ABSTRAK
Jumlah dan ragam aplikasi terus meningkat seiring dengan perkembanganteknologi untuk Internet of Things (IoT) seperti pada Wireless Sensor Network (WSN),Mobile Ad hoc Network (MANET), dan ZigBee. Namun, isu keamanan juga terusmeningkat dan meluas, termasuk pada area MANET, WSN, dan ZigBee, terutamaperanti-peranti dengan memori, daya komputasi, dan sumber energi kecil. Perlindunganprivasi adalah salah satu isu keamanan yang sangat penting dalam MANET, WSN danZigBee karena sangat terkait dengan keselamatan data yang ditransmisikan.Pada penelitian ini, diusulkan algoritma-algoritma baru untuk pembangkitankunci acak, enkripsi, dan dekripsi dalam mendukung perlindungan privasi untuk aplikasipada MANET, WSN, dan ZigBee. Algoritma pembangkitan kunci acak usulanmenggunakan Fibonacci teracak dengan penambahan faktor pengacak untukmenghasilkan rangkaian kunci acak dan panjang tetapi memiliki komputasi rendah,sedangkan algoritma enkripsi/dekripsi menggunakan One Time Pad (OTP) teracakdengan penambahan faktor pengacak yang bertujuan untuk memenuhi uji keacakan,difusi, dan konfusi pada Ciphertext yang dihasilkan. Simulasi untuk evaluasi algoritmadilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Matlab, NS-2, dan peranti ZigBee.Hasil penelitian menunjukkan bahwa algoritma-algoritma usulan menghasilkanrangkaian kunci dan Ciphertext yang acak. Melalui pengujian kecepatan, korelasi,autokorelasi, difusi, dan konfusi, hasil simulasi menunjukkan kelebihan algoritmaalgoritmausulan dibanding algoritma lain. Untuk pembuktian konsep, algoritmaalgoritmausulan sudah dismulasikan pada MANET dengan perangkat lunak simulatorjaringan, NS-2. Hasil simulasi jaringan memperlihatkan adanya peningkatan throughputseiring dengan meningkatnya jumlah node dalam jaringan serta delay yang relatif tetapuntuk 20- 60 nodes yang mengindikasikan bahwa proses algoritma-algoritma usulan tidakmengurangi secara signifikan kinerja jaringan. Sementara implementasi testbed padaZigBee memperlihatkan bahwa dengan memvariasikan ukuran data, transmisi datamenghasilkan delay yang meningkat perlahan yang menunjukkan bahwa ukuran datamempengaruhi proses transmisi. Persentase rata-rata Packet Delivery Ratio (PDR) untuksatu perangkat akhir dan satu koordinator mencapai kisaran 80% dan menurun seiringdengan meningkatnya jumlah perangkat akhir. PDR ini menunjukkan nilai yang baik danmendekati nilai normal sebagaimana diketahui bahwa rata-rata PDR untuk ZigBee dengan Baudrate 9600 menggunakan Crystal Frequency 12.000 MegaCycles (MC)adalah 85%. Sementara, jarak antara dua node yang berkomunikasi juga mempengaruhinilai rata-rata persentase PDR, semakin jauh jaraknya, semakin rendah persentase PDR.Pada penelitian terakhir dari disertasi ini telah dikembangkan sebuah gatewaymultiprotokol yang dapat mengakomodir protokol-protokol RF/WiFi/Etherent, ZigBee,BLE, dan memanfaatkan protokol TCP/IP untuk pemrosesan data lebih lanjut setelahmelewati gateway. Selain itu, ditambahkan algoritma enkripsi data untuk perlindunganprivasi/data yang ditransmisikan melalui gateway usulan tersebut. Simulasi pengirimandata terenkripsi dari beberapa end-device ZigBee, BLE, dan WiFI ke gateway telahberhasil dilakukan. Untuk menampilkan data yang diterima server, ditambahkan halamandashboard untuk gateway. Secara umum, proses dekripsi memerlukan waktu pemrosesanyang sedikit lebih lama dibanding proses enkripsi untuk ukuran data yang sama. Hal inidapat terjadi karena pada algoritma enkripsi dan dekripsi terjadi dua proses fungsi yangsama yaitu AND, XOR, dan Circular Shift, dan satu proses fungsi yang berbeda yaituAddition pada proses enkripsi dan Subtraction pada proses dekripsi. Perbedaan keduafungsi tersebut mungkin menyebabkan terjadinya perbedaan lamanya waktu pemrosesandata. Hasil testbed menunjukkan bahwa protokol WiFi mengungguli XBee dan BLEdalam kinerja throughput. XBee memiliki nilai throughput yang terendah di antara ketigaprotokol. Meskipun demikian, ketiga protokol mengalami peningkatan nilai throughputketika ukuran data yang diproses juga meningkat untuk rentang ukuran data 10-100Bytes. Terjadinya peningkatan throughput pada saat ukuran data meningkat mungkindapat terjadi selama masih di bawah ukuran maksimal kapasitas jaringan yang digunakan
ABSTRACT
The number and variety of applications continue to increase along with thedevelopment of technology for the Internet of Things (IoT) such as Wireless SensorNetwork (WSN), Mobile Ad hoc Network (MANET), and ZigBee. However, security issuesare also increasing and widespread, including in areas of MANET, WSN, and ZigBee thathave low-capacity devices in terms of memory, computing power, and energy sources.Privacy preservation is one of the most important security issues in MANET, WSN andZigBee as it is closely related to the security of transmitted data.In this research, new algorithms are proposed for random key generation,encryption, and decryption to support privacy preservation on WSN, MANET and ZigBee.The random key generation algorithm uses scrambled Fibonacci with the addition ofscrambling factor to generate random key sequence with required length, but having alow computational overhead, while the encryption/decryption algorithm uses scrambledOne Time Pad (OTP) with the addition of scrambling factor that aims to satisfyrandomness test, diffusion, and confusion of the generated Ciphertext. Evaluation of theproposed algorithms is conducted using Matlab, NS-2, and ZigBee devices.The results show that the proposed algorithms produce a series of keys andrandom Ciphertext. Through speed, correlation, autocorrelation, diffusion, andconfusion testing, the simulation results show the advantages of proposed algorithms overother algorithms. To prove the concept, the proposed algorithms have been simulated onMANET with network simulator software, NS-2. Network simulation results show anincrease in throughput along with an increase in the number of nodes in the network anda relatively fixed delay of 20-60 nodes indicating that the proposed algorithm processesdo not significantly reduce network performance. While the testbed implementation onZigBee shows that by varying the size of the data, data transmission generates slowlyincreasing delay which indicates that the size of the data affects the transmission process.The average percentage of Packet Delivery Ratio (PDR) for one end-device and onecoordinator reaches the 80% range and decreases as the number of end-devicesincreases. This PDR shows good value and close to normal value as it is known that theaverage PDR for ZigBee with Baudrate 9600 using Crystal Frequency 12,000MegaCycles (MC) is 85%. Meanwhile, the distance between two communicating nodes also affects the mean value of PDR percentage, the farther the distance, the lower thePDR percentage.In the last part of the research for this dissertation, a multi-protocol gateway hasbeen developed that can accommodate RF / WiFi / Etherent, ZigBee, BLE protocols andutilize TCP / IP protocol for further data processing after passing through the gateway.In addition, a data encryption algorithm is added for the security of the data transmittedthrough the proposed gateway. In general, the decryption process takes a bit longerprocessing time than the encryption process for the same data size. This can happenbecause the encryption and decryption algorithms even though they apply the sameoperations of AND, XOR, and Circular Shift, they have a different function that isAddition for the encryption process and Subtraction for the decryption process. Thedifference between the two functions may cause the difference in data processing time.The testbed results show that the WiFi protocol outperforms XBee and BLE in throughputperformance. XBee has the lowest throughput value among the three protocols.Nevertheless, all three protocols have an increase in throughput value when the size ofthe processed data is also increased for a range of 10-100 Bytes of data size. An increasein throughput at the time of increased data size may occur as long as it remains belowthe maximum capacity of the network used. |
D2393-Amiruddin.pdf :: Unduh