Dokumen tersebut membahas tentang watermarking pada dokumen digital. Watermarking digunakan untuk melindungi hak cipta dan kepemilikan dengan menyisipkan informasi tambahan ke dalam dokumen digital seperti gambar, audio, dan video. Metode watermarking yang dijelaskan adalah spread spectrum yang menyisipkan watermark secara tersebar pada koefisien transformasi domain frekuensi dari dokumen untuk mencapai tingkat ketahanan yang lebih tinggi terhadap manipul

1. Watermarking
Bahan kuliah
IF5054 Kriptografi
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 1

2. Pendahuluan
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 2
 Dokumen digital
- citra (JPEG/GIF/BMP/TIFF Images)
- audio (MP3/WAV audio)
- video (MPEG video)
- teks (Ms Word document)
 Tepat sama kalau digandakan
 Mudah didistribusikan (misal: via internet)
 Mudah di-edit (diubah)
 Tidak ada perlindungan terhadap kepemilikan, copyright,
editing, dll.
 Solusi: digital watermarking.

3.  Digital watermarking: penyisipan informasi
(disebut watermark) ke dalam dokumen digital
untuk tujuan:
- perlindungan copyright/kepemilikan
- fingerprinting
- otentikasi (integritas content)
- dll
 Watermark dapat berupa teks, logo, suara, dsb.
 Watermarking merupakan aplikasi steganografi.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 3

4. Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 4
Citra semula
+
=
Watermark Citra ber-watermark

5. Jenis-jenis Watermarking
Bergantung media yang di-watermark,
watermarking ada beberapa jenis:
 Image Watermarking
 Video Watermarking
 Audio Watermarking
 Text Watermarking
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 5

6. Digital Image Watermarking
 Penyisipan watermark
Watermark
Citra (I) Embedding
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 6
Kunci
(k)
Citra
ber-watermark
Watermark (w)
(Iˆ)
Ek I w I( , ) = ˆ

7.  Ekstraksi/deteksi watermark
Watermark
extraction
c £
t
1,
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 7
Citra
uji (J)
Kunci (k)
Watermark yang
diekstraksi (w’)
Comparator
Citra
semula (I)
0/1
watermark
asli (w)
Dk (J ) = w'
î í ì
>
=
c t
Ct ( w , w ')
0,

8. Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 8

9. Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 9
(a)
(b)
(c)
(d)

10. Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 10
(e)
(f)

11.  Watermark dapat dianggap sebagai sidik digital
(digital signature) atau stempel digital (finger
print) dari pemilik yang sah atas produk
multimedia tersebut.
 Pemberian signature dengan teknik watermarking
ini dilakukan sedemikian sehingga informasi yang
disisipkan tidak merusak data digital yang
dilindungi.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 11

12.  Persyaratan umum watermarking:
- imperceptible: watermark tidak dapat dipersepsi secara
visual/auditori karena watermark tidak
boleh merusak kualitas media host.
- robustness: kokoh terhadap manipulasi yang ditujukan
untuk merusak atau menghapus watermark.
- secure: hanya pihak yang punya otoritas dapat
mengakses watermark.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 12

13. Perbedaan Steganografi dan
Watermarking
Steganografi
 Tujuan: mengirim pesan rahasia apapun tanpa
menimbulkan kecurigaan
 Persyaratan: aman, sulit dideteksi, sebanyak
mungkin menampung pesan (large capacity)
 Komunikasi: point-to-point
 Media penampung tidak punya arti apa-apa
(meaningless)
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 13

14. Watermarking:
 Tujuan: perlindungan copyright, pembuktian
kepemilikan (ownership), fingerprinting
 Persyaratan: robustness, sulit dihapus (remove)
 Komunikasi: one-to-many
 Komentar lain: media penampung justru yang
diberi proteksi, watermark tidak rahasia, tidak
mementingkan kapasitas watermark
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 14

15. Jenis-jenis Watermarking
 Fragile watermarking
Tujuan: untuk menjaga integritas/orisinilitas
media digital.
 Robust watermarking
Tujuan: untuk menyisipkan informasi
kepemilikan media digital.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 15

16. Watermarking pada Citra
 Visible Watermarking
 Invisible Watermarking
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 16

17. Visible Watermarking
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 17

18. Visible Watermarking
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 18

19. Invisible Watermarking
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 19

20. Aplikasi Watermark
 Memberi label kepemilikan (ownership) pada karya digital
 Melindungi isi karya digital (copyright).
 Memeriksa integritas isi karya digital (tamper proofing) 
Data authentication
 User authentication/fingerprinting: mengotentikasi pengguna
spesifik. Contoh: distribusi DVD
 Aplikasi medis: foto sinar-X diberi watermark berupa ID
pasien (memudahkan identifikasi pasien).
 Covert communication: untuk sistem komunikasi di negara2 di
mana kriptografi tidak dibolehkan.
 Piracy protection: mencegah penggandaan yang tidak berizin.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 20

21. Sejarah Watermarking
 Abad 13, pabrik kertas di Fabriano, Italia, membuat kertas
yang diberi watermark dengan cara menekan bentuk cetakan
gambar pada kertas yang baru setengah jadi.
 Ketika kertas dikeringkan terbentuklah suatu kertas yang
ber-watermark. Kertas ini biasanya digunakan oleh
seniman/sastrawan untuk menulis karya seni.
 Kertas yang sudah dibubuhi tanda-air dijadikan identifikasi
bahwa karya seni di atasnya adalah milik mereka.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 21

22.  Watermark pada data digital umumnya
audio atau gambar.
 Watermark berupa teks mengandung
kelemahan karena kesalahan satu bit akan
menghasilkan hasil teks yang berbeda pada
waktu verifikasi (ektraksi).
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 22

23. Contoh robustness
Citra asli Citra ber-watermark
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 23
Citra ber-watermark
dikompresi 75%
Citra ber-watermark di-crop

24. Metode Image Watermarking
 Metode dalam ranah spasial
Menyisipkan watermark langsung pada
nilai byte dari pixel citra.
 Metode dalam ranah transform
Menyisipkan watermark pada koefisien
transformasi dari citra.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 24

25. Metode LSB
 Sama seperti steganografi.
 Mengganti bit LSB dengan bit data.
11010010
MSB LSB
LSB = Least Significant Bit
MSB = Most Siginificant Bit
 Mengubah bit LSB hanya mengubah nilai byte satu lebih
tinggi atau satu lebih rendah dari nilai sebelumnya
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 25

26.  Misalkan sebagian pixel adalah citra
00110011 10100010 11100010 01101111
(sekelompok pixel berwarna merah)
 Misalkan watermark: 0111
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 26
 Encoding:
00110010 10100011 11100011 01101110
(pixel berwarna “merah berubah sedikit”)

27.  Kelemahan:
1. tidak kokoh terhadap perubahan
2. mudah dihapus degan mengganti semua bit
LSB dari media ber-watermark.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 27

28. Metode Spread Spectrum
 Diusulkan pertama kali oleh Cox dalam makalah “Secure
Spread Spectrum Watermarking for Multimedia” (1997)
 Watermark disebar (spread) di dalam citra.
 Spread spectrum dapat dilakukan dalam 2 ranah:
1. Ranah spasial
Menyisipkan watermark langsung pada nilai
byte dari pixel citra.
2. Ranah transform
Menyisipkan watermark pada koefisien
transformasi dari citra.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 28

29.  Penyisipan dalam ranah frekuensi lebih robust
dibandingkan dalam ranah spasial.
 Pada metode Cox, komponen frekuensi yang
disisipi adalah komponen yang signifikan secara
persepsi.
 Ada trade-off antara robustness dan visibility (a)
 Citra ditransformasi ke dalam ranah frekuensi
dengan DCT (Discrete Cosine Transform)
 Setelah penyisipan, ranah frekuensi dkembalikan
ke ranah spasial dengan IDCT (Inverse Discrete
Cosine Transform)
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 29

30. n q
C p q = N
-
I m n m + p a a p p
( , ) ( , ) cos (2 1) 1
p q 2
n q
I m n C p q m p N
cos (2 1)
= + -
( , ) ( , ) cos (2 1) 1
1 , =
0
ì
1 , =
0
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 30
 DCT:
 IDCT:
 Keterangan: Citra berukuran M x N
N
N
m
N
n
cos (2 1)
2
0
1
0
+
åå
=
-
=
N
N
m
N
n
p q 2
2
0
1
0
+
åå
=
-
=
a a p p
0 £ p £ M -1 0 £ q £ N -1
ì
ïî
ïí
£ £ -
=
2 ,1 p M
1
M
p
M
p a
ïî
ïí
£ £ -
=
2 ,1 q N
1
N
q
N
q a

31.  Watermark W = w1, w2, …, wn
 Watermark: bilangan riil acak (pseudo-noise) yang
mempunyai distribusi Normal:
ö
÷ ÷ø
æ
p w w
ç çè
2
( ) 1
= exp
- 2
ps 2 2
s
 Cox memilih watermark mempuyai distribusi N(0,
1), yaitu mean = 0, variansi = 1.
 Menurut Cox, watermark tsb mempunyai kinerja
lebih baik daripada data yang terdistribusi
uniform.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 31
2

32.  Penyisipan watermark:
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 32

33.  Pendeteksian watermark:
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 33

34. Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 34

35.  Panjang watermark = n = 1000
 Cox menggunakan 1000 koefisien terbesar. Inilah
yang dinamakan frequency spreading.
 Cox memilih a = 0.1 dan T = 6
 Kelemahan: perlu citra asli untuk deteksi
watermark (non-blind watermarking).
 Kelebihan: kokoh terhadap
 konversi analog-ke-digital
 Konversi digital-ke-analog
 Cropping
 Kompresi, rotasi, translasi, dan penskalaan
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 35

36. Watermarking dalam Program Komersil
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 36

37. Penyisipan watermark
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 37

38. Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 38

39. Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 39

40. Pembacaan watermark
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 40

41. Lain-lain
 Saat ini, Microsoft sedang meneliti untuk
mengembangkan sistem watermarking untuk
audio digital, yang akan dimasukkan ke dalam
media player Windows.
 Data seperti informasi lisensi disisipkan ke dalam
musik/lagu; media player tidak akan memainkan
file audio yang memuat watermark yang salah.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 41

42. Beberapa situs yang berguna
 Perangkat lunak digital watermarking dari Blue
Spike’s GiovanniTM (www.bluespike.com)
menggunakan kunci kriptografi untuk
membangkitkan watermark ke dalam musik dan
citra digital.
 Perusahaan software yang menawarkan solusi
digital watermarking adalah Digimarc (www.
digimark.com) dan Cognicity (www.cognicity
.com).
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 42

43. Situs web yang lain tentang steganografi dan digital watermaking
1. www.outguess.org
Menyediakan secara gratis kakas steganografi.
Rinaldi Munir/IF5054 Kriptografi 43
2. www.demcom.com
Perangkat lunak Steaganos Security Suite dari DemCom mengizinkan
anda untuk mengenkripsi dan menyembunyikan arsip ke dalam berkas
audio, video, teks, atau HTML.
3. www.cl.cam.ac.uk/~fapp2/steganography/index.html
Homepage mengenai information hiding yang memiliki informasi teknis,
berita, dan link yang berkaitan dengan digital watermarking dan
steganografi.
4. www.digimarc.com
Homepage lainnya dari Digimarc.