Kajian Penyimpanan Data Pada Media Citra ( Steganografi ) Menggunakan Metode DCT ( Discrete Cosine Transform)
Sri Murwantini

## (Dosen Prodi Pendidikan Teknik Mesin FKIP UNPAR )
Abstrak : Steganografi merupakan teknik menyembunyikan informasi digital dibalik informasi digital  lainnya  sehingga  informasi  digital  yang  sesungguhnya  tidak  kelihatan.  Metode steganografi  yang  digunakan  adalah  DCT  ( Discrete  Cosine  Transform )  untuk  menyisipkan pesan  rahasia.  Citra  yang  telah  disisipi  pesan  disebut  citra  stego.  Pengolahan  citra  berupa kompresi  pada  citra  stego  untuk  menguji  ketahanannya.Penggunaan  steganografi  dengan metode DCT mempunyai keuntungan yaitu dapat menggunakan citra terkompresi JPEG. Citra yang  telah  dinormalisasi  menjadi  256x256  piksel  dipilih  sebagai  medium  stego.  Kemudian setelah  disisipi  pesan  ditentukan  nilai  D  (distance)  yaitu  perbedaan  nilai  koefisien  dari  2 lokasi piksel yang dipilih untuk penyisipan. Setelah itu pesan rahasia kembali disisipkan pada medium  stego  yang  tidak  dinormalisasi  dengan  nilai  D  yang  telah  ditentukan  kemudian dilakukan ekstraksi pesan dan dilakukan kompresi.Teknik steganografi dengan Metode DCT menghasilkan  citra  stego  dalam  ukuran  kecil,  mempunyai  tingkat  kesamaan  yang  tinggi dengan  citra  aslinya,  selain  itu  pesan  yang  disembunyikan  dalam  citra  stego  tidak  mudah terdeteksi.  Nilai  D  paling  baik  yang  dihasilkan  pada  penelitian  ini  adalah  21.  Pada  D  =  21, citra  stego  masih  belum  tahan  terhadap  kompresi  tetapi  tingkat  kesamaannya  terhadap  citra asli sangat tinggi.
Kata-kata Kunci : Steganografi, DCT, JPEG, nilai D, citra stego, citra asli

## PENDAHULUAN
Steganografi  merupakan  salah  satu  cara  untuk  mengamankan  data  atau  informasi rahasia dengan menyembunyikan informasi dan data digital dibalik informasi digital lainnya, sehingga  informasi  digital  yang  sesungguhnya  tidak  kelihatan.  Secara  teori,  semua  berkas umum  yang  ada  di  dalam  komputer  dapat  digunakan  sebagai  media,  seperti  berkas  citra berformat  JPEG,  GIF,  BMP,  musik  MP3,  atau  bahkan  di  dalam  sebuah  film  dengan  format WAV  atau  AVI.  Penelitian  ini  menggunakan  media  citra    (disebut  juga  citra  sampul)  JPEG untuk menyimpan data digital atau disebut juga pesan rahasia.
Ada  sejumlah  teknik  untuk  melakukan  steganografi,  diantaranya  penyisipan least significant  bit (LSB), masking / filtering ,  dan  transformasi/alihragam.  Penelitian  ini menggunakan  metode  DCT  yang  merupakan  teknik  alihragam  dan  mempunyai  kelebihan mampu menggunakan citra sampul berupa citra JPEG.
Algoritma  penyimpanan  dan  pengambilan  pesan  rahasia  dinyatakan  dengan (Katzenbeisser& Petitcolas, 1998; Zhao & Koch, 1995),
Gambar 1 Proses penyimpanan pesan

## Gambar 2 Proses pengambilan pesan
Penyisipan  pesan  dilakukan  blok  per  blok,  tiap  blok  berukuran  8x8  piksel.  Simbol (u,v) menunjukkan lokasi piksel pada baris u dan kolom v dalam blok tersebut. Berdasarkan tabel kuantisasi, koefisien (4,1) dan (2,3) atau (1,2) dan (3,0) merupakan kandidat yang baik (Katzenbeisser  and  Petitcolas,  1998);  sedang  Zhao  &  Koch  memilih  berbeda  berdasarkan penelitiannya adalah (1,3), (1,4), (2,2, (2,3), (2,4), (3,1), (3,2) dan (3,3). Nilai x pada Gambar 1  merupakan  nilai  D  dalam  penelitian  ini.  Semakin  besar  nilai  D  maka  ketahanan  citra terhadap perubahan semakin bagus tetapi kualitas citra yang dihasilkan akan semakin jelek.
Untuk menentukan nilai D, digunakan nilai PSNR dan korelasi antara citra sampul (A) dan citra stego (B). Dengan matlab dirumuskan sebagai berikut.
PSNR   =   20*log10(1/(sqrt(mean(mean((A-B).^2))))) (1) r =   corr2 (A,B) (2)
Selanjutnya  juga  dihitung  MSE  untuk  menunjukkan  perbedaan  kedua  citra,  bila  nilainya semakin mendekati 0 maka semakin kecil perbedaannya.
MSE =   sum(A.^2 - B.^2) (:))/prod(size(clama)) (3)
for i = 1,..., l(M) do choose one cover-block b i B i = D{b i } if m i = 0 then if B i (u 1 , v 1 ) > B i (u 2 , v 2 ) then swap Bi(u 1, v 1) and Bi(u 2, v 2) end if else if B i (u 1 , v 1 ) < B i (u 2 , v 2 ) then swap B i (u 1 , v 1 ) and B i (u 2 , v 2 ) end if
end if adjust both values so that | B i (u 1 , v 1 ) - B i (u 2 , v 2 )| > x b i ' = D -1 { B i } end for create stego-image out of all b' ′
for i = 1,..., l(M) do
get cover-block b i associated with bit i B i = D{b i } if B i (u 1 , v 1 ) ≤ B i (u 2 , v 2 ) then m i = 0 else m i = 1 end if end for

## METODE
Bahan dari penelitian ini adalah 2 citra foto yang didapat dari hasil pemotretan dengan telepon genggam NOKIA 7610 yaitu berkas foto(151).jpg dengan resolusi 1152 x 864 piksel dan berkas foto(169).jpg dengan resolusi 1152 x 864 piksel. Dan ditambah berkas-berkas citra wallpaper komputer  yaitu flowers0411280.jpg , cube11280.jpg , cube31280.jpg , people.jpg , dan spongebob.jpg .  Berkas-berkas  citra  ini  dinormalisasi  dengan  perangkat  lunak  Adobe Photoshop  7.0  sehingga  diperoleh  citra  berukuran  256x256  piksel.  Citra-citra  lain  yang digunakan  untuk  pengujian  program  steganografi  akan  diambil  dari  internet  dan  tanpa dilakukan pengolahan atau perubahan.citra-citra tersebut adalah:
-  Berkas bunga_pagoda.jpg ukuran 256x243 piksel, sumber: http://www.iptek.net.id/ind/pd_tanobat/gambar/bunga_pagoda.jpg -  Berkas normal_Lund - Building 2.jpg ukuran 535x400, sumber:  http://www.pbd.gov.bn/Tcp%2520building2.jpg -  Berkas tcp building2. jpg ukuran 475x368 piksel, sumber: http://www.pbd.gov.bn/Tcp%2520building2.jpg -  Berkas tcp building2. jpg ukuran 475x368 piksel, sumber: http://www.pbd.gov.bn/Tcp%2520building2.jpg -  Berkas rhs-chelsea-flower-show.jpg ukuran 350x316 piksel,
sumber:http://www.mooseyscountrygarden.com/chelsea-flower-show/chelsea-flower show.html
-  Berkas 06062006dweb.jpg ukuran 577x576 piksel,
sumber: http://www.homeofourfathers.com/lisbeth/phpimages/06062006dweb.jpg -  Berkas building.jpg ukuran 480x640 piksel,
sumber: http://www.psy.ritsumei.ac.jp/~akitaoka/building.jpg
Sedangkan  data/pesan  rahasia  yang  akan  disisipkan  adalah  berkas pesan.txt yang berisi  :  “Kajian  Penyimpanan  Data  pada  Media  Citra  (Steganografi)  Menggunakan  Metode DCT ( Discrete Cosine Transform )”.
Kegiatan  penelitian  diawali  dengan  menentukan  pesan/data  rahasia.  Setelah  itu  citra yang telah dinormalisasi dipilih sebagai medium stego. Masing-masing dari tujuh buah berkas citra dicoba untuk menentukan nilai D ( distance ) atau perbedaan nilai koefisien dari 2 lokasi piksel  yang  dipilih  untuk  penyisipan.  Lokasi  piksel  yang  digunakan  adalah  (2,3)  dan  (4,1). Tiap  citra  dicoba  dengan  variasi  nilai  D  dari  1  sampai  dengan  50.  Kemudian  dianalisa sehingga  diperoleh  rerata  nilai  D  yang  akan  digunakan  untuk  proses  selanjutnya.  Data  pada medium  stego  kembali  disisipkan  dengan  memakai  nilai  D  yang  telah  ditentukan  dengan bantuan  perangkat  lunak  Matlab  kemudian  dilakukan  ekstraksi  data/pesan  dari  citra  stego. Citra  stego  diuji  ketahanannya  dengan  kompresi,  tingkat  kompresi  yang  diberikan  untuk masing-masing citra adalah 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10. Melalui tingkat kompresi yang berbeda pada citra stego diteliti apakah data/pesan rahasia masih dapat diekstrak dan sampai tingkatan mana kompresi masih bisa ditolerir oleh citra stego tersebut

## HASIL
Hasil  analisa  penggunaan  nilai  D  yang  bervariasi  dari  1  sampai  dengan  50  menunjukkan hubungan antara PSNR dan korelasi seperti yang ditunjukkan Gambar 3.
Gambar 3. Grafik PSNR-Korelasi untuk berkas foto(151).jpg Sedangkan nilai rerata D untuk tiap citra sampul yang diujikan ditunjukkan oleh Tabel 1.
Tabel 1. Nilai D rerata untuk berkas-berkas citra sampul Nama berkas D rerata foto(151).jpg 20 foto(169).jpg 21 cube11280.jpg 20 cube31280.jpg 20 flowers0411280.jpg 22 people.jpg 21 spongebob.jpg 22 Rerata keseluruhan 20.857
Berdasarkan Tabel 1, nilai D yang digunakan dalam penelitian ini adalah 21. Citra stego yang dihasilkan disimpan dalam berkas citra format TIFF.
Pengujian  untuk  citra  sampul  yang  tanpa  mengalami  pengolahan  sebelumnya  (tidak dinormalisasi)  menghasilkan  nilai  PSNR,  korelasi  dan  MSE  seperti  yang  ditunjukkan  dalam Tabel 2.
Grafik PSNR-Korelasi untuk berkas foto(151).jpg
0.00000 5.00000 10.00000 15.00000 20.00000 25.00000 30.00000 35.00000 40.00000 45.00000 50.00000 0.9984 0.9986 0.9988 0.999 0.9992 0.9994 0.9996 0.9998 1 korelasi PSN R
Tabel 2. Hasil pengukuran PSNR, Korelasi dan MSE pada penyisipan pesan Nama berkas Ukuran (piksel) Citra Stego PSNR Korelasi MSE bunga_pagoda.jpg 256x243 39.611 0.99893 0.0003089 normal_Lund - Building 2.jpg 535x400 47.264 0.99968 0.0000671 tcp building2. jpg 475x368 53.2 0.99995 0.0002612 rhs-chelsea- flower-show.jpg 350x316 45.589 0.99959 0.0001033 06062006dweb.jpg 577x576 48.405 0.99984 0.0000526 building.jpg 480x640 53.221 0.99997 0.0000761
Citra  stego  yang  dihasilkan  pada  proses  di  atas,  secara  keseluruhan  pesan  dapat direkonstruksi. Pesan hasil ekstraksi disimpan dalam berkas ekstrak.txt dan juga ditampilkan dalam  kotak  dialog  seperti  pada  Gambar  4.  Apabila  proses  pengambilan  bit  tidak  dibatasi (secara  otomatis  memproses  seluruh  blok  citra)  maka  pesan  yang  dihasilkan  adalah  pesan yang disembunyikan ditambah karakter-karakter lain yang berasal dari blok-blok citra bukan penyimpan bit pesan.
Gambar 4. Hasil ekstraksi dari citra sampul building.jpg
Pada proses pengambilan bit yang dibatasi untuk sejumlah n karakter  maka jumlah blok yang diproses  adalah  n  x  8  blok.  Sedangkan  jumlah  karakter  maksimum  yang  bisa  dimasukkan adalah  jumlah  blok  total  dibagi  8.  Misal  untuk  berkas  sampul building.jpg ,  maka  pada  saat ekstraksi  dengan  pembatasan  karakter  yang  digunakan  akan  muncul  kotak  dialog  seperti Gambar 5.
Gambar 5 Kotak dialog ekstraksi pesan dengan pembatasan karakter
Pada kotak dialog diatas, untuk citra sampul building.jpg jumlah blok totalnya adalah 4800  blok  sehingga  karakter  yang  bisa  disembunyikan  pada  proses  penyisipan  sebelumnya maksimum  4800/8  =  600  karakter.  Dengan  demikian,  ekstraksi  pesan  bisa  dibatasi  sampai dengan  600  karakter.  Dalam  hal  ini,  digunakan  angka  106  karakter,  hasilnya  diperlihatkan Gambar 6.
Gambar 6 Hasil ekstraksi dengan pembatasan sebanyak 106 karakter Digunakan  106  karakter  karena  ingin  mengetahui  secara  pasti  jumlah  karakter  yang disembunyikan.  Apabila  pembatasan  karakter  yang  dimasukkan  kurang  dari  angka  tersebut maka  pesan  ekstraksi  akan  terpotong.  Bila  melebihi  dari  angka  106  tersebut  maka  pesan ekstraksi  adalah pesan  yang disembunyikan ditambah karakter lain  yang diwakili  oleh blok- blok tambahan yang ikut diproses.
Citra  stego  dalam  format  TIFF  dikompres  untuk  disimpan  dalam  citra  JPEG  dengan tingkat  kompresi  10%,  20%,  30%,  40%,  50%,  60%,  70%,  80%  dan  90%.  Mode  yang disediakan  oleh  Matlab  adalah lossless dan lossy .  Pada  mode lossless hasil  pengukuran menunjukkan  tidak  ada  perubahan  pada  citra.  Proses  kompresi  juga  dilakukan  untuk mengubah ke format TIF dengan mode kompresi packbits . Hasil kompresi ini dilihat dari segi ukuran berkasnya  ditunjukkan Tabel 3 dan dilihat dari segi tingkat kesamaannya ditunjukkan Tabel 4.
Tabel 3. Ukuran berkas citra stego terkompresi Citra Sampul Ukuran citra asal, ukuran citra stego Kompresi JPEG (KB) Kompresi TIF (KB) 10 20 30  40  50  60  70  80  90 Packbits bunga_pagoda.jpg 19 KB, 185 KB 36 27 24  19  19  18  17  10 7 185 normal_Lund - Building 2.jpg 60 KB, 633KB 82 60 53  44  34  32  26  20  13 633 tcp building2. jpg 30 KB, 457 KB 40 29 26  23  22  15  14  11 8 457 rhs-chelsea- flower-show.jpg 35 KB, 328 KB 47 34 29  24  21  19  16  13 8 328 06062006dweb.jpg 90 KB, 983 KB 136  104  90  85  80  46  41  30  19 983 building.jpg 253 KB, 901 KB 129  86 69  59  52  45  39  31  21 901
Tabel 4 Korelasi berkas citra stego terkompresi Citra Sampul Kompresi JPEG Kompresi TIF 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Packbits bunga_pagoda.jpg 0.9995 0.9969 0.9956 0.9958 0.9995 0.9924 0.9716 0.9043 0.8622 1 normal_Lund - Building 2.jpg 0.9999 0.9999 0.9968 0.9898 0.9887 0.9868 0.9808 0.9728 0.9538 1 Tcp building2. jpg 0.999 9 0.999 6 0.999 7 0.998 6 0.996 4 0.994 7 0.993 8 0.990 9 0.984 7 1 rhs-chelsea- flower-show.jpg 0.999 6 0.998 4 0.995 5 0.992 8 0.990 1 0.987 1 0.982 9 0.975 0 0.954 8 1 06062006dweb.jpg 0.9998 0.9975 0.9999 0.9965 0.9896 0.9741 0.9729 0.9668 0.9547 1 building.jpg
0.999 2 0.997 4 0.995 8 0.994 3 0.992 8 0.991 1 0.988 3 0.983 2 0.971 3 1
Ekstraksi  pesan  terhadap  citra  stego  yang  dikompresi  JPEG  pada  mode lossless dan TIF  pada  mode packbits dapat  dilakukan  dengan  baik.  Sedangkan  pada  mode lossy tidak dapat  dilakukan  dengan  baik,  walaupun  antara  citra  stego  asal  dan  citra  stego  terkompresi mempunyai  korelasi  besar.  Hal  ini  berarti  pesan  yang  disembunyikan  tidak  dapat  diekstrak pada nilai D = 21, walau tingkat kompresinya hanya 10%.

## PENUTUP
Dari penelitian yang dilakukan maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Teknik steganografi dengan metode DCT dapat menggunakan citra sampul berupa berkas JPEG,  yang berukuran  relatif kecil dan umum digunakan/dipertukarkan dalam hubungan internet,  sehingga citra stego  yang dihasilkan juga masih kecil dan mudah dipertukarkan lewat komunikasi internet.
2. Algoritma  penyisipan  pesan  dengan  metode  DCT  menghasilkan  citra  stego  yang mempunyai  tingkat  kesamaan  yang  tinggi  terhadap  citra  aslinya,  sehingga  pesan  yang disembunyikan dalam citra stego tidak mudah dideteksi.
3. Ekstraksi  pesan  dilakukan  dengan  algoritma  yang  sama,  perbedaannya  kalau  pada penyisipan  pesan  berpatokan  pada  bit  pesan  sedangkan  pada  ekstraksi  pesan  berpatokan pada perbandingan koefisien DCT dari piksel (2,3) dan (4,1).
4. Nilai  D  yang  merupakan  nilai  mutlak  dari  nilai  minimum  selisih  koefisien  DCT  dari piksel  (2,3)  dan  (4,1)  menentukan  tingkat  ketahanan  citra  stego.  Nilai  D  secara  default adalah 1. Dalam penelitian ini dihasilkan bahwa nilai D yang paling baik adalah 21.
5. Citra  stego  yang  dihasilkan  menggunakan  D  =  21  apabila  dikompres  pada  mode lossy tidak  dapat  diekstrak,  sebaliknya  semua  citra  stego  yang  dikompres  pada  mode lossless dapat  diekstrak  dengan  baik.  Kompresi  TIF  semua  pesan  dapat  diekstrak.  Karena kompresi umumnya bersifat lossy , sehingga pada algoritma ini dengan nilai D = 21 dapat dikatakan citra stego tidak tahan terhadap kompresi.
6. Kekurangan  dari  algoritma  ini  adalah  kapasitas  pesan  yang  disembunyikan  kurang  besar karena pada proses penyisipannya hanya menyimpan 1 bit pesan pada 1 blok citra.

## DAFTAR RUJUKAN
Amin,  M.S.,  S.  Ibrahim,  M.R.  Katmin,  and  M.Z.I.  Shamsudins, Information  Hiding  Using  Steganography .  4 th National Conference on Telecommunication Technology Proceedings, Shah Alam, Malaysia. 2003 Artz, Donovan, Digital Steganography: Hiding Data within Data . IEEE Internet Computing.May-Juni. 2001. pp 75-80 Available: http://www.isi.edu/~dono/pdf/artz01digital.pdf [2006, April 24] Cachin, Christian, Digital Steganography .Zurich Research Laboratory CH-8803 Rüschlikon. Switzerland. 2004 Available: http://citeseer.ist.psu.edu/cachin04digital.html [2006, April 24] Cole, Eric, Hiding in Plain Sight : Steganography and the Art of Covert Communication . Wiley Publishing, Inc. 2003
Dwiandiyanta,  B.  Y., Watermarking  Citra  Digital  Menggunakan  Alihragam  Wavelet .  Tesis.  Program Pascasarjana Univeritas Gadjah Mada. Yogyakarta. 2004
Fridrich, Applications of Data Hiding in Digital Images . Tutorial for the ISPACS’98. Melbourne. 1998 Available: http://citeseer.ist.psu.edu/fridrich98application.html [2006, April 24] Gonzalez,  R.C.  and  P.Wintz, Digital  Image  Procesing  Second  Edition .  Addison-Wesley  Publishing  Company. United States of America. 1987 Irianto, Embedding  Pesan  Rahasia  dalam  Gambar .  Tugas  Akhir.  Departemen  Teknik  Elektro  Bidang  Khusus Kendali dan Sistem Cerdas, Institut Teknologi Bandung. Bandung. 2004
Available: http://budi.insan.co.id/courses/el7010/2004-2005/irianto-report.pdf [2006, April 22] Johnson,  N.  and  S.  Jajodia, Exploring  Steganography:  Seeing  the  Unseen .  IEEE  Comp.  Vol.  31,  No.2  (Feb. 1998), pp 26–34
Katzenbeisser,  Stefan  and  F.A.P.  Petitcolas, Information  Hiding  Techniques  for  Steganography  and  Digital Watermarking . Artech House. Boston. 1999 Khayam,  S.A., The  Discrete  Cosine  Transform  (DCT):Theory  and  Application .  Department  of  Electrical  & Computer Engineering.Michigan State University. Michigan. 2003
Available: http://www.egr.msu.edu/Ali_files/DCT_TR802.pdf [2006, April 24]
Kipper, Gregory, Investigator's Guide Steganography .Aurbach Publications. Florida. 2004 Munir, Rinaldi, Pengolahan Citra Digital dengan Pendekatan Algoritmik . Penerbit Informatika. Bandung. 2004 Pitas, I., Digital Image Procesing Algorithms .Prentice Hall International (UK) Ltd. Cambridge. 1993 Reyzin,  Leonid  and  Scott  Russell, More  Efficient  Provably  Secure  Steganography .  Department  of  Computer Science Boston University. 2003 Available http://citeseer.ist.psu.edu/reyzin03more.html [2006, April 24] The International Telegraph and Telephone Consultative Committee (CCITT), Recommendation T.81 . 1992 Vanda, Y., Digital Image Watermarking (DIW) yang Tahan Terhadap Transformasi Geometris . Tesis. Program Pascasarjana Univeritas Gadjah Mada. Yogyakarta. 2004
Zhao, Jian & Koch, Echkard, Embedding Robust Labels into Images for Copyright Protection .Fraunhofer Institute for Computer Graphics. Germany. 1995.