Implementasi Kriptografi ChaCha20 dan Steganografi Least Significant Bit (LSB) dengan Pengacakan Pseudo Random Number Generator (PRNG) Berperforma Ringan untuk Pengamanan Pesan pada Citra Digital

Oleh :
Vigo Agmel Sadewa - M0519081 - Fak. Teknologi Informasi dan Sains Data

Perkembangan teknologi informasi memicu peningkatan ancaman terhadap kerahasiaan pertukaran data digital, seperti penyadapan dan akses ilegal. Integrasi kriptografi dan steganografi menjadi metode hibrida yang efektif, namun teknik steganografi Least Significant Bit (LSB) standar memiliki kelemahan berupa pola penyisipan linier sekuensial yang mudah dideteksi oleh serangan steganalysis. Selain itu, efisiensi algoritma enkripsi menjadi tantangan tersendiri bagi perangkat dengan spesifikasi perangkat keras terbatas. Penelitian ini mengusulkan sistem keamanan data hibrida yang efisien (lightweight) untuk mengatasi celah kerentanan steganalysis pada steganografi Least Significant Bit (LSB) linier. Metode yang diimplementasikan menggabungkan enkripsi stream cipher ChaCha20 dengan teknik steganografi LSB, di mana posisi penyisipan bit sandi diacak secara non-linier menggunakan Pseudo-Random Number Generator (PRNG) berbasis algoritma kustom Fisher-Yates Shuffle. Hasil eksperimen membuktikan bahwa sistem mampu mengekstrak pesan teks secara utuh dengan nilai Accuracy Rate sebesar 100%. Pengujian ketersamaran visual menghasilkan tingkat fidelity yang sangat tinggi, ditunjukkan oleh nilai Mean Squared Error (MSE) sebesar 0,000346 dan Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) mencapai 82,74 dB pada payload standar, serta tetap andal di atas ambang batas aman (56,03 dB) pada pengujian muatan tinggi hingga 45.000 byte. Dari aspek keamanan kriptografi, pemicuan skema 1-bit flip menghasilkan nilai Avalanche Effect sebesar 46,68%, yang secara optimal memenuhi parameter Strict Avalanche Criterion (~50%). Klaim lightweight pada sistem ini tervalidasi secara empiris melalui durasi pemrosesan siklus penuh yang sangat responsif, yakni 18,99 ms, dengan lonjakan alokasi memori RAM minimal sebesar 10,60 MB. Berdasarkan analisis komparatif pada berbagai variasi citra uji, terbukti bahwa resolusi citra yang lebih besar mampu meminimalisir degradasi visual pada payload berukuran tetap, dengan capaian PSNR hingga 99,17 dB. Walaupun memiliki performa yang kokoh, pendekatan fragile steganography ini memiliki limitasi inheren karena tidak tahan terhadap kerusakan piksel akibat serangan derau (noisy image). Secara keseluruhan, kombinasi ini sukses membangun sistem pengamanan ganda yang tangguh dari analisis statistik peretas dan sangat optimal untuk dijalankan pada hardware berspesifikasi menengah ke bawah.