## Sistem e-money berbasis Contactless Smartcard dengan Teknologi RFID
Samuel Aditya Utomo 1 , Darmawan Utomo 2 , Banu Wirawan Yohanes 3
1 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga 612005070@student.uksw.edu
2,3 Program Studi Sistem Komputer, Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga
2 darmawan@staff.uksw.edu, 3 banu.yohanes@staff.uksw.edu

## Ringkasan
Sistem pembayaran elektronik makin banyak dilakukan baik melalui phone banking , Internet banking ,  maupun smartcard berbasis  RFID.  Selain  kemudahan  dalam  bertransaksi,  sistem pembayaran  elektronik  juga  menawarkan  keringanan  biaya  transaksi.  Namun  transaksi elektronik tersebut dapat menyediakan celah keamanan data pengguna, penyedia layanan, dan transaksi. Artikel ini membahas salah satu metode pembayaran elektronik, yaitu sistem e-money dan  aplikasi  prototipe  menggunakan contactless smartcard dengan  teknologi  RFID. Data  transaksi  yang  dikirim  antar  komputer  yang  berpartisipasi  pada  transaksi e-money perlu  diotentikasi  untuk  menjamin  kerahasiaan  data  ( confidentiality )  dan  dienkripsi  untuk menjamin  privasi  bagi  para  pelaku  transaksi.  Algoritma  enkripsi  yang  digunakan  adalah 3DES  karena  menawarkan  tingkat  keamanan  data  yang  lebih  baik  daripada  DES,  namun tetap  mempertahankan  performa  implementasi  pada  perangkat  keras  yang  baik.  Hasil pengujian  prototipe  sistem e-money pada  sebuah  jaringan  lokal  fakultas  menunjukkan potensi yang cukup baik untuk dapat diterapkan di lingkungan kampus.
Kata kunci: e-money , contactless smartcard , RFID

## 1. Pendahuluan
Perkembangan  teknologi  sistem  komputer  dan  Internet  memberi  dampak  terhadap munculnya  inovasi  dalam  pembayaran  elektronik  ( electronic  payment ).  Fasilitas  lengkap dengan  kemudahan  akses  via  Internet  dan  tanpa  antrian  seperti  di  bank  konvensional menjadi  alasan  makin  populernya  layanan  tersebut.  Beberapa  contoh  pembayaran elektronik  antara  lain phone  banking , Internet  banking ,  dan  pembayaran  dengan  kartu kredit/debit atau kartu ATM.
Meskipun beragam jenis teknologi yang digunakan, namun semua cara pembayaran elektronik  itu  masih  terkait  langsung  dengan  rekening  nasabah  pada  bank  tertentu. Untuk  setiap  instruksi  pembayaran  perlu  otoritas  dari  pengguna  dan  akan  dibebankan langsung  ke  rekening  nasabah  yang  bersangkutan.  Selain  itu  jika  menggunakan  kartu maka  setiap  bulannya  dikenakan  biaya  administrasi  yang  tentu  dapat  merugikan pengguna kartu.
Kemudian  dikembangkan  sistem  pembayaran  elektronik  menggunakan electronic money ( e-money )  yang  memiliki  karakteristik  berbeda  dengan  pembayaran  elektronik sebelumnya. Dimana pembayaran dengan menggunakan e-money tidak memotong saldo rekening  nasabah  yang  menggunakannya.  Dengan  demikian  pada  prisipnya  seseorang yang memiliki e-money sama dengan memiliki uang tunai. Hanya saja nilai uang tersebut telah  dikonversi  ke  dalam  bentuk  elektronik.  Untuk  mengamankan  transaksi e-money perlu digunakan otentikasi pengguna sistem untuk menjamin kerahasiaan data transaksi ( confidentiality ) dan enkripsi data transaksi untuk menjamin privasi pengguna, penyedia layanan, dan transaksi.
Teknologi radio frequency identification (RFID) merupakan metode pengumpulan data identitas  dan  identifikasi  secara  otomatis  menggunakan  frekuensi  radio  [1].  Sistem perangkat keras RFID terdiri dari dua elemen, yaitu reader/interogator dan transponder/tag . Contoh sebuah aplikasi RFID telah diterapkan pada tiket busway [2].
Artikel  ini  membahas  pembuatan  prototipe  sistem e-money menggunakan  teknologi RFID pada contactless smartcard [1] yang diharapkan dapat mempermudah transaksi jual beli  di  lingkungan  kampus  UKSW  Salatiga.  Pendahuluan  dituliskan  pada  bagian  1. Perancangan  sistem  meliputi  arsitektur  sistem  perangkat  keras  dan  cara  kerja  sistem perangkat lunak, termasuk sistem keamanan jaringan komputer disajikan pada bagian 2. Bagian  3  berisi  pengujian  sistem  dan  analisis  hasilnya.  Kemudian  bagian  4  berisi kesimpulan.

## 2. Perancangan Sistem
Sistem e-money dirancang untuk dapat dijalankan pada jaringan komputer lokal ( local area network , LAN) yang menghubungkan setiap komputer yang dilengkapi RFID reader .

## 2.1.   Arsitektur Sistem
Secara  garis  besar  terdapat  tiga  pihak  yang  terlibat  dalam  sistem e-money ini,  yaitu server  penyedia  layanan,  penjual  saldo e-money ,  dan  kasir/tempat  transaksi  jual  beli. Ketiga pihak terkait saling terhubung dalam sebuah LAN. Selain itu, ditambahkan fitur keamanan  jaringan  komputer  dengan  metode  enkripsi/penyandian  data  menggunakan algoritma triple  data  encryption  standard (3DES).  Gambar  1  menampilkan  diagram  blok arsitektur sistem e-money yang dibuat.

## 2.2.   Sistem Perangkat Lunak
Sistem perangkat lunak terdapat pada setiap komputer yang terlibat, dengan sebuah database terpusat untuk menyimpan data registrasi pengguna kartu/pembeli dan penjual, beserta  transaksi  yang  dilakukan  setiap  pihak.  Diagram  relasi  antar  entitas  ( entity relationship diagram , ERD) dari database ditampilkan pada Gambar 2.
Terdapat enam tabel dalam database pusat tersebut, yaitu tabel Pengguna, TempatPC, Transaksi,  JenisPC,  Kartu,  dan  Operator.  Tabel  Pengguna  berisi  data  pengguna  kartu. Tabel JenisPC berisi data jenis komputer yang digunakan untuk transaksi, baik komputer kasir  atau  komputer  penjual  saldo.  Tabel  TempatPC  berisikan  data  letak  komputer  dan alamat  IP  yang  telah  ditentukan.  Tabel  Transaksi  berisi  data  transaksi  yang  telah dilakukan oleh penggguna kartu. Setiap transaksi yang dilakukan akan dicatat di dalam tabel Transaksi. Tabel Kartu berisi data nomor kartu dan nomor identitas pengguna kartu.
Sistem e-money berbasis Contactless Smartcard dengan Teknologi RFID Samuel Aditya Utomo, Darmawan Utomo, Banu Wirawan Yohanes
Gambar 1. Diagram blok arsitektur sistem e-money
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 15 No. 1 April 2016 Hal 67 - 75
Server  penyedia  layanan  ditetapkan  sebagai  tempat  pembuatan  identitas  pengguna baru  dan  tempat  registrasi  ulang  kartu  apabila  masa  aktif  kartu  habis.  Program  untuk pembuatan  identitas  pengguna  baru  diawali  dengan  tampilan  form  windows  tempat pengisian  identitas  pengguna.  Data  pengguna  yang  diisikan  pada  form  tersebut  akan disimpan  ke  dalam  database.  Kemudian  mengecek  ada  tidaknya  tag  pada  kartu menggunakan  RFID reader .  Jika  ada,  maka  data  pengguna  akan  disimpan  ke  dalam  tag RFID tersebut.
Proses  registrasi  ulang  dimulai  dengan  inisialisasi  sistem  dan  pengecekan  tag  RFID menggunakan reader . Jika data terbaca dari tag RFID maka akan dicocokkan dengan data dalam  database  dan  ditampilkan.  Untuk  registrasi  ulang  atau  perpanjangan  masa  aktif, operator  komputer  server  perlu  mengganti  data  masa  aktifnya.  Untuk  perubahan identitas  pengguna,  maka  operator  perlu  mengubah  identitas  sesuai  dengan  identitas pengguna yang baru. Data berupa nomor ID, saldo, dan masa aktif dikirim ke tag RFID.
Komputer  penjual  saldo  digunakan  untuk  menambahkan  saldo  dan  melihat  sisa saldo yang dimiliki oleh pengguna, dengan bantuan seorang operator. Setelah inisialisasi, sistem  akan  mengecek  tag  RFID  menggunakan reader untuk  mengambil  data  nomor  ID pengguna kartu. Nomor ID ini dicocokkan dengan data pada database untuk mengecek masa  aktif  kartu.  Jika  kartu  masih  berlaku,  maka  program  akan  melanjutkan  untuk menampilkan  saldo  yang  dimiliki  pengguna.  Jika  kartu  sudah  tidak  berlaku,  maka pengguna wajib melakukan registrasi ulang di server. Setelah itu, pemakai akan diminta untuk  memilih  antara  melanjutkan  pengisian  pulsa  dengan  membayar  sejumlah  uang yang sesuai atau melihat jumlah saldo yang dimiliki.
Komputer tempat transaksi/jual-beli item digunakan untuk mengurangi saldo sesuai dengan  transaksi  yang  dilakukan  pengguna,  dengan  bantuan  operator.  Setelah inisialisasi,  masukkan  jumlah  nominal  belanja  pengguna  dan  diberikan  pilihan  untuk membayar  dengan  uang  tunai  atau  dengan  saldo e-money yang  dimiliki.  Jika  pengguna membayar dengan e-money , maka kartu RFID nya perlu ditaruh di reader untuk diambil data nomor ID dari tag RFID. Nomor ID akan dicocokkan dengan data dalam database. Selain  itu  program  juga  mengecek  masa  aktif  dan  sisa  saldo  untuk  validasi  transaksi. Batas maksimal penggunaan saldo e-money dalam transaksi per hari adalah 50.000 rupiah. Diagram alir program transaksi/jual-beli item ditampilkan pada Gambar 3.

## 2.3. Sistem Keamanan Jaringan Komputer
Untuk  mengamankan  privasi  data  transaksi e-money dan  penggunanya  digunakan algoritma enkripsi triple data encryption standard (3DES). Pada dasarnya 3DES merupakan skema  enkripsi  blok cipher yang  simetrik  dengan  menerapkan  algoritma  enkripsi  DES tiga kali pada setiap blok data [3]. Hal ini diperlukan untuk mengatasi persoalan panjang kunci  DES 56 bit  yang dinilai terlalu pendek  saat ini.  Karena perkembangan  komputasi yang pesat, serangan brute-force menggunakan 1 juta mesin dimana setiap mesin mampu menguji  1  juta  kunci  per  detik  memungkinkan  untuk  mencari  satu  kunci  dalam  waktu rata-rata 12 jam saja.
Terdapat  tiga  tahapan  pada  3DES  dengan  kunci  sepanjang  56  bit  pada  setiap tahapnya  yaitu K DES1 , K DES2 dan K DES3 .  Pada  tahap  pertama plaintext dienkripsi menggunakan  kunci K DES1 untuk  menghasilkan pre-ciphertext pertama.  Kemudian  tahap kedua pre-ciphertext pertama  didekripsi  menggunakan  kunci K DES2 untuk  menghasilkan pre-ciphertext kedua. Terakhir tahap  ketiga pre-ciphertext kedua dienkripsi menggunakan kunci K DES3 untuk menghasilkan ciphertext .
Sistem e-money berbasis Contactless Smartcard dengan Teknologi RFID Samuel Aditya Utomo, Darmawan Utomo, Banu Wirawan Yohanes
Gambar 3. Diagram alir transaksi menggunakan e-money
Seperti halnya skema enkripsi lain, terdapat dua masukan bagi fungsi enkripsi DES: plaintext yang  akan  dienkripsi  dan  kunci  enkripsi,  dimana  sebuah  blok plaintext berukuran 64 bit dan kuncinya 56 bit. Meskipun ukuran kunci sebenarnya 64 bit, namun hanya  56  bit  yang  digunakan  sedangkan  8  bit  sisanya  dapat  dipakai  sebagai  bit parity atau bit sembarang. Skema enkripsi DES dapat dilihat pada Gambar 4.
Pertama,  blok plaintext 64  bit  dilewatkan  kepada  sebuah  matriks  permutasi  awal ( initial permutation , IP) yang menyusun ulang bitnya untuk menghasilkan masukan yang dipermutasi. Diikuti sebuah fase yang terdiri dari 16 ronde dari fungsi yang sama. Fungsi
tersebut meliputi permutasi dan subtitusi. Keluaran dari ronde terakhir (ronde 16) terdiri dari  64  bit  sebagai  fungsi  dari plaintext dan  kunci.  Bagian  kiri  dan  kanan  dari  keluaran tersebut  dipertukarkan  ( swap )  untuk  menghasilkan preoutput .  Akhirnya, preoutput dilewatkan  pada  sebuah  permutasi  [IP-1]  yang  merupakan  invers  dari  fungsi  IP,  untuk menghasilkan ciphertext sepanjang  64  bit.  DES  memiliki  struktur  yang  sama  diluar permutasi awal dan akhir, yaitu sebuah cipher Feistel.
Dalam satu ronde DES masukan 64 bit dibagi menjadi dua bagian, 32 bit kiri ( left , L) dan  32  bit  kanan  ( right ,  R).  Seperti cipher Feistel  lainnya,  pemrosesan  data  pada  setiap ronde dapat diringkas oleh persamaan berikut:
L i = R i -1 ; 1 ≤ i ≤ 16 (1)
R i = L i -1 ⊕ F ( R i -1 , K i ) (2)
Gambar 4. Skema enkripsi DES
Kunci ronde K i sepanjang 48 bit dan masukan R sepanjang 32 bit. Pertama, masukan R diekspansi  menjadi  48  bit  menggunakan  tabel  permutasi  ditambah  dengan  ekspansi, termasuk duplikasi dari 16 dari bit R . Hasilnya 48 bit di XOR-kan dengan K i . Hasil 48 bit ini  yang  dilewatkan  pada  sebuah  fungsi  subtitusi  untuk  menghasilkan  keluaran  32  bit yang dipermutasikan.
Untuk dekripsi DES, sama seperti cipher Feistel lain, algoritma yang digunakan sama dengan  enkripsi  tetapi  urutan  penggunaan  kunci  turunan  dibalik.  Jika  pada  proses enkripsi  urutan  kunci  internal  yang  digunakan  adalah K 1 , K 2 , K 3 ,  ..., K 16 maka  proses dekripsi urutan kunci internal yang digunakan adalah K 16 , K 15 , K 14 , ..., K 1 .
Sistem e-money berbasis Contactless Smartcard dengan Teknologi RFID Samuel Aditya Utomo, Darmawan Utomo, Banu Wirawan Yohanes

## 3. Hasil Pengujian dan Analisis
Untuk  pengujian  sistem  secara  keseluruhan  diberikan  contoh  4  kasus.  Pertama adalah  pengguna  kartu  baru,  kedua  adalah  pengguna  kartu  yang  batas  masa  aktif kartunya  sudah  melebihi  batas  penggunaan,  ketiga  adalah  pengguna  kartu  yang saldonya  tidak  mencukupi  untuk  membayar  daftar  belanja,  dan  keempat  dimana pengguna sudah menggunakan lebih dari saldonya 50.000 rupiah dalam sehari.

## 3.1. Pengguna Kartu Baru
Pengguna  datang  ke  komputer  server  untuk  mendaftarkan  dirinya  ke  operator. Setelah data pengguna kartu baru diisi lengkap seperti contoh kasus pada Gambar 5.(a), maka  operator  komputer  menekan  tombol add dan  data  pengguna  kartu  pertama  akan tersimpan  di  database.  Pada  menu  pembuatan  kartu  operator  komputer  menuliskan NoID, saldo, dan masa aktif seperti ditampilkan pada Gambar 5.(b), kemudian menekan tombol  Simpan  Dalam  Kartu,  maka  data  akan  disimpan  di  dalam  memori  kartu.  NoID pengguna kartu pertama itu akan disimpan pada Tabel Kartu di database sesuai dengan nomor kartu yang telah digunakan, untuk menghindari penggunaan lebih dari satu kartu bagi seorang pengguna.
Pada pembayaran pembelian barang, operator komputer kasir menjumlahkan harga barang  yang  akan  dibeli,  dan  selanjutnya  pengguna  kartu  pertama  perlu  meletakkan kartunya  pada  RFID Reader OMNIKEY  5321  [4].  Data  transaksi  ini  seperti  ditunjukkan pada  Gambar  5.(c)  disimpan  pada  Tabel  Transaksi.  Dan  sisa  saldo  pengguna  kartu pertama akan di update pada Tabel Pengguna.
Untuk pembelian saldo, pengguna kartu datang ke penjual saldo. Setelah saldo yang sudah berhasil ditambahkan setelah proses pengisian data pada Gambar 6.(a), maka data saldo terbaru akan disimpan kembali ke Tabel Pengguna. Selain itu, transaksi pembelian saldo  ini  juga  akan  disimpan  pada  Tabel  Transaksi.  Laporan  transaksi  untuk  pengguna kartu  dapat  dilihat  pada  laporan  jumlah  transaksi  pada  sisi  server  seperti  ditampilkan pada Gambar 6.(b).

## 3.2. Pengguna Kartu yang Masa Aktifnya Habis
Apabila  pengguna  kartu  kedua  ingin  mengisikan  saldonya,  maka  proses  transaksi tidak  dapat  dilakukan  karena  batas  masa  aktifnya  habis,  seperti  diunjukkan  pada Gambar  7.  Pengguna  diharuskan  melakukan  registrasi  ulang  ke  komputer  server.  Jika pengguna  bertransaksi,  maka  sistem  akan  membatalkan  karena  batas  masa  aktif  kartu habis dan akan menampilkan peringatan untuk registrasi ulang terlebih dahulu.

## 3.3. Pengguna Kartu yang Saldonya Tidak Mencukupi
Pengguna kartu yang saldonya tidak mencukupi untuk melakukan pembelian barang, ditunjukkan pada Gambar 8.
3.4.   Pengguna kartu menggunakan saldo lebih dari 50.000 dalam sehari
Sistem akan menampilkan sisa saldo yang masih bisa dipakai. Pengguna kartu dapat memilih  untuk  membayar  total  belanja  dengan  uang  tunai  atau  menggunakan  sisa saldonya dan selajutnya membayar total belanjaannya dengan uang tunai.
(a) (b) (c)
Gambar 5. (a) Contoh kasus pengisian data bagi pengguna kartu baru; (b) Pengisian saldo pada kartu baru; dan
(c) Penggunaan saldo untuk membeli barang
(a) (b)
Gambar 6. (a) Contoh kasus pengisian saldo kartu; dan (b) Laporan penggunaan saldo pada kartu
Gambar 7. Contoh kasus penggunaan kartu yang masa aktifnya telah habis
Gambar 8. Contoh kasus penggunaan kartu yang saldonya kurang dari nilai transaksi

## 3.5. Ringkasan
Ringkasan  hasil  pengujian  keseluruhan  sistem e-money ditampilkan  pada  Tabel  1. Pengujian  pada  sisi  kasir  sempat  mengalami  beberaoa  kegagalan  penyimpanan  data transaksi yang disebabkan oleh kartu yang  digunakan salah dan  kesalahan sistem pada RFID reader . Sementara kegagalan pada sisi penjual saldo disebabkan karena saldo yang
Sistem e-money berbasis Contactless Smartcard dengan Teknologi RFID Samuel Aditya Utomo, Darmawan Utomo, Banu Wirawan Yohanes
diisikan  melebihi  batas  yang  ditentukan,  yaitu  1.000.000  rupiah,  namun  sistem  belum dapat memberi proteksi.
Tabel 1. Ringkasan hasil pengujian sistem e-money secara keseluruhan

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  pengujian  sistem  disimpulkan  bahwa  reliabilitas  jaringan  komputer  pada LAN  merupakan  infrastuktur  yang  vital  bagi  berjalannya  sistem e-money .  Apabila jaringan  komputer  terganggu/terputus  belum  ada  mekanisme  untuk  melakukan backup dan recovery . Kegagalan sistem transaksi e-money dapat disebabkan oleh beberapa faktor antara  lain  penggunaan  kartu  yang  salah  atau  bukan  sesuai  dengan  pemiliknya,  belum adanya  proteksi  jumlah  saldo  maksimal  yang  dapat  diisikan  seharusnya  disesuaikan dengan tipe data yang digunakan, dan kegagalan sistem RFID reader .
Dengan  keterbatasan  fitur  pada  versi  prototipe  ini,  maka  direncanakan  untuk mengembangkan sistem dengan beberapa fitur seperti menambahkan printer pada kasir untuk  mencetak  hasil  transaksi,  mengganti  aplikasi  desktop  berbasis  form  windows menjadi  aplikasi  web  agar  tidak  memerlukan  proses  instalasi  di  setiap  komputer  dan memperluas  jangkauan  sistem,  penggunaan  sistem e-money pada  transaksi  lain  seperti kartu  perpustakaan  dan  absensi  perkuliahan,  penggunaan  metode  keamanan  data  lain, dan pengujian sistem keamanan data baik secara formal matematis maupun praktis.

## Daftar Pustaka
[1]  Finkenzeller, K. RFID Handbook: Fundamentals and Application in Contactless Smart Card and Identification, Second Edition , John Willey and Sons Ltd. Munich. 2003.
[2]  Sandy,  A.M. Aplikasi  Radio  Frequency  Identification ( RFID ) pada  tiket  busway ,  Skripsi, Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, UKSW, Salatiga, 2008.
[3]  Stallings,  W. Cryptography  and  Network  Security,  Principles  and  Practice,  Fifth  Edition , Prentice Hall, 2011.
[4]  Philips. Mifare® MF1ICS50 Functional Specification Rev. 5.3, January 2008.
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 15 No. 1 April 2016 Hal 67 - 75