Sabtu, 27 Oktober 2007

RANCANG BANGUN SISTEM ENKRIPSI SEBAGAI SECURITY KOMUNIKASI HANDIE-TALKIE (HT)

RANCANG BANGUN SISTEM ENKRIPSI SEBAGAI SECURITY KOMUNIKASI HANDIE-TALKIE (HT)
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AVR SERI ATMEGA8535

Oleh
Yunita Susanty



I. PENDAHULUAN


A. Latar Belakang

Keamanan merupakan salah satu aspek yang penting dalam sebuah sistem informasi. Banyak orang menyiasati bagaimana cara mengamankan informasi yang dikomunikasikan atau menyiasati bagaimana cara mendeteksi keaslian dari informasi yang diterimanya.
Kriptogarifi adalah ilmu yang mempelajari bagaimana menjaga keamanan suatu pesan (plaintext). Tugas utama kriptografi adalah untuk menjaga agar baik pesan atau kunci ataupun keduanya tetap terjaga kerahasiaannya dari penyadap (attacker). Penyadap pesan diasumsikan mempunyai akses yang lengkap dalam saluran komunikasi antara pengirim pesan dan penerima pesan. Penyadapan sering terjadi pada komunikasi melalui saluran internet maupun saluran telepon.
penyadapan
Dengan adanya kondisi tersebut, maka diperlukan suatu sistem yang security melalui sistem enkripsi khususnya pada perangkat telekomunikasi seperti HT (Handie-Talkie) yang tidak mengggunakan pulsa dalam kelangsungan berkomunikasi. HT merupakan perangkat komunikasi yang relatif murah karena menggunakan gelombang radio. Dengan demikian, sistem enkripsi dan deskripsi pada HT akan memberikan safety (keamanan) yang cukup terjamin sehingga informasi yang disampaikan dapat diterima oleh pihak yang diinginkan tanpa diketahui oleh pihak lain dan tanpa adanya gangguan.
B. Tujuan
Tugas akhir ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan suatu sistem enkripsi sebagai security komunikasi HT yang akan menjamin keamanan informasi yang disampaikan.
C. Pokok Permasalahan
Mengacu pada permasalahan yang ada maka perumusan perancangan ini ditekankan pada aspek berikut :
1. Merancang dan mengimplementasikan sistem enkripsi sebagai basis security komunikasi HT.
2. Membuat sistem pendeteksi keamanan informasi yang ditransmisikan melalui teknik modulasi FSK untuk membedakan dan mengidentifikasikan frekuensi-frekuensi yang digunakan pada perangkat HT.
3. Mensetting pengkondisi sinyal analog yang dihasilkan oleh sistem pendeteksi (sinyal digital) sehingga informasi yang disampaikan terdengar jelas melalui band frekuensi filter.
4. Membuat sistem security melalui teknik enkripsi dengan menggunakan mikrokontroler AVR seri ATMEGA8535. Sedangkan pengkondisi sinyal informasi (sinyal analog) yang diterima melalui konversi sinyal digital menjadi sinyal analog menggunakan DAC (Digital to Analog Converter).
D. Batasan Masalah
Dalam tugas akhir ini, perancangan sistem enkripsi sebagai komunikasi HT dibatasi pada hal-hal berikut :
1. Pengamanan dan proteksi informasi atau sistem enkripsi yang diimplementasikan adalah melalui pengkondisi sinyal dan penggunaan frekuensi yang digunakan.
2. Besaran yang dikondisikan dalam sistem enkripsi ini adalah berupa sinyal analog yang dihasilkan melalui sumber (source) yang diubah menjadi bentuk pulsa-pulsa listrik atau gelombang elektromagnetik.
3. Frekuensi suara manusia yang dikondisikan berada pada range 300 hingga 3400 Hz sedangkan frekuensi yang dihasilkan manusia umumnya 100-7500 Hz.
4. Sistem enkripsi yang diimplementasikan dalam perangkat HT tidak memperhitungkan adanya error detection dan error recovery yang mungkin bisa terjadi.
5. Untuk langkah awal, sistem enkripsi yang digunakan pada HT diupayakan dalam jarak komunikasi yang relatif dekat hingga semaksimal mungkin (sesuai dengan spesifikasi perangkat HT yang digunakan).

E. Manfaat
Perancangan ini memiliki manfaat-manfaat sebagai berikut :
1. Dapat menjaga keamanan dan keterjaminan informasi yang disampaikan dari sumber (source) ke tujuan (destination) tanpa diketahui oleh pihak-pihak yang tidak diharapkan melalui perangkat sederhana HT.
2. Dapat mengembangkan penerapan teknologi khususnya teknologi berbasis security melalui sistem enkripsi pada perangkat HT.
3.
II. Hipotesis
Perkiraan awal yang dapat mendukung perancangan sistem enkripsi sebagai security pada komunikasi HT adalah masukan informasi berupa sinyal analog akan difilter melalui lowpass filter yang kemudian disampling dan dikuantisasi dengan menggunakan teknik PCM (Pulse Code Modulation) pada ADC internal yang ada pada mikrokontroler AVR seri ATMega 8535. Agar informasi yang akan dikirimkan tidak dapat disadap oleh orang yang tidak berkepentingan maka sinyal yang telah dikuantisasi tersebut akan di acak menggunakan teknik enkripsi yang telah diprogram pada mikrokontroler AVR seri ATMega 8535. Hasil dari enkripsi ini kemudian akan dimodulasi dengan menggunakan modulasi FSK dan diteruskan ke pemancar FM yang ada pada HT sebagai transmitter. Dengan demikian informasi yang telah di enkripsi tidak dapat diterima oleh receiver lain kecuali receiver yang memiliki sistem deskripsi yang telah disetting pada mikrokontroler yang sama yaitu mikrokontroler AVR seri ATMega8535 serta menggunakan konversi sinyal digital menjadi sinyal analog dan proses demodulasi FSK.
III. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan tugas akhir ini disusun sebagai berikut :
I. PENDAHULUAN
Memuat latar belakang masalah, tujuan, batasan masalah, rumusan masalah, manfaat, hipotesis dan sistematika penulisan tugas akhir.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang dasar teori yang mendukung perancangan ini. Beberapa dasar teori ini meliputi tentang teori sistem enkripsi dan deskripsi, cryptographic system (cryptosystem), algoritma simetri dan simulasi sistem enkripsi dan deskripsi, model komunikasi, pesawat komunikasi multiarah, mikrokontroler AVR Seri ATMega8535.
III. METODE
Berisi rancangan dan realisasi sistem enkripsi pada perangkat HT, meliputi alat dan bahan, tahapan perancangan, spesifikasi alat, diagram blok dan cara kerja sistem, desain sistem enkripsi dan deskripsi pada perangkat HT, dan pemancar serta penerima FM
IV. PENGUJIAN DAN ANALISA
Merupakan pembahasan dan analisis data yang didapat selama perancangan dilakukan.
V. SIMPULAN DAN SARAN
Merupakan simpulan dari uraian yang telah disajikan dalam penulisan dan beberapa saran.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Teori Sistem Enkripsi dan Deskripsi
Kriptografi bertujuan menjaga kerahasiaan informasi yang terkandung dalam data sehingga informasi tersebut tidak dapat diketahui oleh pihak yang tidak sah. Dalam menjaga kerahasiaan data, kriptografi mentransformasikan data jelas (plaintext) ke dalam bentuk data sandi (ciphertext) yang tidak dapat dikenali. Ciphertext inilah yang kemudian dikirimkan oleh pengirim (sender) kepada penerima (receiver). Setelah sampai di penerima, ciphertext tersebut ditranformasikan kembali ke dalam bentuk plaintext agar dapat dikenali.
Proses tranformasi dari plaintext menjadi ciphertext disebut proses Encipherment atau enkripsi (encryption), sedangkan proses mentransformasikan kembali ciphertext menjadi plaintext disebut proses dekripsi (decryption).Untuk mengenkripsi dan mendekripsi data, kriptografi menggunakan suatu algoritma (cipher) dan kunci (key). Cipher adalah fungsi matematika yang digunakan untuk mengenkripsi dan mendekripsi. Sedangkan kunci merupakan sederetan bit yang diperlukan untuk mengenkripsi dan mendekripsi data. Secara sederhana istilah-istilah di atas dapat digambarkan sebagai berikut :





Gambar 1. Proses Enkripsi/Dekripsi Sederhana [3]
D. Algoritma Simetri dan Simulasi Sistem Enkripsi dan Deskripsi
Berikut ini adalah salah satu bentuk algoritma sistem enkripsi dan deskripsi yang akan digunakan pada HT :
1. Kriptografi Caesar (Chesar Cipper)
Kriptografi Caesar merupakan salah satu kriptografi yang paling tua dan paling sederhana. Menurut sejarah, ini adalah cara Julius Caesar mengirimkan surat cinta kepada kekasihnya Cleopatra. Dalam kriptografi Caesar, maka setiap huruf akan dituliskan dalam huruf lain hasil pergeseran 3 buah huruf. Kriptografi Caesar ini adalah kriptografi substitusi karena setiap huruf akan digantikan huruf lain.[8]
Sebagai contoh, huruf A akan digeser 3 huruf menjadi huruf D, B akan digeser 3 huruf menjadi E, J akan digeser menjadi M, O akan menjadi R dan seterusnya. Pergeseran ini juga berputar kembali ke awal abjad sehingga sesudah huruf Z diikuti kembali oleh huruf A. Kriptografi Caesar ini dikenal sebagai monoalphabetic substitution cipher karena satu huruf tertentu pasti akan berubah menjadi huruf tertentu yang lain.
Tabel 1. Tabel pergeseran huruf pada kriptografi Caesar [8]

Rumus kriptografi secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:
C = E (P ) = (P+k ) mod 26
P = D (C ) = (C- k) mod 26
di mana P adalah plaintext, C adalah ciphertext, k adalah pergeseran huruf sesuai dengan kunci yang dikehendaki.
2. Kriptografi Vigenere
Pada kriptografi Caesar pergeseran akan sama pada seluruh pesan. Jika kunci yang digunakan adalah huruf E, maka setiap huruf pada pesan akan bergeser 4 huruf. Begitu juga bila digunakan kunci-kunci lainnya. Pada kriptografi Vigenere, plaintext akan dienkripsi dengan pergeseran huruf seperti pada kriptografi Caesar tetapi setiap huruf di dalam plaintext akan mengalami pergeseran yang berbeda. [8]
Pergeseran setiap huruf pada plaintext ditentukan oleh huruf pada posisi yang sama (lihat tabel 2). Dan pergeseran ini ditentukan oleh tabel yang sama dengan tabel pada kriptografi Caesar.
Kunci pada kriptografi Vigenere adalah sebuah kata bukan sebuah huruf. Kata kunci ini akan dibuat berulang sepanjang plaintext, sehingga jumlah huruf pada kunci akan sama dengan jumlah huruf pada plaintext. Pergeseran setiap huruf pada plaintext akan ditentukan oleh huruf pada kunci yang mempunyai posisi yang sama dengan huruf pada plaintext. Kriptografi Vigenere ini dikenal sebagai polyalphabetic substitution cipher, karena enkripsi terhadap satu huruf yang sama bisa menghasilkan huruf yang berbeda.
Sebagai contoh, jika plaintext adalah INI PESAN RAHASIA, maka jika kita gunakan kunci kata BESOK, maka kunci ini akan diulang sama panjang dengan plaintext. Setiap huruf pada kata BESOK mempunyai pergeseran yang berbeda, sehingga setiap huruf akan mengalami pergeseran yang berbeda. Huruf yang sama bisa menghasilkan cipher yang berbeda.
Tabel 3. Contoh kriptografi Vigenere [8]

Penggunaan lebih dari satu huruf dalam suatu enkripsi ini yang membuat kriptografi Vigenere disebut polyalphabetic cipher. Keuntungan dari kriptografi polyalphabetic cipher adalah sulitnya melakukan analisa frekwensi (frequency analysis) terhadap munculnya suatu huruf dalam ciphertext. Analisa frekuensi adalah suatu cara untuk melakukan cryptanalysis terhadap suatu ciphertext dengan menghitung berapa sering suatu huruf muncul pada ciphertext tersebut dengan memperbandingkan dengan berapa sering suatu huruf muncul dalam pesan atau tulisan normal.
3. Kriptografi Autokey
Kriptografi Autokey adalah pengembangan dari kriprografi Caesar dan Vigenere. Cara melakukan enkripsi sama dengan kedua kriptografi sebelumnya. Pada kriptografi Autokey juga digunakan sebuah kata sebagai kunci. Kunci ini kemudian diikuti dengan plaintext sehingga membentuk huruf-huruf yang sama panjang dengan plaintext. Urutan huruf-huruf ini yang akan digunakan sebagai kunci pada saat enkripsi.
Contoh, jika plaintext adalah INI PESAN RAHASIA, maka jika kita gunakan kunci kata BESOK, maka kata BESOK akan disisipkan di depan plaintext INI PESAN RAHASIA. Kemudian enkripsi dilakukan sama dengan enkripsi Caesar dan Vigenere.
Tabel 7. Contoh Kriptografi Autokey [8]


D. Pesawat Komunikasi Multiarah [10]
Pesawat komunikasi multiarah merupakan pesawat yang bisa digunakan untuk memancarkan dan juga bisa untuk menerima sinyal-sinyal elektromagnetik pada jalur komunikasi tertentu. Pesawat ini sering disebut peawat “transceiver” yang berasal dari kata transmitter (memancar) dan receiver (menerima). Jadi, alat ini dapat digunakan untuk pembicaraan secara langsung.
Bentuk yang paling sederhana dari pesawat transceiver ini adalah walky talky yang secara sederhana hanya mampu untuk berkomunikasi kurang lebih 1 kilometer saja. Bentuk lainnya yang lebih menjangkau adalah pesawat HT (Handi-Talkie), CB (Citizen Band), 80 meter band, 11 meter band, dan sebagainya. Semua itu adalah bentuk pesawat transceiver yang sempurna. Sedang pada pesawat Walky Talky bukanlah pesawat komunikasi yang memadai karena hanya menggunakan penguat tunggal pada sistem modulatornya sehingga sifatnya hanya untuk permainan saja.
Selain bentuk-bentuk pesawat tersebut, sekarang ini orang lebih tertarik dengan pesawat transceiver jalur FM yang dirasa lebih bening dan enak didengarkan, disamping antena yang digunakan juga relatif sederhana. Hanya saja pesawat transceiver jalur FM ini tidak mampu menembus jarak sejauh pesawat transceiver jalur AM.
E. Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 [11]
Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar instruksi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Hal ini terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya, yang membeda-bedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan sama.
1. Arsitektur ATMega8535 [11]
ATMega8535 memilii abgian struktur bagian sebagai berikut :
a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.
b. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran
c. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan.
d. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
e. Watchdog Timer dengan osilator internal.
f. SRAM sebesar 512 byte.
g. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.
h. Unit interupsi internal dan eksternal.
i. Port antarmuka SPI
j. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
k. Antarmuka komparator analog.
l. Port USART untuk komunikasi serial.
2. Fitur ATMega8535 [11]
Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut :
a. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
b. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable read Only Memory) sebesar 512 byte.
c. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.
d. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
e. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu
Penelitian Tugas Akhir ini dilakukan di Laboratorium Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung. Penelitian dimulai dari Agustus 2006 sampai dengan bulan Januari 2007.
B. Alat dan Bahan
Alat dan Bahan-bahan yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah:
1. Multimeter.
2. Osiloskop.
3. Function generator.
4. Komputer.
5. Downloader.
6. Solder dan peralatan pendukung untuk merealisasikan rangkaian di PCB.
7. Project Board.
8. HT (Handie-Talkie)
C. Langkah-langkah Kerja Perancangan dan Realisasi Rangkaian
Langkah-langkah kerja yang dilakukan dalam perancangan dan realisasi sistem deskripsi sebagai basis security dan proteksi komunikasi HT (Handie-Talkie) menggunakan mikrokontroler AVR adalah sebagai berikut:
1. Penentuan spesifikasi alat
Penentuan spesifikasi alat dimaksudkan agar alat yang dibuat memiliki karakteristik sesuai dengan yang diharapkan.
2. Pembuatan blok diagram
Pembuatan blok diagram bertujuan untuk mempermudah realisasi sistem deskripsi sistem deskripsi sebagai basis security dan proteksi komunikasi HT menggunakan mikrokontroler AVR.
3. Implementasi rangkaian sistem deskripsi sistem deskripsi sebagai basis security dan proteksi komunikasi HT menggunakan mikrokontroler AVR.
Implementasi rangkaian dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut :
a Menentukan komponen yang digunakan.
b Merangkai dan uji coba rangkaian dari masing-masing blok diagram.
c Membuat program dan melakukan download program ke mikrokontroler AVR.
d Menggabungkan rangkaian dari setiap blok diagram di project board.
e Melakukan uji coba rangkaian.
f Setelah perangkat HT menggunakan sistem deskripsi diuji coba dan dinyatakan berhasil maka rangkaian dirangkai di PCB.
4. Melakukan pengambilan data percobaan


Gambar 3.1 Diagram alir langkah kerja realisasi rangkaian.

D. Diagram Blok Sistem Enkripsi Handie-Talkie (HT)
Pada awalnya telepon ini hanya merupakan gabungan antara telepon biasa dengan perangkat transciever (transmisi dan receiver/penerima) biasa. Karena itu, sangat mudah disadap oleh telepon lain atau radio scaner sehingga bukan hanya keamanan yang tidak terjamin, bahkan telepon ini bisa digunakan oleh orang yang tidak berhak yang mengetahui frekuensi operasinya.
Berikut ini adalah blok diagram perancangan sistem enkripsi dan deskripsi pesawat komunikasi HT yang akan menjamin keamanan informasi yang disampaikan dari sumber ke tujuan.


Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem Enkripsi dan Deskripsi Pesawat Komunikasi HT

E. Modulator Pengunci Pergeseran Frekuensi (Frequency Shift Keying/ FSK)
Untuk mengirimkan bit-bit digital maka diperlukan suatu sistem modulasi digital agar dapat mengkonversi bit-bit tersebut ke dalam bentuk sinyal analog. Modulasi digital yang dipakai ialah sistem FSK.
F. Pemancar Modulasi Frekuensi
Pemancar FM ini terdiri dari tiga bagian utama. Yaitu osilator, penyangga (buffer) dan penguat daya.
1. Osilator
Osilator yang digunakan adalah osilator LC
2. Rangkaian Penyangga (buffer)
Penyangga berfungsi untuk menstabilkan frekuensi dan/atau amplitudo osilator akibat dari pembebanan tingkat selanjutnya. Osilator yang dilengkapi dengan penyangga biasanya disebut sebagai exciter. Exciter sebenarnya sudah bisa dipakai sebagai pemancar FM dengan daya relatif kecil.
3. Penguat Daya
Sinyal yang diperoleh dari exciter masih relatif kecil. Untuk mendapatkan daya yang lebih besar dibutuhkan penguat daya frekuensi radio.


DAFTAR PUTAKA



[1] P.H Smale. 1996. Sistem Telekomunikasi I Edisi Kedua. Terjemahan Ir. Chris Timoteus. Erlangga. Jakarta.

[2] http://www.informatika.org/~rinaldi/Kriptografi/2005- 2006/Makalah/Makalah2005-13.pdf

[3] Stallings, William. 2001. Dasar-Dasar Komunikasi Data. PT. Salemba Teknika. Jakarta.

[4] Roger L. Freeman. 1996. Telecommunication System Engineering 3rd Edition. John Willey & Sons. Inc. New York.

[5] http://pinguin.stttelkom.ac.id/jurnal/Jurnal-Mix/rancang%20bangun%20 demodulator%20fsk%20u-%20transmisi%20pd%20sal%20telepon /jurnal.pdf

[6] http://rendo.no-ip.info/artikel/Sekilas%20Mengenai%20Enkripsi%20 Data.pdf

[7] Suhata.S.T. 2003. Aplikasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Peralatan Elektronik. PT. ElekMediaKomputindo. Jakarta.

[8] Suhana, Ir. 1984. Buku Pegangan Teknik telekomunikasi. Pradnya Paramita. Jakarta.

[9] Thomas L Floyd. 1996. Electronics Fundamental Cicuit, Devaices and Applications 4th Edition. Prentice-Hall, Inc. New Jersey

[10] http://www.itee.uq.edu.au/~aupec/aupec00/lin200.pdf#search=%22tutorial %2Bpdf%20%20DAC%200800%22

[11] http://lecturer.eepis-its.edu/~tribudi/Dig_mod_3.pdf

[12] http://lecturer.eepis-its.edu/~tribudi/Dig_mod_1.pdf

[13] http://budi.paume.itb.ac.id/courses/ec5010/2005/purnomo-report2.pdf
www.EducatorsCorner.com

5 komentar:

erni mengatakan...

Ass...
thanks ats postingan2 kamu yg menarik...cukup bt judul skripsi nih ^_^, tp kok gambar/rumusnya gak nampil ya?
btw, aku butuh bahan terkait arus/teg AC, dari pembangkitan,teori2, dan aplikasi..kl kamu bisa bantu postingkan ato kirim ke imelku justeeka@yahoo.com krn literatur di t4ku minim bgt...so thanx b4

salam damai

- erni -

Anonim mengatakan...

mas gambar2 rangkaianya mana ko ga muncul?
apa emng sengaja ga di tampilin...?
jangan pelit2 donk mas....

asep-j mengatakan...

Assalamu'alaikum wr wb

Salam kenal nama saya Asep.saya lagi mw nyusun Tugas akhir.saya tertarik dengan judul Anda tentang enkripsi sebagai security komunikasi HT.
kira2 saya bisa dpt bahan yang lengkap g dari Anda.Kalo boleh tolong dikrimkan ke alamat email saya : asep_qren@yahoo.com
sorry merepoktkan.tapi saya mohon bantuannya.
Wassalamu alaikum wr.wb

Anonim mengatakan...

makasih mas postingannya bantu ade2 saya buat presentasi...
tapi klo bisa metodanya dipake juga di algoritma bahasa pemrograman kaya C gtu, atw yang lainnya...terimakasih..

Anonim mengatakan...

makasih banyak atas ilmunya smga ini bisa jadi referensi untuk study saya
thx