Bài giảng Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 8: Tìm đường trong mạng chuyển mạch phần tiếp theo trình bày các nội dung liên quan đến vấn đề nén và mã hóa dữ liệu bao gồm: Nén dữ liệu, mã hóa dữ liệu. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên Công nghệ thông tin dùng làm tài liệu tham khảo phục vụ học tập và nghiên cứu.
dce 2008 Nén mã hóa liệu BK TP.HCM Nén liệu Mã hóa liệu dce 2008 Nén liệu Run-length encoding (packed decimal) Là phương pháp đơn giản sử dụng cho dạng liệu mà chứa nhiều chuỗi liệu giống Sử dụng chữ số để thể số lần lặp chuỗi ký thự Ví dụ: chuỗi wwwwbbbbcccccdd biểu diễn sau: 4w4b6c2d dce 2008 Nén liệu Differenial encoding (relative encoding) Chỉ gửi phần thay đổi so với giá trị cũ Original 1509 1506 1508 1510 1511 1509 1513 Encoded 1509 -3 +2 +2 +1 -2 +4 STX ‘+’ ’1’ ’‘ ‘+’ ‘2’ ‘’ ‘+’ … ‘’ ETX BCC End-of-value delimiters Flag +3 +4 +5 +5 +4 +3 … Flag All difference values binary-encoded in a single (signed) byte dce 2008 Nén liệu Huffman encoding (Statistical Methods) Đặc điểm Đây mã thống kê (phương pháp nén mã tối ưu) Mã hóa dựa xác suất sử dụng ký tự Những ký tự dùng nhiều có từ mã ngắn Khơng có tính prefix Giải thuật Sắp xếp nguồn tin có xác suất giảm dần Một cặp bit 0-1 gán cho nguồn tin có xác suất nhỏ nguồn tin kết hợp, tạo thành nguồn tin có xác suất tổng xác suất nguồn tin thành phần Sắp xếp lại nguồn tin theo thứ tự giảm dần xác suất Quá trình lặp lại đến nguồn tin cuối kết hợp Từ mã cho nguồn tin viết theo thứ tự từ gốc đến dce 2008 Nén liệu Huffman encoding (Statistical Methods) Chiều dài từ mã trung bình Lavg = li : chiều dài nguồn tin Xi pi : xác suất xuất nguồn tin Xi Σl x p i i dce Nén liệu 2008 Huffman Code CT Prob 25 0.21 24 26 0.17 0.15 23 27 22 28 21 29 20 30 0.12 0.10 0.06 0.05 0.05 0.04 0.03 0.02 0.09 0.06 0.05 0.04 0.05 0.05 0.10 0.09 0.06 25 20 15 10 0.27 0.32 0.41 0.20 0.17 0.21 0.20 0.27 0.32 0.27 0.15 0.15 0.12 0.15 0.12 0.17 0.15 0.10 0.10 Probability distribution 21 23 29 27 29 Lavg=2.0,21+3.0,17+3.0,15+3.0,12+3.0,1+4.0,06+4.0,05+4.0,05+ 5.0,04+6.0.03+6.0,02 = 3,18 bits CT 25 24 26 23 27 22 28 21 29 20 30 0.21 0.2 0.59 0.41 Huffman code 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 dce 2008 Nén liệu Shannon-Fano encoding (Statistical Methods) Đặc điểm Mã tối ưu Không có tính prefix Giải thuật Sắp xếp nguồn tin theo thứ tự giảm dần xác suất Chia nguồn tin thành hai phần có xác suất xấp xỉ gán cho phần trên, gán cho phần Lặp lại bước cho phần nguồn tin Ghi từ mã dce 2008 Nén liệu Shannon – Fano Các nguồn tin xác suất xuất nguồn tin tương ứng X1 (30%), X2 (20%), X3 (10%), X4 (10%), X5 (20%), X6 (5%), X7 (3%), X8 (2%) Lavg = 2.0,3+2.0,2+3.0,2+3.0,1+3.0,1+4.0,05+5.0,03+5.0,02 = 2,65 bits STT Initial % Xi 30 X1 X2 20 10 X3 10 X4 X5 20 X6 X7 X8 Sorted Xi % X1 30 X2 20 X5 20 X3 10 X4 10 X6 X7 X8 Shannon-Fano code Step Step Step Step Step 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 Code word 00 01 100 101 110 1110 11110 11111 dce 2008 Mật mã hóa số liệu Tại đường truyền số liệu số ứng dụng cần phải bảo mật ? Ví dụ: Quốc phịng, ngân hàng … Phương pháp mật mã: Mật mã cổ điển Mật mã khóa cơng khai dce 2008 Mật mã hóa số liệu Mật mã hóa cổ điển Một hệ thống mật mã hóa cổ điển tập có thành phần (P,C,K,E,D) đó: P tập hữu hạn gốc C tập hữu hạn mã K tập khóa Đối với k ∈ K – Có luật mật mã ek: P→C (ek∈E) – Có luật giải mã tương ứng dk: C→P(dk∈D) – ek dk: ánh xạ cho: dk (ek(x))=x ∀ x ∈ P Các phương pháp mật mã cổ điển: Mã dịch vòng, Mã thay thế, mã Affine… dce 2008 Mật mã hóa số liệu Mật mã hóa cổ điển Phương pháp mã dịch vịng Cơ sở phép tốn modulo Ví dụ: Mật mã chử tiếng Anh gồm 26 chữ ek(x)=x + K mod 26 dk(y)=y – K mod 26 A B C D E F G H I J K L M 10 11 12 N O P Q R S T U V W X Y Z 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 dce 2008 Mật mã hóa số liệu Mật mã hóa cổ điển Phương pháp mã dịch vịng Ví dụ: Văn gốc: gonewiththewind Khóa mã dịch vòng Đổi văn gốc thành số nguyên G O N E W I T H T H E W I N D 14 13 22 19 19 22 13 Cộng thêm vào giá trị modulo 26 15 23 22 13 17 16 16 13 17 22 12 P X W N F R C Q C Q N F R W M dce 2008 Mật mã hóa số liệu Mật mã hóa cơng khai Mật mã hóa khóa cơng khai cho phép người sử dụng trao đổi thông tin mật mà khơng cần phải trao đổi khóa bí mật trước Sử dụng cặp khóa có quan hệ tốn học với khóa cơng khai khóa cá nhân (hay khóa bí mật) Thuật ngữ mật mã hóa khóa bất đối xứng thường dùng đồng nghĩa với mật mã hóa khóa cơng khai (hai khái niệm khơng hồn tồn tương đương) Hệ thống mật mã hóa khóa cơng khai dùng với mục đích: Mã hóa Tạo chữ ký số Thỏa thuận khóa RSA (1977: - Ron Rivest, Adi Shamir, and Leonard Adleman at MIT) Diffie-Hellman algorithm (1975: Whitfield Diffie and Martin Hellman) dce 2008 Mật mã hóa số liệu Mật mã hóa cơng khai Mã hóa dce 2008 Mật mã hóa số liệu Mật mã hóa cơng khai Tạo chữ ký số dce 2008 Mật mã hóa số liệu Mật mã hóa cơng khai Thỏa thuận khóa dce 2008 Đọc thêm • Information Theory, Robert B.Ash • Introduction to Information Theory, Masud Mansuripur ã www.wikipedia.org Data Communication and Computer Networks â2008, Dr Dinh Duc Anh Vu 17 ... 10 X6 X7 X8 Shannon-Fano code Step Step Step Step Step 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 Code word 00 01 100 101 110 1110 11110 11111 dce 2008 Mật mã hóa số liệu Tại đường truyền số liệu số ứng dụng cần phải...dce 2008 Nén liệu Run-length encoding (packed decimal) Là phương pháp đơn giản sử dụng cho dạng liệu mà chứa nhiều chuỗi liệu giống Sử dụng chữ số để thể số lần lặp chuỗi ký thự Ví... chữ ký số Thỏa thuận khóa RSA (1977: - Ron Rivest, Adi Shamir, and Leonard Adleman at MIT) Diffie-Hellman algorithm (1975: Whitfield Diffie and Martin Hellman) dce 2008 Mật mã hóa số liệu Mật