang  harus diekstraksi saat proses dekripsi
88

## B. Tahap Ekstraksi Pesan dan Tahap Dekripsi
Tahap  ekstraksi  pesan  dan  dekripsi  merupakan  langkah kritis  untuk  mengembalikan  pesan  teks  ke  bentuk  semula setelah melalui proses enkripsi dan penyisipan [12-16]. Tahap ini  dibagi  menjadi  dua  proses  yaitu,  proses  ekstraksi  dan dekripsi pesan. Langkah dalam ekstraksi sebagai berikut.
1) Input: Citra stego yang berisi pesan terenkripsi dan citra kunci yang digunakan untuk proses otentikasi
2) Konversi citra kunci menjadi grayscale
3) Lakukan  verifikasi  apakah  nilai  piksel(1,1)  layer blue dari citra cover sama dengan rerata nilai piksel citra kunci yang  telah  dikonversi  menjadi  grayscale. Jika  bernilai sama maka proses berlanjut, sedangkan bila tidak maka proses akan dihentikan.
4) Gabungkan  bit  1-4  piksel(1,1)  layer red dengan  bit  1-4 piksel(1,1)  layer  green  sesuai  ilustrasi  pada  Gambar  . Hasil penggabungan  ini akan  menjadi karakter pertama cipherteks
5) Ulangi  Langkah  4  untuk  posisi  piksel  selanjutnya sebanyak  jumlah  karakter  cipherteks.  Adapun  jumlah karakter  cipherteks  sama  dengan  nilai  piksel(1,2)  layer blue citra cover.

## Gambar 4. Proses ekstraksi
Setelah proses ekstraksi selesai, dilanjutkan dengan proses dekripsi pesan. Langkah dalam dekripsi sebagai berikut:
1) Lakukan  pertukaran  bit  seperti  pada  proses  enkripsi, yaitu bit 5-8 karakter pertama ditukar dengan bit 1-4 dari karakter kedua.
2) Lakukan  pertukaran  bit  5-8  karakter  kedua  ditukar dengan bit 1-4 dari karakter ketiga.
3) Ulangi  Langkah  1  dan  2  hingga  semua  karakter  dapat didekripsi
4) Rekonstruksi Plainteks: mengubah setiap 8 bit yang telah mengalami  pertukaran  ke  dalam  bentuk  karakter menggunakan tabel ASCII.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Penelitian ini dibagi menjadi 2 tahapan utama yaitu.

## A. Proses Enkripsi dan Penyisipan
Berdasarkan  urauian  sebelumnya,  langkah-langkah dalam proses ini adalah sebagai berikut.
1) Menginput pesan rahasia. Misalkan:

## matematika
2) Setiap  karakter  plainteks  direpresentasikan  biner dengan  panjang  8  bit,  kemudian  lanjutkan  proses enkripsi dengan metode bit swapping
T ABEL 1
P ROSES ENKRIPSI
Karakter Sebelum Enkripsi Setelah Enkripsi m 0110 1101 00011101 a 0110 0001 01000110 t 0111 0100 01010110 e 0110 0101 11010111 m 0110 1101 00010110 a 0110 0001 01000110 t 0111 0100 10010110 i 0110 1001 10110111 k 0110 1011 00010110 a 0110 0001 01100110
3) Cipherteks  yang  dihasilkan  dalam  bentuk  biner selanjutnya disisipkan pada Gambar a dengan ukuran 683x1024x3  pixel  dan  citra  kunci  pada  Gambar  b dengan ukuran 256x256x3 pixel dengan rata-rata nilai pixel adalah 180 untuk layer red, 99 untuk layer green, dan 105 untuk layer blue. Sebagai contoh ambil 1x11 pixel citra penampung seperti berikut.

## Nilai RGB 1x11 pixel citra penampung
R 55 79 80 74 97 119 138 158 180 120 112 G 78 101 97 88 106 128 143 162 180 116 106
B 0 19 17 0 1 3 0 7 30 0 0
4) Ganti nilai RGB pada baris dan kolom pertama dengan nilai  rata  rata  dari  citra  kunci.  Dilanjutkan  dengan proses penyisipan pada Tabel 2.
T ABEL 2 R EPRESENTASI BINER CITRA PADA PROSES PENYISIPAN
Sebelum Penyisipan Teks Setelah Penyisipan Layer Red Layer Green Layer Red Layer Green 01001111 01100101 00011101 0100 0001 0110 1101 01010000 01100001 01000110 0101 0100 0110 0110 01001010 01011000 01010110 0100 0101 0101 0110 01100001 01101010 11010111 0110 1101 0110 0111 01110111 10000000 00010110 0111 0001 1000 0110 10001010 10001111 01000110 1000 0100 1000 0110 10011110 10100010 10010110 1001 1001 1010 0110 10110100 10110100 10110111 1011 1011 1011 0111 01111000 01110100 00010110 0111 0001 0111 0110 01110000 01101010 01100110 0111 0110 0110 0110
5) Dari  proses  penyisipan  diperoleh  citra  stego  dengan nilai desimal seperti berikut.
e-ISSN: 2548-6861
Text Insertion and Encryption Using The Bit-Swapping Method in Digital Images (Kiswara Santoso, Muhammad Fahmil Fakih, Ahmad Kamsyakawuni)
Nilai RGB 1x11 pixel citra stego R 18 0 65 84 6 9 10 9 11 3 13 2 15 3 18 7 11 3 11
8
G 99 10 9 10 2 8 6 10 3 13 4 13 4 16 6 18 3 11 8 10 2 B 10 5 19 17 0 1 3 0 7 30 0 0
Gambar 5. Tampilan GUI setelah proses enkripsi dan penyisipan
Tampilan  program  setelah  dilakukan  proses  seperti  pada Gambar  5. Proses  enkripsi  dan  penyisipan  dimulai  dengan menginput pesan ke kolom plainteks, kemudian klik tombol enkripsi untuk melakukan proses enkripsi dan menampilkan cipherteks.  Selanjutnya  menginputkan  citra  penampung  dan citra kunci dengan klik tombol pilih gambar dan pilih kunci, dilanjutkan  dengan  klik  tombol  sembunyikan  untuk melakukan  proses  penyisipan  dan  menampilkan  citra  stego yang kemudian dapat di simpan dengan klik tombol simpan.

## B. Proses Ekstraksi dan Dekripsi
Berdasarkan  uraian  sebelumnya,  langkah-langkah  dalam proses ini adalah sebagai berikut.
1) Proses  ini  sama  dengan  proses  enkripsi  dan penyisipan.  Pertama  menginput  citra  stego  dan  citra kunci,  kemudian  dicek  apakah  nilai  dari  baris  dan kolom pertama citra stego sama dengan nilai rata rata RGB dari citra kunci.
T ABEL 3
N ILAI BINER DARI CITRA STEGO Layer Red Layer Green 0100 0001 0110 1101 0101 0100 0110 0110 0100 0101 0101 0110 0110 1101 0110 0111 0111 0001 1000 0110 1000 0100 1000 0110 1001 1001 1010 0110 1011 1011 1011 0111 0111 0001 0111 0110 0111 0110 0110 0110
Dari proses ekstraksi diperoleh hasil yaitu
00011101 01000110 01010110 11010111 00010110 01000110 10010110 10110111 00010110 01100110
2) Selanjutnya  dilakukan  proses  dekripsi  menggunakan metode bit  swapping yang  menghasilkan  nilai  biner berikut.
01101101 01100001 01110100 01100101 01101101
01100001 01110100 01101001 01101011 01100001
Dari nilai biner diatas diperoleh hasil dekripsi yaitu.

## matematika

## Gambar 6. Tampilan GUI setelah proses ekstrak dan dekripsi
Tampilan  program  setelah  dilakukan  proses  seperti  pada Gambar  6.  Proses  ekstraksi  dan  dekripsi  dimulai  dengan menginput citra stego dan citra kunci dengan klik tombol pilih gambar dan pilih kunci, kemudian klik tombol ekstrak untuk melakukan  proses  ekstraksi  pesan  dan  menampilkan  pesan tersebut  pada  kolom  teks  stego.  Selanjutnya  klik  tombol dekripsi  untuk  mengembalikan  pesan  stego  menjadi  pesan rahasia dan menampilkan pesan tersebut pada kolom hasil.

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan,  diperoleh kesimpulan  sebagai  berikut.  Penggunaan  metode  bit swapping  dalam  proses  enkripsi  pesan  teks  terbukti meningkatkan  tingkat  keamanan  cipherteks,  karena  nilai perhitungan TPK yang lebih rendah, yaitu 0,33, dibandingkan dengan  nilai  TPK  pada  penelitian  sebelumnya.  Selain  itu, penyisipan  cipherteks  ke  dalam  citra  digital  terbukti menambahkan  tingkat  keamanan  pesan,  dibuktikan  dengan nilai  perhitungan  NPCR  sebesar  0,0000109%  dan  nilai perhitungan  UACI  sebesar  0,000000555%.  Nilai-nilai  ini sangat kecil, yang menandakan tidak adanya perubahan yang signifikan.
90
D AFTAR P USTAKA [1] E. Setyaningsih, Kriptografi dan Implementasinya Menggunakan Matlab , 1 ed., vol. 1. Andi Yogyakarta, 2015.
[2] R.  Munir,  “Kriptografi  /  Rinaldi  Munir  |  OPAC  Perpustakaan Nasional RI.,” Book. Diakses: 7 Agustus 2023. [Daring]. Tersedia pada: https://opac.perpusnas.go.id/DetailOpac.aspx?id=1240782#
[3] K.  A.  Santoso,  Fatmawati,  dan  H.  Suprajitno,  “On  Max-Plus Algebra and Its Application on Image Steganography,” Scientific
World Journal , vol. 2018, 2018, doi: 10.1155/2018/6718653.
[4] K. Agung, Fatmawati, dan H. Suprajitno, “Image encryption based on  pixel  bit  modification,” J  Phys  Conf  Ser ,  vol.  1008,  hlm. 012016, Apr 2018, doi: 10.1088/1742-6596/1008/1/012016.
[5] J.  Sekip,  S.  Sikambing,  dan  N.  Sumatera,  “Penyisipan  Pesan Dengan  Algoritma  Pixel  Value  Differencing  Dengan  Algoritma Caesar Cipher Pada Proses Steganografi,” vol. V, no. 1, hlm. 6–11, 2016.
[6] K. A. Santoso, A. Kamsyakawuni, dan A. Riski, “Hiding the Text into An Image by Max-Plus Algebra,” dalam Proceedings - 2019 International  Conference  on  Computer  Science,  Information Technology, and Electrical Engineering, ICOMITEE 2019 , 2019. doi: 10.1109/ICOMITEE.2019.8921210.
[7] A.  L.  Tungadi  dan  E.  A.  Lisangan,  “Kajian  Penerapan  Semi- Automated Evaluation Based on Similarity pada Investigasi Digital Image Forensics,” vol. 1, no. 2, hlm. 7–12, 2016.
[8] K. A. Santoso, A. Pradjaningsih, dan E. Delenia, “Pengaman Teks dengan  Kombinasi  Metode  &lt;i&gt;Electronic  Code  Book &lt;/i&gt;(ECB) dan Kode &lt;i&gt;Seven Segment Display&lt;/i&gt;,” Jurnal  Teknologi  Informasi  dan  Ilmu
Komputer ,  vol.  11,  no.  1,  hlm.  85–94,  Feb  2024,  doi: 10.25126/jtiik.20241117448.
[9] T. Musri dan A. Pradana, “Perancangan Enkripsi Keamanan Data Menggunakan  Metode  Least  Significant  Bit  Dengan  Teknik Modifikasi  Random  Data  Encrypt  Algorithm  Untuk  Audio Steganography,” Jurnal:  Elektrika  Borneo  (JEB) ,  vol.  6,  no.  2, hlm. 48–53, 2020.
[10] A.  A.  Wahyudi,  “Implementasi  Steganografi  Berkas  File  Mp3 Menggunakan Metode LSB (Least Significant Bit) Pada Perangkat
Mobile  Android,”  Universitas  Islam  Negara  Sunan  Kalijaga,
Yogyakarta, 2014.
[11] D.  E.  Kurniawan  and  N.  Narupi,  “Teknik  Penyembunyian  Data Menggunakan  Kombinasi  Kriptografi  Rijndael  dan  Steganografi Least  Significant  Bit  (LSB),”  Jurnal  Teknik  Informatika  dan Sistem  Informasi,  vol.  2,  no.  3,  Art.  no.  3,  Dec.  2016,  doi:
10.28932/jutisi.v2i3.630. [12] Kiswara Santoso, Syarif Hidayatulloh, dan Ahmad Kamsyakawuni,  “Image  Security  System  Using  Playfair  Cipher and  Modification  of  Electronic  Code  Book  (ECB)  Algorithm,” REFILKOM :  Journal  of  Technology  and  Information  Systems , vol.  1,  no.  1,  hlm.  12–20,  Jul  2023,  Diakses:  27  Oktober  2023. [Daring].
Tersedia pada:
https://ejournal.katersipublisher.com/index.php/REFILKOM/artic le/view/11
[13] K.  A.  Santoso,  R.  A.  Sukmawati,  dan  A.  Pradjaningsih,  “Image security development using 3D playfair cipher combination and bit shift,”  dalam AIP  Conference  Proceeding ,  Djogyakarta:  AIP Conference  Proceedings  ,  Mar  2022,  hlm.  020013.  doi: 10.1063/5.0079220.
[14] K.  Santoso,  F.  Fatmawati,  dan  S.  Herry,  “Image  Encryption Technique  Based  on  Pixel  Exchange  and  XOR  Operation,” International  Basic  Science ,  vol.  01,  no.  1,  hlm.  286–288,  Agu 2017.
[15] L.  Andriani,  R.  Rihartanto,  dan  A.  B.  W.  Putra,  “Optimasi Vigenere  Cipher  Menggunakan  Bitswap  dan  Transposisi  Acak pada  Citra  RGB,” Techno.Com ,  vol.  19,  no.  2,  2020,  doi: 10.33633/tc.v19i2.3322.
[16] K. Agung Santoso, A. Tanto Wiraga, A. Riski, J. Matematika, F. Mipa,  dan  U.  Jember,  “Penyembunyian  Pesan  Terenkripsi  pada Citra  menggunakan  Algoritma  LSB  dan  Transposisi  Kolom,” 2022.
[Daring]. Tersedia pada: http://jurnal.polibatam.ac.id/index.php/JAIC