IMPLEMENTASI TEKNIK KRIPTOGRAFI VISUAL PADA CITRA KEABUAN DAN BERWARNA UNTUK AUTENTIKASI PENGGUNA PADA TRANSAKSI ONLINE
S. I Pella 1 , Hendro F J Lami 2
1,2, Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana Jln.Adisucipto - Penfui, Telp. 0380-881597, Fax. 0380-881557
Email: s.i.pella@gmail.com 1 Email: h.lami@staf.undana.ac.id 2 Info Artikel ABSTRACT Histori Artikel: Diterima Sep 03, 2021 Direvisi Okt 05, 2021 Disetujui Okt 22, 2021
Visual cryptography (VC) technique encodes an image into two or more shares that appear  random  in  human  eyes.  In  the  decryption  section,  the  pixels  in  the  shared images are combined to obtain the information contained in the original image. This study  applies  visual  cryptographic  techniques  to  grayscale  and  colour  images  for user  authentication  in  online  transactions  using  the  VC2,2  scheme.  The  server computer encodes the CAPTCHA image into two shared images that are sent to the user  through  different  channels  or  applications.  To  authenticate  himself,  the  user performs  an  XOR  operation  on  both  share  images,  identifies  the  information contained in the CAPTCHA and sends it to the server. In encryption test, histogram of the share image has a different pattern from the original image. The description test  shows  the  decrypted  image  in  this  study  visually  has a  better quality  than  the binary image has better quality than binary images.
Keywords:  Visual Cryptography, Authentication, Gray Image, Colour Image

## ABSTRAK
Teknik  kriptografi  visual  (VC)  mengkodekan  sebuah  citra  kedalam  citra  dua  atau lebih  share  yang  terlihat  acak  dalam  penglihatan  manusia.  Pada  bagian  dekripsi pixel  pada  citra  share  digabungkan untuk  mendapatkan  informasi  yang  ada pada citra  asli.  Penelitian  ini  menerapkan  teknik  visual  kriptografi  pada  citra  keabuan dan  berwarna  untuk  autentikasi  pengguna  pada  transaksi  online  menggunakan skema VC2,2. Komputer server mengkodekan citra CAPTCHA gambar kedalam dua citra share yang dikirimkan ke pengguna melalui kanal atau aplikasi yang bereda. Untuk mengautentikasi dirinya, pengguna melakukan operasi XOR terhadap kedua citra  share,  mengidentifikasi  informasi  yang  terkandung  dalam  CAPTCHA    dan mengirimkannya  ke  server.  Pengujian  hasil  enkripsi  menunjukkan  histogram  citra share  mempunyai  pola  yang  berbeda  dengan  citra  asli.  Pengujian  deskripsi menunjukkan  citra  hasil  dekripsi  pada  penelitian  ini    secara  visual  mempunyai kualitas yang lebih baik dari citra biner.
Kata Kunci: Visual Kriptografi, Autentikasi, Citra Keabuan, Citra Berwarna

## Penulis Korespondensi:
S. I Pella Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana, Jl. Adisucipto Penfui - Kupang. Email: s.i.pella@gmail.com

## 3.1.PENDAHULUAN
Kriptografi  visual  merupakan  teknik  kriptografi untuk enkripsi citra yang menggunakan penglihatan  manusia  untuk  proses  dekripsinya.
Citra  asli  dienkripsikan  kedalam  beberapa  citra baru  ( share )  melalui  penambahan  noise  dengan pola  tertentu  sehingga  setiap share terlihat  acak. Secara tradisional, proses dekripsi pada kriptografi  visual  dilakukan  dengan  mencetak
citra share pada kertas transparan dan menumpuk citra share [1].  Pada  perkembangannya,  proses dekripsi  bisa  dilakukan  dengan  operasi  logika XOR atau AND menggunakan program komputer. Model awal kriptografi visual menggunakan citra biner (hitam putih) [1]. Pengembangan algoritma visual kriptografi, memungkinkan enkripsi untuk citra keabuan[2] dan warna[3, 4].
Penerapan kriptografi visual untuk telah dilakukan pada  berbagai  bidang  seperti watermarking , sistem anti-phising, pengamanan citra resi digital, autentikasi  pengguna  aplikasi  online,  dan keamanan citra [5-8].
Penelitian    pada  [8,  9]  membahas  penggunaan kriptografi visual untuk  mengamankan transaksi belanja  online  dengan  cara  mengenkripsi CAPTCHA  dan  QR  code  menggunakan  model kriptografi  visual  citra  biner.  Model  ini  bekerja dengan  baik  pada  citra  yang  hanya  mengandung text, tetapi menghasilkan dekripsi dengan kualitas rendah untuk citra yang mengandung obyek selain teks[10].  Pada  praktiknya  CAPTCHA  dapat berbentuk teks maupun objek lainnya.
Penelitian  ini  membahas  implementasi  visual kriptografi  pada    citra  keabuan  dan    berwarna untuk  captcha  yang  mengandung  gambar. Susunan  artikel  adalah  sebagai  berikut.  Pada bagian  2,  dibahas  metode  penelitian  meliputi model    kriptografi  citra  biner,  model  kriptografi citra  keabuan  dan  warna,  dan  model  autentikasi online  dengan  kriptografi  visual.  Pada  bagian  3 dibahas hasil dan pengujian sistem yang dibangun. Bagian 4 berisikan kesimpulan dari penelitian ini.

## 3.2.METODE PENELITIAN

## 2.1. Teknik Kriptografi Visual  pada Citra Biner
Pada  model  dasar  kriptografi  visual  [1],  sebuah citra rahasia di enkripsikan kedalam n buah  citra share,  dimana  apabila  sekelompok  tertentu  citra share  ditumpuk  akan  menampilkan  informasi yang terdapat pada citra asli.  Skema enkripsi pada kroptografi  visual  dikodekan  dengan  VCn,k, dimana n adalah jumlah citra share yang dibangun dan k adalah jumlah citra share  yang dibutuhkan untuk menampilkan informasi yang terdapat pada citra rahasia.  Pada model enkripsi VC 2,2 , sebuah pixel  pada  citra  asli    dienkripsi  kedalam  4  sub- pixel pada citra share . Kombinasi sub-pixel citra share  pada  model  VC  2,2    dapat  dilihat  pada gambar 1(a). Pixel hitam dienkripsikan menggunakan  2  kombinasi  sub-pixel  yang berlawanan  pada  citra  share  dan  pixel  putih dienkripsikan  menggunakan  2  kombinasi  sub-
pixel yang sama, seperti ditunjukkan pada gambar 1(b).
(a) Kombinasi sub Pixel VC2,2  [1]
(b) Enkripsi Sub Pixel VC2,2 [10] Gambar 1 Sub-Pixel Citra Share Pada Skema VC2,2
Pada proses dekripsi, pixel hitam akan terlihat sebagai  warna  hitam  oleh  mata  manusia, sedangkan pixel putih akan terlihat seperti warna abu-abu, seperti terlihat pada gambar 2.
Gambar 2 Hasil Dekripsi VC2,2  pada citra biner [10]

## 2.2. Model Kriptografi Visual pada Citra Keabuan dan Warna
Blok diagram implemetasi kriptografi visual citra keabuan dan warna  pada penelitian terlihat pada Gambar  3.  Citra  asli    diproses  menggunakan algoritma dithering  Floyd-Steinberg menjadi citra halftone dengan kualitas yang lebih rendah. Citra halftone  kemudian  dienkripsikan  menggunakan modifikasi algoritma pada bagian 2.1 menjadi dua citra  share    yang  tampak  acak  di  mata  manusia. Pada bagian dekripsi, proses penumpukan 2 citra share  (operasi  xor  pada  program)    menampilkan informasi pada citra asli.

## Input citra asli
imread ( ‘mickey.jpg’)
Citra asli
Floyd Steinberg Algorithm Pembentukan Citra Share Proses Dekripsi (XOR) xor =
Gambar 3 Blok Diagram Kriptografi Visual Warna
VC2,2 Start Pembacaan Citra N = size(citra) pixel = citra For each pixel (i,j,k) ÎN new pixel(i,j,k) = Kuantisasi (pixel(i,j,k))
error = pixel -new pixel
Pixel(i,j+1) += error *(7/16)
Pixel(i+1,j-1) += error *(3/16) Pixel(i+1,j) += error *(5/16) Pixel(i+1I,j+1) += + error *(1/16)
Citra Dither = pixel

## END
Gambar 4 Flowchart Proses Dithering dengan

## Algoritma Floyd-Steinberg

## A. Algoritma Dithering Floyd-Steinberg
Proses  dithering  adalah  proses  penambahan derau  pada  data  digital  dengan  menambahkan kesalahan  kuantisasi  secara  acak.  Proses  ini digunakan  pada  citra,  audio  maupun  video. Algoritma  Floyd-Steinberg  menggunakan  teknik
difusi  kesalahan,  dimana  kesalahan  kuantisasi sebuah  pixel  didistribusikan  kepada  pixel-pixel tetangganya.
Implementasi  proses  dithering  dengan  algoritma Floyd-steinberg  dapat  dilihat  pada  flowchart Gambar 4.
Pixel(i,j)  pada  citra  asli  dikuantisasi  ke  level terdekat.  Kemudian  error  kuantisasi  dihitung menggunakan  selisih  nila  pixel  pada  citra  asli dengan pixel baru hasil kuantisasi. Nilai error ini kemudian disebarkan ke pixel tetangga. Proses ini diulang  untuk  setiap  pixel  pada  gambar  asli. Perbedaan  citra  keabuan  dan  citra  warna  pada implementasi  ini  adalah  pada  koefisien  k.  Pada citra keabuan hanya terdapat 1 kanal, maka nilai k =1.  Pada  citra  warna  mode  RGB,  dengan  kanal R,G dan B, nilai k Î {1,2,3).
Start Pembacaa n Citra Proses Dithering S1 = S2 = zeros (size(citra) *[2,2,1] For i= 1: N For j = 1 :M C = randerr(2,2,[1]) If image(i,j)=255 S1(blok) = 255.*c S2(blok) = 255.*~c S1(blok) = 255.*c S2(blok) = 255.*c T Y Combine(S(blok)) END
Gambar 5 Flowchart Pembangkitan Citra Share

## B. Proses Pembangkitan Citra Share
Proses  pembangkitan  citra  share    merupakan modifikasi dari model algoritma dasar kriptografi visual  pada  bagian  2.1.    Untuk  setiap  pixel  pada citra dithered dienkripsi ke dalam 4 sub-pixel pada citra  share.  Pixel  dengan  nilai  255  pada  setiap
kanal di enkripsi seperti pixel berwarna putih pada citra  biner.  Pixel  bernilai  0  pada  setiap  kanal dienkripsi seperti pixel hitam pada gambar biner. Flowchart proses pembangkitan citra share dapat dilihat pada Gambar 5.

## 2.3. Sistem  Autentikasi  Transaksi  Online Menggunakan Visual Kriptografi
Sistem  Authentikasi  yang  dirancang  pada penelitian ini mengikuti blok diagram di Gambar 6. Pada saat seorang pengguna melakukan permintaan autentikasi ke server, server membangkitkan sebuah informasi secara acak (m) kemudian  menyisipkan  informasi  tersebut  dalam bentuk  captha.  Server  kemudian  melakukan enkripsi  pada  citra  captcha  menggunakan  skema VC2,2,  menghasilkan  dua  citra share yang terlihat  acak.  Kedua  citra share dikirimkan  ke pengguna  melalui  dua  kanal  atau  aplikasi  yang berbeda.  Apabila  seorang intruder berhasil membobol  sebuah  kanal,  intruder  tersebut  hanya mendapatkan sebuah share yang terlihat acak, dan tidak  mungkin  mendapatkan  informasi  yang terkandung dalam Captcha.
Pengguna  yang  sah  akan  mendapatkan  kedua share yang dikirim server dan melakukan proses XOR untuk mendapatkan citra captcha. Pengguna lalu  mengidentifikasi  informasi  yang  terdapat pada  captcha  (m’)  dan  mengirimkan  informasi
tersebut  ke  server.  Apabila  nilai  m  sama  dengan nilai (m’), maka proses autentikasi diterima, pada keadaan sebaliknya proses autentikasi ditolak

## 3.3.HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Proses Dithering Citra Asli dengan Algoritma Floyd-Steinberg
Proses dithering pada penelitian ini mengubah 256 warna pada citra asli menjadi 8 warna dasar pada citra halftone seperti terlihat pada Tabel 1.

## Tabel 1 Warna Dasar pada Proses Dithering
[R, G, B] Warna [0,0,0] Hitam [0,0,255] Biru [0,255,0] Lime [0,255,255] Cyan [255,0,0] Merah [255,0,255] Magenta [255,255,0] Kuning [255,255,255] Putih
Hasil  proses  dithering  citra  grayscale  dan  warna dapat dapat dilihat pada Gambar 7. Setiap pixel di citra asli dikuantisasi ulang , kemudian hasil derau kuantisasinya disebarkan ke pixel-pixel tetangga.
Gambar 6 Blok Diagram Otetikasi Pengguna dengan Kriptografi Visual
Gambar 7 Hasil Dithering pada Citra Keabuan dan Berwarna

## 3.2. Enkripsi dengan VC2,2
Hasil  pengujian  enkripsi  d  pada  citra  keabuan terlihat  pada  gambar  8.  Citra share 1  dan  citra share 2  terlihat  acak  dan  tidak  menampilkan karakteristik citra asli.
Hasil pengujian enkripsi pada citra warna terlihat pada  gambar  9.  Seperti  pada  citra  keabuan,  citra share pada  citra  warna  tidak  menampilkan karakteristik gambar asli.
(a) Citra Share 1
(b) Citra Share 2
Gambar 8 Enkripsi Citra Keabuan (a) Citra Share 1 (b) Citra Share 2

## Gambar 9 Enkripsi Pada Citra Warna
3.3. Analisa Kualitas Citra A. Perbandingan Visual Kualitas Citra Dekripsi
Perbandingan  visual  kualitas  citra  dekripsi  dapat terlihat pada Gambar 10. Citra hasil dekripsi pada model  kriptografi  visual  biner  seperti  yang dideskripsikan  di  [10]  dan  [8]  terlihat  pada
Gambar  10(a).  Citra  hasil  dekripsi  menunjukkan penurunan kualitas yang cukup jauh terhadap  citra
(a) (b) (c)
Gambar 10 Perbandingan Visual Citra Hasil Dekripsi
asli  dan  hampir  tidak  dapat  dikenali  oleh  mata. Citra  hasil  dekripsi  dengan  model  kriptografi visual  keabuan  dan  warna terlihat  pada  Gambar 10(b) dan 10(c). Pada citra hasil dekripsi terlihat penurunan  kualitas  terhadap  citra  asli.  Hal  ini disebabkan karena proses dithering menghasilkan  derau  kuantisasi  dan  proses enkripsi  menambahkan  derau  acak  pada  citra share .  Meskipun  demikian,  secara  visual,  objek lebih  mudah  dikenali  daripada  pada  enkripsi menggunakan model biner.

## B. Analisa Kualitas Citra Enkripsi
Untuk  menjamin  keamanan,  citra share harus terlihat  acak  di  mata  manusia  dan  tidak
menggambarkan  pola  pada  citra  asli.  Pada pengujian  kualitas  citra  enkripsi,  digunakan histogram untuk membandingkan frekuensi nilai intensity setiap pixel pada gambar asli dan citra hasil enkripsi.
Seperti histogram citra pada umumnya, sumbu x menunjukkan nilai dari setiap pixel dan sumbu y menunjukkan frekuensi nilai tersebut pada citra. Histogram  citra  keabuan  terdapat  1  kanal menunjukkan  intensitas  derajat  keabuan  dari  0 (pixel  hitam)  sampai  255  (pixel  putih).  Untuk citra berwarna, histogram terdiri dari 3 kanal R,G dan B, dengan nilai 0 sampai 255.
Gambar 11 Histogram Citra Keabuan

## Gambar 12 Histogram Citra Warna
Gambar 10  dan 11 menampilkan histogram citra keabuan dan citra warna. Bagian (a) pada setiap gambar  menunjukkan  histogram  citra  asli  dan bagian (b) citra hasil enkripsi. Dapat dilihat pada grafik  bahwa  histogram  citra  enkripsi  memiliki karakteristik  yang  berbeda  dengan  citra  asli, menunjukkan  bahwa  citra  asli  tidak  tergambar pada citra enkripsi. Selain itu juga terlihat bahwa citra  enkripsi  mempunyai  penyebaran  frekuensi intensitas yang cenderung seragam mengakibatkan  citra  enkripsi  terlihat  acak  oleh mata.  Pada  Citra  enkripsi  warna,  terlihat  setiap warna  (R,G,B)  mempunyai  distribusi  frekuensi intensitas yang sama, menunjukkan pada bahwa citra  share,  warna  R,G  dan  B  mempunyai distribusi yang sama.

## 4. KESIMPULAN
Artikel  ini  telah  membahas  implementasi kriptografi  visual  pada  citra  keabuan  dan  citra warna untuk autentikasi pengguna pada transaksi online. Proses enkripsi meliputi proses dithering dan  proses  pembangkitan  citra share .  Proses dekripsi  menggunakan  operasi  XOR.  Hasil pengujian  menunjukkan,  walaupun  mengalami penurunan kualitas dibandingkan citra asli, citra hasil  dekripsi  pada  penelitian  ini  lebih  baik daripada  sistem  yang  menggunakan  citra  biner (Gambar 10). Hasil histogram dari citra share dan citra asli menunjukkan kedua citra ini mempunyai  distribusi  intensitas  yang  sangat berbeda. Selain itu distribusi frekuensi intensitas pixel  pada  citra  share  yang  cenderung  seram menunjukkan  bahwa  citra share terlihat  acak pada penglihatan manusia.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] M.  Naor  and  A.  Shamir,  "Visual cryptography,"  in Workshop  on  the Theory and
Application of of Cryptographic Techniques , 1994, pp. 1- 12. [2] E. Myodo, K. Takagi, S. Miyaji, and Y.
Takishima, "Halftone visual cryptography  embedding  a  natural grayscale image based on error diffusion technique,"  in 2007  IEEE  International Conference  on  Multimedia  and  Expo , 2007, pp. 2114-2117.
[3] K. Shankar and P. Eswaran, "RGB based multiple  share  creation  in  visual cryptography  with  aid  of  elliptic  curve cryptography," China  Communications, vol. 14, pp. 118-130, 2017.
[4] M. Karolin and D. T. Meyyapan, "RGB based  secret  sharing  scheme  in  color visual cryptography," International Journal  of  Advanced  Research  in Computer and Communication Engineering, vol. 4, 2015. [5] H.  Kaur  and  P.  Khanna,  "Biometric template  protection  using  cancelable biometrics  and  visual  cryptography techniques," Multimedia  Tools  and Applications, vol.  75,  pp.  16333-16361,
2016.
[6] H.  Abdolrahimpour  and  E.  Shahab,  "A short survey of  visual cryptography and secret  image  sharing  techniques  and applications," International  Advanced
Research
Journal in Science,
Engineering and Technology, vol. 4, pp. 58-62, 2017.
[7] G.  S.  Mary  and  S.  M.  Kumar,  "Secure grayscale  image  communication  using significant  visual  cryptography  scheme in  real  time  applications," Multimedia Tools  and  Applications, vol.  79,  pp. 10363-10382, 2020.
[8] T.  Yuniati  and  I.  Kresna  A,  "Metode Pembayaran Elektronik yang Aman pada
Online  Shopping  Berbasis  Kriptografi Visual," Rekayasa Sistem dan Teknologi Informasi  (RESTI), vol.  4,  pp.  319-328, 2020.
[9] S.  Roy  and  P.  Venkateswaran,  "Online payment  system  using  steganography and visual cryptography," in 2014 IEEE Students'  Conference  on  Electrical,
Electronics  and  Computer  Science , 2014, pp. 1-5.
[10] S. I. Pella and M. Pella, "Implementation of  Visual  Cryptography  Techique  on Square BW Secret Image," Jurnal Media Elektro, vol. 1, pp. 7-12, 2012.