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1、信息安全基础实习报告姓名：学号：班级：指导老师:1.问题描述通信系统模型反映了各种通信系统的共同特性，对通信系统模型的研究有助于找出信息传输过程中的井M规律，以提高信息传输的可靠性、有效性、保密性和认证性。本课题的任务是针对文木文件（txt文件）或阁像文件（bmp文件）对信源编（译）码，信道编（译）码部分编程实现，并分析实验数据。2.需求分析该通信系统模型主要奋网个模块：信源编码（Huffman编码）、信道编码（线性分组码）、信道解码、信源解码。根据实验要求，需要读写文件，木文选择的是读取图像文件，涉及到读取罔像文件的知识。编码对象：图像（testl.bmp）倌源编码
2、算法：哈弗曼编码读像素：文木（l.txt）信源编码结果：文木（2.txt）►统计压缩率信道编码算法：线性分组码信道编码结果：文木（3.txt）＞统计传输率信道译码结果:文本（4.txt）信源译码:文本5.txt）解码结果:图像(test2.bmp)1.算法分析3.1Huffman编码Huffman算法是一种基干统计的压缩方法。它的本质就是对文本文件屮的字符进行重新编码，对于使川频率越高的字符，艽编码也越短。但是任何2个字符的编码，是不能出现向前包含的。也就足说字符A的编码的前段，不可能为字符B的编码。经过编码后的文本文件，主要包含2个部分：Huffman码表部分和压缩
3、内容部分。解压缩的吋候，先把Huffman码表取出来，然后对压缩A容部分各个字符进行逐一解码，形成源文件。编码过程如下(1)将信源符号按概率递减顺序排列；(2)把两个最小的概率加起來，作为新符号的概率；⑶重复步⑴、⑵H到概率和达到1为止；(4)在每次合并消息时，将被合并的消息赋以1和0或0和1;(5)寻找从每个信源符号到概率为1处的路径，记录下路径上的1和0;(6)对每个符号写出"1"、"0"序列(从码数的根到终节点)。哈夫玆译码过程与编码过程相反，译码过程就足分解电文中字符串的过税，具体步骤如下：首先输入要一点问的二进制编码，然P从哈夫曼树的根结点出发，对于电文的二
4、进制编码，按照二进制位串屮的0和1确定足进入左分支还是右分支：若编码为0,则进入结点的左孩了，否则进入结点的孩了，一旦到达叶结点，就译出该叶了结点所代表字符。3.2线性分组码(7,3)码线性分组码是一类奇偶校验码，它可以由（n,k）形式表示，编码器将一个k比特信息分组（信息矢量）转变为一个更长的由给定元素符号集组成的n比特编码分组，当这个符号集包含两个元素（0和1），与二进制相对，称为二进制编码。分组码是对每段1＜位长的信息组，以一定规则增加r=n-k个检验元，组成长为n的序列：（k，（:n_2，...,CnC0）,称这个序列为码字。在二进制情况下，信息组总共冇个，因
5、此通过编码器相应的码字也有k2个，称这k2个码字集合为（n,k＞分组码。n长序列的可能排列总共冇n2种。称被选取的k2个n重为许用码组，艽余kn22个为禁用码组，称R=k/n为码率。那么对于（7,3）码即为用7位长的序列表示3位信息码，7位长序列的可能排列总共有128个。许用碍组有8个,其余128-8=120个禁用码组,码率为R=3/7=42.86%。对于长度为n的二进制分组码，可以表示成（n，k）,通常用于前叫纠错。在分组码中，监督位加到信息位之后，形成新码，在编码中，k个信息位，被编为n位长度，（n-k）个监督码的作用是实现检错和纠错。■编码原理（1）根裾给定的生
6、成矩阵G，求得监督码与信息码之间呈线性关系即编码方程。（2）输入信息码，代入上述编码方程屮，得到各监督码。（3）监督码附带在信息码之后，一起输川，即得到编码结果。已知线性分组码的生成矩阵’1001110、0100111因为[CfiCXiC3C2CiC0]即1001110[CeCoC,!:*0100111=[C6C5^0011101夕4C3C2C1C0]所以由上式可以得到编码方程组C6=C6C5=C5c4=c4ca=c6+c4C2=C6+C&+C4C1=C&-
7、-C5信息组监督码C3C2CiCg石马字CgCgOiCgCgCiCg000000000000000011101
8、0011101010011101001110111010011101010011101001110101001110100111101001110100111101001110100表1倌息码、监督码、许用码对照表■译码原理(1)根据生成矩阵计算出监愕矩阵H，凼H计算出伴随式S。(2)如果S=[0,0,0,0],R1无错。(3)如果S与H的转置矩阵的某一行相等，则有一个错误，找到相应的错误阁样E,则正确的接收到的码字R2=R1+E(二进制异或)。(4)译出的码为R2的前3位。(5)如果S不等于H转置的任意一行，则冇两个或多个错误，不能得到正确的译码结
