JURNAL PARALEL COMPUTATION

REVIEW JURNAL PARALLEL COMPUTATION

(Mata Kuliah Pengantar Komputasi Modern)

I. PENDAHULUAN

Parallel computation adalah suatu teknik untuk mengerjakan suatu perhitungan yang besar dan memerlukan waktu yang lama dengan memecah menjadi beberapa bagian dan mengerjakannya secara independen di prosesor yang berbeda. Jurnal yang akan di-review ini membahas tentang implementasi komputasi paralel untuk mengenkripsi berkas citra menggunakan AES dengan menggunakan JPPF.

II. DENTIFIKASI JURNAL

Judul : Implementasi Komputasi Paralel Untuk Enkripsi Citra Berbentuk AES

Menggunakan JPPF

Penulis : Mohammad Zarkasi, Waskitho Wibisono, dan FX. Arunanto

Institusi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Tahun Terbit : 2013

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

III. RINGKASAN JURNAL

1. Pendahuluan

Enkripsi merupakan teknik yang umum digunakan untuk meningkatkan keamanan suatu data, tak terkecuali untuk citra. Tidak terkecuali untuk citra. Sebagai tambahan dalam level keamanan, kecepatan eksekusi suatu algoritma enkripsi menjadi bagian yang paling penting. Salah satu algoritma enkripsi yang cukup luas diterapkan adalah Advanced Encryption Standards (AES). AES menggunakan key yang lebih panjang daripada algoritma Data Encryption Standard (DES).

Java Parallel Programming Framework (JPPF) merupakan framework untuk pemrosesan paralel yang menggunakan bahasa pemrograman Java. Pada JPPF tersedia beberapa strategi pendistribusian job untuk mengoptimalkan performa dengan menyesuaikan jumlah task yang dikirim ke setiap slave. JPPF juga memiliki mekanisme untuk menanggulangi masalah apabila terjadi kegagalan komunikasi dengan master.

1. Kajian Teori

1. Uraan Penelitian

Advanced Encryption Standard (AES) merupakan algoritma enkripsi yang berdasarkan pada kombinasi dan permutasi dari operasi shift dan exclusive-OR (XOR). AES menggantikan Data Encryption Standard (DES) yang sebelumnya merupakan algoritma yang utama dalam mengenkripsi data elektronik. AES merupakan varian algoritma Rijndael yang dikembangkan oleh dua orang kriptografer asal Belgia, John Daemen dan Vincent Rijmen.

Ada beberapa modus operasi AES yang tersedia untuk digunakan memproses data yang besar. Namun, hanya ada dua modus yang dapat diparalelkan karena tidak ada dependensi terhadap blok sebelumnya, yaitu Counter (CTR) dan Electronic Code Book (ECB). ECB merupakan modus yang paling sederhana, yaitu dengan menerapkan algoritma AES pada tiap blok data. Sedangkan pada CTR, digunakan sebuah counter yang unik pada setiap blok data, sehingga apabila ada dua blok data (plaintext) yang sama, akan dihasilkan ciphertext yang berbeda.

1. Komputasi Paralel

Komputasi paralel adalah suatu teknik untuk mengerjakan suatu perhitungan yang besar dan memerlukan waktu yang lama dengan memecah menjadi beberapa bagian dan mengerjakannya secara independen di prosesor yang berbeda.

Terdapat beberapa style pemrograman paralel, antara lain:

• SPMD (Single Program, Multiple Data), yaitu data dan program didistribusikan ke tiap prosesor, eksekusi dilakukan sesuai jadwal yang telah ditentukan. Tiap prosesor mengeksekusi program yang sama tetapi data yang diproses berbeda.
• Master/slave, yaitu satu prosesor bertindak sebagai master, dan ada beberapa prosesor yang menjadi slave kepada master tersebut.
• MPMD (Multiple Program, Multiple Data), yaitu program dan data didistribusikan ke tiap-tiap prosesor, tiap prosesor mengeksekusi program yang berbeda dan data yang berbeda.

Tujuan utama dari komputasi paralel adalah untuk mendapatkan speedup. Speedup diperoleh dengan menghitung perbandingan antara waktu yang diperlukan untuk komputasi secara sekuensial dengan waktu yang diperlukan untuk komputasi secara paralel. Speedup dihitung menggunakan

𝑠𝑝𝑒𝑒𝑑𝑢𝑝 = 𝑇𝑠𝑒𝑘𝑢𝑒𝑛𝑠𝑖𝑎𝑙 / 𝑇𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙

1. JPPF

JPPF adalah adalah suatu framework yang dibangun dengan bahasa Java. JPPF memungkinkan aplikasi dengan kebutuhan komputasi yang tinggi agar dapat berjalan pada sejumlah komputer, dalam rangka untuk mengurangi waktu pemrosesan. Hal ini dilakukan dengan membagi aplikasi menjadi bagian-bagian yang lebih kecil yang dapat dieksekusi secara bersama-sama di mesin yang berbeda.

Keunggulan JPPF terhadap framework lain adalah JPPF menyediakan beberapa strategi pendistribusian job untuk mengoptimalkan performa dengan menyesuaikan jumlah task yang dikirim ke setiap slave. Tiap strategi distribusi job memiliki keunggulan terhadap suatu jenis permasalahan yang akan diselesaikan secara paralel. Selain itu, JPPF memiliki fitur mekanisme untuk menangani kegagalan komunikasi. Secara otomatis JPPF client dan slave akan mencari master yang aktif apabila pada suatu saat terjadi gangguan dalam komunikasi.

1. Hasil Temuan

1. Pengaburan isi citra

Uji coba fungsionalitas menjelaskan pengaburan isi citra yang dihasilkan dari enkripsi. Citra plaintext yang digunakan sebagai masukan uji coba adalah citra Lenna dengan penggunaan RGB dominan pada area tententu. Pada citra ciphertext hasil enkripsi, penggunaan RGB cukup merata, dan juga tidak terlihat adanya dominasi warna seperti pada citra plaintext. Citra ciphertext dihasilkan oleh enkripsi dengan algoritma AES menggunakan modus ECB dan CTR.

1. Speedup

Uji coba enkripsi citra menggunakan komputasi paralel dilakukan menggunakan 8 komputer yang berperan sebagai slave. Salah satu dari 8 komputer tersebut juga berperan sebagai master sekaligus client, yaitu PC1. Pada uji coba ini digunakan beberapa citra dengan ukuran resolusi yang berbeda dan strategi distribusi manual dengan ukuran task per slave adalah satu. Pada uji coba dengan membandingkan waktu komputasi paralel dengan waktu eksekusi single pada PC1, diperoleh rata-rata speedup sebesar 1,65. Sedangkan pada uji coba dengan membandingkan waktu komputasi paralel dengan waktu eksekusi single pada PC2, diperoleh rata-rata speedup sebesar 0,82.

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

Penggunaan warna pada citra hasil enkripsi menunjukkan pengaburan dengan persebaran RGB yang merata. Hal ini menyebabkan pola-pola pada citra menjadi sulit untuk dikenali secara langsung.

Implementasi komputasi paralel berhasil memberikan waktu komputasi yang lebih cepat. Speedup yang diperoleh dengan membandingkan waktu komputasi paralel terhadap waktu komputasi pada komputer dengan spesifikasi frekuensi prosesor 2,53 GHz satu core adalah rata-rata sebesar 1,65. Sedangkan speedup yang diperoleh dengan membandingkan waktu komputasi paralel terhadap waktu komputasi pada komputer dengan spesifikasi yang lebih tinggi adalah rata-rata kurang dari 1.