熵編碼加密

㈠ 求助：資訊理論與編碼理論的最新發展動態及其成果

你的提問很有創意！！
有一個比知識更天然和更基礎的概念，這個概念便是信息。但信息如若沒有定義，則是個貧乏的概念，其他概念也不能據此得到表達和關聯。而信息流的運作層面，要比知識的獲取和傳播更為基本。因此，信息盡管也通過語言傳遞，但也只在由知覺傳遞，由記憶儲存。
量子理論與相對論是二十世紀物理學兩大支柱，也是二十世紀物理學所取得的最輝煌的成果。到1982年，Wotters和Zurek在《Nature》雜志上發表一篇短文，提出所謂的量子不可克隆定理：即一個未知的量子態不可能被完全精確復制。這個定理，雖然有人認為已經蘊涵在量子態疊加原理的最基本的量子力學原理之中，其實質是量子態疊加原理的一個重要推論，但筆者不完全同意這個結論；量子不可克隆定理給量子信息的提取設置的不可逾越的界限，以及「量子態不可克隆原理」指明環境的不可避免地破壞量子的相乾性，就已經能說明，克隆與不可克隆，其本質是介入傳統問題的新視角。而且量子不可克隆定理已經開始能應對來自信息世界和信息社會新的智力挑戰。
然而早在17世紀的科學革命，使哲學家將其注意力從可知客體的本質轉移到客體與認知主體之間的知識關系，隨後而來的信息社會的發展以及現在管理信息圈的工具、組織、信息圈數百萬人打發他們時間的語義環境的出現，信息已上升為一個基本概念，並突出了信息與計算科學的概念、方法和理論基礎。這是自人工智慧早期工作以來就很清楚的事。特別是1948年，申農(Shannon)指出通信的極限而奠定的資訊理論基礎；這個基礎最初出發點似乎非常簡單，但卻不簡單。申農定義的「信息」概念是，信息的最基本形式是某一事物的對與錯。
這個「對與錯」，和「克隆與不可克隆」 ，介入信息的視角是完全不同的，其本質是電腦（電子計算機）資訊理論。因為「對與錯」可以用一個二進制單位，或者說一個「比特」，以「1」或「0」的形式來表達。在這一過程中，申農有一個驚人的發現，通過信息編碼來對付各種形式的干擾，能將信息從一個地點傳送到另一個地點。目前， 關於電腦與信息研究，已經結出累累碩果，影響也日益廣泛，可以說，現在資訊理論研究的三個范疇：A. 狹義資訊理論；B. 一般資訊理論；C. 廣義資訊理論，其本質都屬於電腦資訊理論，即是可克隆的內容。
同時申農的定義，使信息成為人們對事物了解的不確定性的消除或減少。這也是從「對與錯」的角度下的定義，例如信源發出了某種情況的不了解的「對」的狀態，即消除了不定性；並且能用概率統計的數學方法，來度量為定性被消除的量的大小：如以H（x）為信息熵，是信源整體的平均不定度；而信息I（p）是從信宿角度代表收到信息後消除不定性的程度，所以它只不在信源發出的信息熵被信宿收到後才有意義。在排除干擾的理想情況下，信源發出的信號與信宿接收的信號一一對應，H（x）與I（p）二者相等。所以信息熵的公式也就是信息量的分式。當對數以2為底時，單位稱比特（bit）,信息熵是l0g2=1比特。然而在熱力學中，熵是物質系統狀態的一個函數，它表示微觀粒子之間無規則的排列程度，即表示系統的紊亂度。這正如一個系統中的信息量是它的組織化程度的度量，一個系統的熵就是它的無組織程度的度量；即這一個正好是那一個的負數。這也說明信息與熵是一個相反的量，信息是負熵，它表示系統獲得後無序狀態的減少或消除，即消除不定性的大小。
然而，不管是語法信息、語義信息、語用信息；離散信息、連續信息；二元信息、多元信息；自然信息，社會信息，科技信息，文藝信息，經濟信息；前饋信息、反饋信息；真實信息、虛假信息；有用信息、無用信息；概率信息，突發信息，確定信息、模糊信息等，從應用、來源、載體分類來說多麼復雜，但它們具有的，1、可識別；2、可轉換；3、可傳遞；4、可加工處理；5、可多次利用（無損耗性）；6、在流通中擴充；7、主客體二重性；8、可度量性；9．可存儲性；10．時效性；11．排序性等，都與「可克隆」的性質類似。特別是關於信息傳輸的有效性、可靠性、保密性和認證性研究中，例如信源熵的定義、量化，信源編碼、信道編碼、加密編碼、解密編碼，以及關於信息的計量、發送、傳遞、交換、接收和儲存等問題，更是屬於的電腦資訊理論的內容。
1956年，法國物理學家布里淵出版《科學與資訊理論》專著，從熱力學和生命等許多方面探討資訊理論，把熱力學熵與信息熵直接聯系起來，使熱力學中「麥克斯韋爾妖」的佯謬得以解釋。1964年，英國神經生理學家W.B.Ashby發表的《系統與信息》等文章，還把資訊理論推廣應用到生物學和神經生理學領域。這些研究，以及後來從經濟、管理和社會的各個部門對資訊理論的研究，使資訊理論遠遠地超越了申農原通信技術的領域。目前的哲學家、經濟學家、計算機和情報工作者以及普通老百姓，可以完全不理會電腦資訊理論中隱藏的「克隆」概念的認同，而且類似天氣預報信息，股價預測信息，謊報軍情信息、經濟信息等和信息價值的度量及優化，好似與電腦資訊理論的研究范圍和數學工具無關，比如有效市場理論中「股票價格反映公司所有公開的信息」的「信息」的用法，一些反對電腦資訊理論的專家認為，這是把公開的資料(文字數據)本身當作信息，實際上各人對資料理解的不同，信息(量)是不同的。因此，他們希望擴大信息的研究范圍和數學工具，但此追求其本質仍然是一個提高「克隆」或「對」質量的問題。

二、量子計算機資訊理論

量子計算機（量腦）和三旋理論的出現，也許能更從多方面揭開「信息」與「克隆」關系的謎底，為「信息」的本質提供更為清晰的圖象。因為量子計算機和電腦的原理是不相同的 。這個中的道理是，量子理論雖然把任何事物包括光、物質、能量甚至時間都看成是以大量的量子形式顯現的，並且這些量子是粒子和波的多種組合，以多種方式運動，但量子的拓撲幾何形狀抽象卻長期沒有統一。一種認為量子是質點，如類粒子模型；一種認為量子是能量環，如類圈體模型。電子計算機屬類粒子模型，因為它的微處理器是以大規模和超大規模半導體集成電路晶元為部件，這是以晶體能帶p-n結法則決定的電子集群粒子性為基礎得以開發的。而量子計算機則屬於類圈體模型，因為一台桌式量子計算機的基本元件如核磁共振分光計，它操縱的是量子的自旋，而類圈體模型最具有自旋操作的特色。類圈體的三旋即面旋、體旋、線旋不僅可以用作誇克的色動力學編碼，而且也可以用作量子計算邏輯門的建造。因為類圈體的三旋根據排列組合和不相容原理，可構成三代62種自旋狀態，並且為量子的波粒二相性能作更直觀的說明：在類圈體上任意作一個標記（類似密度波），由於存在三種自旋，那麼在類圈體的質心不作任何運動的情況下，觀察標記在時空中出現的次數是呈幾率波的，更不用說它的質心有平動和轉動的情況。這與量子行為同時處於多種狀態且能同時處理它的所有不同狀態是相通的。而這正是量子計算機開發的理論基礎，並且能提高計算速度。即由信息與電子計算科學（電腦）、信息與通信技術，引起的實踐與概念的轉換，正在導致一場大變革，然而電腦的信息革命卻誤導了人們，以為僅僅是電子計算機正面臨晶體管的尺寸縮小到常規微晶元的極限，顯示的量子行為的限制，才要求功能強大的量子計算機的。
並且，這也不是有的人認為的，量子計算機的研究范圍和數學工具，與電腦資訊理論並沒有本質的不同。例如，量子計算機利用量子行為能同時處於多種狀態且能同時處理它的所有不同狀態，類似打開一把有兩位的號碼鎖，在電子計算機中，一位的狀態由0或1規定，兩位就構成4種不同，即0與0，0與1，1與0，1與1。隨著計算過程的進行，數據位就能很有秩序地在眾多的邏輯門間移動，因此在電子計算機中可能需要進行4次嘗試才能打開的計算，在類似的一台由極少量的氯仿構成的兩位量子計算機中，一個量子位可同時以0和1的狀態存在，兩個量子位也構成類似的4種不同狀態，而量子位卻不需移動，要執行的程序被匯編成一系列的射頻脈沖，通過各種各樣的核磁共振操作把邏輯門帶到量子位那裡，該鎖只用一步就被打開。
當然，也有更多的人認為，不應低估接受「克隆與不可克隆」 範式，所要遇到的不可逾越的困難。然而，正是量子不可克隆的不可逾越，才能理解愛因斯坦關於「我不相信上帝在擲骰子」的話。因為筆者認為，愛因斯坦是從宏觀物質的清楚、精確的信息非常多，而不可克隆，說的對物質實體、實在、結構最為本質的看法。在這一點上，愛因斯坦和玻爾並沒有本質的分歧。不信，就看下面以「克隆與不可克隆」 範式，對微觀物質和宏觀物質作的對比分析研究。
1、由於事物能「一分為二」或有「雙重解」結構，例如物質可分為微觀物質和宏觀物質，我們也把信息「一分為二」，類似「實體」的信息，設叫「結構信息」；類似「關系」的信息，設叫「交換信息」，這僅是和「克隆與不可克隆」作的近似對應，即假設「交換信息」是「可克隆」的，而「結構信息」是「不可克隆」的。現以 「人」代表宏觀物質，以「量子」代表微觀物質，作對比分析研究。
2、從時序上來說，宏觀物質「結構信息」的「人」，只能從「活」到「死」，不能從「死」到「活」。這是非常清楚、精確的信息；因一個「人」的清楚、精確的信息非常多，這是不能作假的，所以這個真「人」「不可克隆」，即真品克隆就成了贗品。但宏觀物質「結構信息」的「人」的這種清楚、精確的信息雖然非常多，而類似發生從「活」到「死」的概率少，且類似相同信息發生的間隔大，所以是一種弱「不可克隆」。因此對「交換信息」的「人」，是可以克隆的，例如戲劇、電影，拌演真人的演員這種克隆「人」，就可以從「活」到「死」，也可以從「死」到「活」。其原因不光是改變了時序問題，而且還存在「速度」問題。從速度上來說，宏觀物質一般遠離「光速」，「結構信息」的「人」也遠離「光速」，因此「交換信息」的「人」容易「克隆」，而且這是一種強「克隆」。
3、再說微觀物質，由於存在不確定性原理，量子存在漲落，因此好似不清楚、精確的信息非常多，容易克隆，即如俗話說的：「畫鬼易，畫人難」，因為人，大家清楚，而鬼大家不清楚，可隨便畫。但事實上，從時序上來說，「結構信息」的「量子」不但能從「存在」到「消失」，而且也能從「消失」轉到「存在」，這些清楚、精確的信息非常多，因此「量子」克隆既難又不容易。其次，從速度上來說，微觀物質一般接近「光速」，「結構信息」的「量子」也接近「光速」，量子漲落的速度也接近「光速」，而且這種類似相同信息發生的間隔小，概率又多，因此「量子」是「不可克隆」的；而且這是一種強「不可克隆」。是否「交換信息」的「量子」也不可克隆的呢？這要取決於具體情況。否定隨機性的學者認為，隨機性並非無序性；在真正的無序系統中，小誤差會以幾何級數迅速發展，所以類似擲骰子的隨機或概率是由兩個原因引起的，一是像擲骰子一樣，人們不知道它的初始狀態；二是它的無序運動。
量子不可克隆為量子編碼的絕對安全性提供了基礎，但也存在概率誤差迅速發展的環節。這讓我國以郭光燦、段路明教授為首的科學家獨辟蹊徑，避開量子不可克隆的研究方向，提出了「量子概率克隆機」，這一理論隨後被國際許多著名的實驗室所證明，被譽為「段-郭概率克隆機」，他們推導出的最大概率克隆效率公式，被國際上稱為「段-郭界限」。其原理是，量子態在超輻射的條件下會發生集體效應，能在消相乾的環境下保持其相乾性，這一研究成果被國際學術界稱為「無消相乾子空間理論」。他們運用「無消相乾子空間理論」，在國際上首創了「量子避錯編碼原理」，從根本上解決了量子計算中的編碼錯誤造成的系統計算誤差問題。即這里「交換信息」的「量子」的克隆，是一種弱「克隆」。
4、綜合上述「信息」的「雙重解」結構，不管是強「不可克隆」，還是弱「不可克隆」，「結構信息」一般是「不可克隆」的。而不管是強「克隆」，還是弱「克隆」 ，「交換信息」一般是「克隆」的。而所謂的觀察、測量，其本質也是一個「克隆」問題。但量子計算機的計算本質，則不類似電腦是一個提高「克隆」質量的問題，而是一個把「不可克隆」的問題，轉化為一個可觀察、測量的「克隆」問題。

三、信息范型、結構信息、交換信息的定義

人類需要隨時獲取、傳遞、加工、利用信息，否則就不能生存。人類早期只是用語言和手勢直接進行通訊，交流信息。人們獲得信息的方式也是兩種；一種是直接的，即通過自己的感覺器官，耳聞、目睹、鼻嗅、口嘗、體觸等直接了解外界情況；一種是間接的，即通過語言、文字、信號……等等傳遞消息而獲得信息。人類的社會生活是不能離開信息的。人類不僅時刻需要從自然界獲得信息，而且人與人之間也需要進行通訊，交流信息。長期以來，人們對結構信息、交換信息和信息范型的認識都比較模糊，也眾說紛紜。現在通過對電腦資訊理論到量子計算機資訊理論的研究，已能對它們作出定義。
結構信息：觀察、測量的事物不管是強「不可克隆」，還是弱「不可克隆」，一般是指「不可克隆」的結構交換。
交換信息：觀察、測量的事物不管是能強「克隆」，還是弱「克隆」 ，一般是指能「克隆」的交換結構。
信息范型：指對信息作的「克隆與不可克隆」的「雙重解」分類，一般僅指結構信息和交換信息這兩類範式。
人們對於信息的了解，比對於物質和能量的了解晚，至今信息是什麼？尚未形成一個公認的、確切的定義。 英文信息一詞（Information）的含義是情報、資料、消息、報導、知識的意思。所以長期以來人們就把信息看作是消息的同義語，簡單地把信息定義為能夠帶來新內容、新知識的消息。但是後來發現信息的含義要比消息、情報的含義廣泛得多，不僅消息、情報是信息，指令、代碼、符號語言、文字等，一切含有內容的信號都是信息。有人還把消息、情報、信號、語言等等，都認為是信息的載體，而信息則是它們荷載著的內容。現何能定義信息范型、結構信息、交換信息等概念呢？其實，通過對電腦資訊理論到量子計算機資訊理論的研究，也提高了人們對信息是宇宙中除物質和能量外的第三個「要素」的認識，而且已經能給「信息」作出一個完整、全面的定義。
信息：是除物質和能量外包含時序與概率的第三個「要素」，既能包容「對與錯」，又能包容「克隆與不可克隆」的結構與交換。
這里，包容「對與錯」，就有「熵」的存在，也有不確定性的消除或減少。這里，包容「克隆與不可克隆」，就有「構成論」與「生成論」，或「物質實體」與「關系實在」，或「自在實體」與「現象實體」的存在，也有「顯析序」與「隱纏序」，或「現實世界」與「可能世界」的分辯。本文不準備對此作更的解釋，這里再以愛因斯坦針對玻爾的量子論的關於「我不相信上帝在擲骰子」的說法作些分析。這個跨世紀影響的爭論，讓半個多世紀以來的許多理論物理學家和哲學家，競相誤導和誇大愛因斯坦與玻爾之間的分歧。其實，從信息范型的「雙重解」看，愛因斯坦與玻爾之間沒有矛盾，他們倆人研究的都是「結構信息」，得出的研究成果也都是「交換信息」，只不過愛因斯坦的相對論研究的是宏觀物質，玻爾的量子論研究的是微觀物質，其研究成果「交換信息」，宏觀物質與微觀物質在「克隆與不可克隆」方面有強和弱的差異，而20世紀只有電腦資訊理論而沒有量子計算機資訊理論，因此讓他們倆人討論了半天無結果。
1923年，M·玻恩向哥廷根科學院提交一封信，提名玻爾和愛因斯坦為該院外籍院士；他在玻爾的推薦中說：「他對我們這個時代的理論和實驗研究的影響，比任何其他物理學的影響都大」。過了40年，1963年，H·海森伯在一篇玻爾悼文中寫道：「玻爾對本世紀物理學家們的影響，比任何其他人的影響都更大，甚至比阿爾伯特·愛因斯坦的影響也更大。」又過了40年，現在本文想說明的是，蓋爾曼在《誇克與美洲豹》一書的「量子力學的當代觀」這一章結語中說:「我們正在努力建構量子力學的現代詮釋的目的，是想終止尼爾斯·玻爾所說的時代。」這是從實數+虛數的「結構信息」角度來理解空間「描述長度」，是一種偏重實數的「交換信息」；從歷史求和的角度來理解，又是對「結構信息」虛數的依賴。但這都能用觀控相對界的眼孔三旋理論統一起來，從而有可能站在超越玻爾和愛因斯坦的高度作出量子力學新解釋，即不停留在愛因斯坦的「結構信息」的「不可克隆」范圍，強調要從玻爾的「不可克隆」高度進入歷史求和的「交換信息」層次。就這個意義上說，愛因斯坦的光速界面是立本，玻爾的二重互補是立標，愛因斯坦和玻爾的超前思想難道還有多大的矛盾嗎？

四、量子計算機資訊理論與三旋

有學者認為，由於量子力學向信息學科的滲透和拓展而重新熱鬧起來的有關「量子力學詮釋」的討論和研究，目前如果尚有100道物理難題的困擾，那麼比起其他99道物理難題來說，愛因斯坦的相對論和以玻爾為代表的量子力學之間的協調在20世紀留給21世紀物理學的第一朵『烏雲』，就具體表現在「EPR實驗」和「薛定鍔貓佯謬」兩個問題上。如果中國人發明的環量子三旋理論，能夠在解釋微觀粒子的波粒二象性以及「EPR實驗」方面有所建樹，使量子力學擺脫EPR佯謬的折磨;但是它能否解除「薛定鍔貓佯謬」的折磨，也還要有所期待，因為三旋理論還沒有在解決「薛貓」佯謬方面做文章。即使類似《潘建偉教授的多粒子糾纏態隱形傳輸與三旋理論》一文，也不外乎是說明量子多粒子糾纏能「超光速」的傳輸並非是「超光速」。 而與「EPR實驗」問題相比，「薛定鍔貓佯謬」是量子資訊理論中的關鍵問題，也是研製「量子計算機」的理論基礎之一，三旋理論避開資訊理論，其意圖是否在為自己找突破口？因為三旋理論曾聲稱，解決相對論與量子力學之間不協調的矛盾，出路是把信息看成宇宙的組成部分；全息理論是否真能革量子場論的命，還不得而知，但環量子及其三旋能部分革量子場論的命，其本質是拓撲學和微分幾何的環面與球面不同倫。
是的，如果在三旋理論不討論「薛定鍔貓佯謬」，這是不負責任的表現。現在可以看到這個突破口，是資訊理論應分為電腦資訊理論和量子計算機資訊理論雙重解。三旋理論對波粒二象性和EPR佯謬的解釋，用的是電腦資訊理論，即用環量子的三旋就能解釋波粒二象性和EPR佯謬，這里涉及的結構信息、交換信息，只需「對與錯」的判斷；而對「薛定鍔貓佯謬」的解釋，卻要用到量子計算機資訊理論，即用環量子的三旋還不能直接解釋「薛定鍔貓佯謬」，這里涉及的結構信息、交換信息，還需要用「克隆與不可克隆」對環量子三旋作出的解釋。
眾所周知，球面和環面在拓撲上不一樣。也就是說：把球面拉拉扯扯，只要不破不粘上其它東西，它可以變大、變小、變長、變扁，但還是個球面，總也變不成環面；反過來，環面經過彈性變形之後也變不成球面。象球面和環面這兩種在拓撲上不同的曲面區別，深化了微觀物質「結構信息」的整體性觀念，通過三旋及轉座子方法，可以找到了一種基於對稱原理的嚴格數理性證明：①自旋：有轉點，能同時組織旋轉面，並能找到同時對稱的動點的旋轉。②自轉：有轉點，但不能同時組織旋轉面，也不能找到軌跡同時重復的旋轉。③轉動：可以沒有轉點，不能同時組織旋轉面，也不存在同時對稱的動點的旋轉。按以上定義，類似圈態的客體（簡稱類圈體）存在三種自旋：A、面旋：類圈體繞垂直於圈面的軸的旋轉；B、 體旋：類圈體繞圈面內的軸的旋轉；C、 線旋：類圈體繞圈體內中心圈線的旋轉。以上三種旋簡稱三旋。正是從嚴格的語義學出發，才證明類圈體整體的三旋是屬於自旋，而類圈體的部分（即轉座子）不是在作自旋，而僅是作自轉或轉動，即整體與部分是不同倫的。在類圈體表面用經線和緯線畫出網塊，即把類圈體分成環段，再把環段分成格，做成一種象魔方那樣能轉動的魔環器，這種網塊就是轉座子（即子系統）。任取一網塊都能在類圈體面上沿體內中心圈線作面旋；繞體內中心圈線作線旋；或隨同圈體整體作體旋。並且這三旋還可兩者、三者交叉組合運動。另外，轉座子還可在圈面局部地區作圓圈運動，即局部旋。與有26個轉座子54格面的魔方相比，同樣轉座子數和著色的魔環器旋轉，由於線旋時表面積還可變，就比魔方的4325億億余種圖案變化還要多得多。在這里，轉座子可以看成魔環器系統的子系統；反之，魔環器系統的子系統就是轉座子。在物質演變的各種層次，三旋現象都存在。微觀層次，環量子三旋「不可克隆」是顯然的。在宏觀層次，由於魔環器線旋時轉座子在內外的表面積要變化，也能證明類似的魔環器難製造，而「不可克隆」。
所以微觀層次環量子的三旋，本質上是一種量子計算機；三旋理論其本質也類似量子計算機是一個把「不可克隆」的問題，轉化為一個可觀察、測量的「克隆」問題。其結果支持以下兩個結論：第一，電腦人工智慧資訊理論，還不是成熟的範式。第二，量子計算機資訊理論的創新，與正統的物質和能量哲學達到了一種新的辨證。而由信息與量子計算科學和信息與電腦、通信技術引起的實踐與概念的轉換，正導致一場大變革，這便是所謂的「量子計算機革命」或「資訊理論轉向」。其中「克隆與不可克隆」的作用，就像特洛伊木馬，是把一種更具包容性的量子計算機的與信息的範式引入哲學的城堡。因此，像丘奇(Church)、申農、司馬賀(Simon)、圖靈、馮·諾依曼(Von Neumann)或維納(Wiener)這樣的思想家，基本上只被傳統的電腦資訊理論「對與錯」所承認。信息和量子計算機資源的利用，信息與量子計算科學和信息與量子通信技術，將是最發達的後工業社會使之不斷增氧的機器，信息社會因此還會迎來歷史上最快的技術增長，且成為新千年的一種象徵。。
量子計算機資訊理論為哲學提供的一套簡單而又令人難以置信的豐富觀念——新穎而又演變著的環量子三旋准備的主題、方法和模式，將為傳統的哲學活動帶來新的機遇和挑戰；在這個意義上，克隆作為基礎性的信息設計，可以解釋和指導知識環境有目的的建構，並可以為當代社會的概念基礎提供系統性處理。它可以使人類理解世界並負責任地建構這個世界。顯而易見，從克隆的角度出發，可以對信息做出規定和立法，以及信息應如何適當地生成、處理、管理和利用，它將影響到我們處理新老人文科學的整個方式，引起人文科學體系湧入自然科學的結構信息、交換信息中去作實質性的創新。

㈡ 如何計算密碼所攜帶的信息熵

可加性與強可加性（涉及到了兩個變數！）H（XY）為兩個隨機變數的聯合熵。可加性：H（XY）等於 X的無條件熵，加上已知 X 時 Y的條件概率的熵的平均值，即條件熵。對於 X 與 Y 獨立的情況有：（強可加性）資訊理論基礎2011年3月教材和參考書傅祖芸編著《資訊理論－基礎理論與應用》，電子工業出版社，2006第二版. 孟慶生《資訊理論》，西安交通大學，1986。（數學家寫的研究生教材，含編碼和密碼）朱雪龍《應用資訊理論基礎》，清華大學出版社,2000。（研究生教材，面向電子類，含編碼方法。王育民、梁傳甲《信息與編碼理論》，西電教材。 （內容深入，推導過程少）沈連豐、葉芝惠編著《資訊理論與編碼》東南大學碩士教材，科學出版社，2004，（面向通信專業）。周蔭清主編《信息理論基礎》北航出版社，2006（簡潔，面向電子類）T. M. Cover & J. A. Thomas , Elements of Information Theory ，Addison-Wesley Pub, 1990, 清華影印。R. J. McEliece《The Theory of Information and Coding》第二版，電子工業出版社，2003。（內容簡練，編碼方面較全） * J.H.Van Lint 《Introction to coding theory》 GTM 86, Springer-Verlag, 1998. * Roman 《Coding and information theory》, GTM 134，新的教材：在廣義資訊理論、網路資訊理論方面的內容有所增加。第一講 1-1 資訊理論的主要內容 1-2 信息的度量－信息熵 1-3 信息熵的性質 信息熵 1－1. 資訊理論的主要內容 香農資訊理論最初是為了解決通信問題而提出的。通信的重要意義是勿庸置疑的。類傳遞思想、表達情感，就需要相互交流。人類的勞動、生產、政治、文化、日常生活等都離不開通信。人類利用眼、耳、鼻、舌、身等五種感覺器官來感受外界的信息，形成一個信息流通的體系。通信方式的不斷提高，代表了人類文明和科技水平的不斷提高。通信的根本任務：將一地點的消息可靠地、有效地傳送到另一地點。信源干擾源信道信宿通信系統的基本模型：為了使消息可靠地、有效地傳送到信宿，就需要對信源的消息進行處理；信源編碼：實現有效性；信道編碼：實現可靠性；密碼：實現保密性及認證性；有沒有可靠的、有效的處理方法？如何進行編碼？香農資訊理論奠定了通信的理論基礎。信息是消息的不確定性度量。某消息出現的概率大，它的信息量就小，相反某消息出現的概率小，則它的信息量就大。通信的關鍵是信息的傳輸問題。 信源，信源，編碼信宿，信道，信道編碼，信道解碼，信源解碼加密鑰，加密解密鑰，解密 干擾源提出的背景：在香農資訊理論出現以前，沒有系統的通信理論。是香農，開創了資訊理論的研究，奠定了一般性通信 理論的基礎。對數字通信技術的形成有很大貢獻。（不論什麼樣的干擾信道，抓住了本質問題Shannon, 1916－2001)「A Mathematical Theory of Communication 」「 Communication Theory of Secrecy System 」 About Claude Elwood Shannon: 1916年生於 Gaylord, MI 的一個小鎮。母親是一個語言教師和中學校長，父親是一個商人。 16歲高中畢業，進入密西根大學。1936年獲得電子工程和數學雙學士學位。隨後進入 MIT，作為研究生和研究人員。

㈢ 像qq，陌陌這種IM軟體，即時通訊都用到了什麼技術

你好！望採納！
即時通訊開發涉及到的技術領域十分廣泛，主要涉及以下幾個領域：

音頻技術
AAC於1997年形成國際標准ISO 13818-7。先進音頻編碼AAC開發成功，成為繼MPEG-2音頻標准（ISO/IEC13818-3）之後的新一代音頻壓縮標准。
類型：Audio
制定者：MPEG
所需頻寬：96-128 kbps
優點：支持多種音頻聲道組合，提供優質的音質。
應用領域：voip
特性：AAC可以支持1到48路之間任意數目的音頻聲道組合、包括15路低頻效果聲道、配音/多語音聲道，以及15路數據。它可同時傳送16套節目，每套節目的音頻及數據結構可任意規定。
AAC主要可能的應用范圍集中在網際網路網路傳播、數字音頻廣播，包括衛星直播和數字AM、以及數字電視及影院系統等方面。AAC使用了一種非常靈活的熵編碼核心去傳輸編碼頻譜數據。具有48 個主要音頻通道，16 個低頻增強通道，16 個集成數據流, 16 個配音，16 種編排。[2]
因此，AAC無疑是最好的即時通訊音頻編碼標准之一。

視頻技術
目前最先進的視頻技術非H.264莫屬，H.264最大的優勢是具有很高的數據壓縮比率，在同等圖像質量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。H.264具有許多與舊標准不同的新功能，它們一起實現了編碼效率的提高。特別是在幀內預測與編碼、幀間預測與編碼、可變矢量塊大小、四分之一像素運動估計、多參考幀預測、自適應環路去塊濾波器、整數變換、量化與變換系數掃描、熵編碼、加權預測等實現上都有其獨特的考慮。

網路技術
即時通訊講究的是點對點，或者一對多的通訊。因此，P2P（點對點技術）作為一種網路新技術進入即時通訊開發人員的視野。針對可不經過伺服器中轉的音視頻應用，採用了P2P通信技術，該技術的核心在於防火牆的穿越。使用P2P通信技術，可以大大的減輕系統伺服器的負荷，並成幾何倍數的擴大系統的容量，且並不會因為在線用戶數太多而導致伺服器的網路阻塞。支持UPNP協議，自動搜索網路中的UPNP設備，主動打開埠映射，提高P2P通信效率。

API介面技術
即時通訊開發必須採用動態緩沖技術來適應不同網路環境（區域網、企業專網、互聯網、3G網路），根據不同的網路狀態動態調節相關參數，使得即時通訊平台在多種網路環境下均有良好的表現，並特別針對互聯網、3G網路等應用場合進行優化，為上層應用提供視頻質量的動態調節介面、音頻質量的動態調節介面。

保密技術
開發即時通訊平台時，不得不考慮到的問題就是保密問題了。比較通用的保密技術有：
1、自定義伺服器埠。伺服器所使用的TCP、UDP服務埠均可自定義（在伺服器的.ini文件中配置），實現服務的隱藏；
2、加密傳輸伺服器與客戶端之間的底層通信協議；
3、伺服器設置連接認證密碼；
4、伺服器內部設置安全檢測機制，一旦檢測到當前連接的客戶端有非法操作嫌疑（如內部通信協議沒有按既定的步驟進行）時，主動斷開該客戶端的連接，並記錄該連接的IP地址，在一段時間內不允許重新連接。

㈣ 有哪些視頻加密演算法

全部加密
使用標准加密演算法（比如DES3）加密整個視頻流，其中，P是原始的多媒體數據，p0是經過壓縮或不壓縮的數據，C是使用加密演算法加密過的數據，K是加密密鑰。解密過程與加密過程相對陳，這種加密方法將視頻比特流視作傳統的文本數據，沒有利用視頻壓縮後數據的特殊結構。這種方法顯然計算量巨大，很難保證視頻的實時傳輸

選擇性加密
選擇性加密是基於信源特徵的視頻加密方法的主要發展方向。其加密模型如下圖所示。選擇性加密可分為加班的選擇性加密演算法、僅加密頭部信息的方法和SECMPEG比特流方法。

Zigzag置亂演算法
Zigzag置亂演算法的基本思想是使用一個隨機的置亂序列來代替Zigzag掃描順序，來將各個8*8塊的DCT系數映射成一個1*64矢量。
Zigzag置亂演算法速度很快，不影響視頻的實時傳輸。但是經過加密的視頻壓縮後碼流大下顯著增加。因為運用非Zigzag順序將8*8塊映射到1*64矢量，將會極大減少連續零的個數，從而減少壓縮率。視頻流大小經過加密後增加可達46%。考慮到MPEG視頻數據量的巨大，這種大小增量是很難容忍的。

改變Huffiman碼表演算法
改變Huffiman碼表的視頻加密演算法原理是：對於熵編碼採用Huffiman編碼的視頻標准，將通用Huffiman碼表修改後使用，修改後的特殊Huffiman碼表作為密鑰。非接收方無此特殊碼表，就無法正確解密視頻信息。該演算法完全不增加計算量。適用於使用Huffiman編碼的各種視頻和圖像壓縮編碼標准和演算法。其缺點是安全性較差。

純置亂演算法
純置亂演算法簡單的置亂位元組流。置亂密碼序列的基數是根據密級和應用需求動態可變的。比如我們可以用64個數的置亂序列或一個長的I幀的1/8的置亂序列。這種演算法的問題在於它對已知明文攻擊非常脆弱。一旦通過比較密文和已知原始幀數據，獲取了隨機置亂序列，所有的幀將很容易被破解。為了找出隨機置亂序列，我們需要已知隨機序列長度倍數大小的明文。然而注意到MPEG數據流的單一性和幀大小在同一個數量級上，因此，基於香農理論，如果已知一個I幀數據足以破譯整個隨機序列。

如果你要是加密視頻的話最簡單的方法其實是下載一個視頻加密軟體就可以了，比如超級加密3000、金鑽視頻加密專家都可以加密視頻的。

㈤ Matlab如何獲得JPEG圖片中量化之後的DCT系數

Matlab如何獲得JPEG圖片中量化之後的DCT系數
加密過程中需要用兩類遍歷矩陣對圖像進行置亂加密，一類用來對明文圖像進行以8×8圖像塊為單位的統一置亂；
另一類用來對圖像DCT變換量化後的系數重新組合後的8×8系數塊內的系數進行置亂加密。
利用混沌系統產生隨即序列，然後對這該序列按大小進行排序，根據排序的序號可以產生所需要的遍歷矩陣。

㈥ 當文件被壓縮時它發生了什麼變化

文件壓縮的基本原理是—— 哈夫曼編碼 ,用較短的數據替換掉文件中經常出現的、較長的數據。例如,一篇英文文章保存到文本文件中,顯然文件中大部分數據都是小寫字母、空格,還有少量的大寫字母、標點,而這些字母和符號都無例外每個佔用了一個位元組(8bit)。如果現在我開發一個壓縮軟體專門壓縮英文文本,那可以這樣做:把小寫a-z、空格只用5bit來表示,例如:00000 - a00001 - b……11010 - z11011 - 空格如此,還有11100、11101這樣編碼沒有分配,可以用來表示大寫字母,例如規定出現11100,則後面5個bit表示大寫字母:1110000000 ~ A1110000001 ~ B……1110011010 ~ Z類似地,11101後面再加3bit表示標點:11101000 ~ .11101001 ~ ,11101010 ~ '……雖然大寫字母的編碼變得更長了,但由於文章中小寫字母占絕大多數,文件就變小了。解壓縮就是將上述過程反過來執行,將轉換後的編碼重新找到原來對應的編碼。實際應用中,還有更多更復雜的方法來提高壓縮效率,例如上面的例子中,小寫字母的出現頻率也有區別,把a、e等出現頻率高的字母用更短的編碼,而q、z等不常用字母用較長的編碼,甚至發現某些單詞出現的頻率比較高,例如the / is,於是將那些單詞用更短的編碼表示。壓縮軟體要考慮很多不同類型文件的特點,並有針對性地設計壓縮演算法。從信息學的角度來說,數據壓縮是去掉冗餘,提高單位容量的有效信息量。低冗餘的信息有不可預知、高熵的特點,加密後更難破解。形象來說,這就像把冗長的白話文寫成言簡意賅的文言文,不影響原來的意思又節省了書寫時間。==========================【補充1】微博上很多同學提出用白話文寫成文言文這個比喻不恰當,其實誤解了我的意思。首先,被比喻的對象是「數據壓縮」,不是「無損壓縮」。其次,用白話文譯文言文比喻的不是壓縮「過程」、「方法」,而是比喻壓縮「去掉冗餘信息」這個本質,這是一個在理論層面、相當抽象的概念。的確,白話文譯文言更像是把BMP轉成JPG,WAV轉MP3,是有損壓縮,但損失的信息都是無用或者不重要(冗餘)的信息,例如MP3去掉了人耳不容易聽出來的高頻和低頻聲音,這和無損壓縮去掉冗餘信息的本質並無不同。最重要的是——我實在想不到更恰當的比喻了。【補充2】有同學提出,壓縮不只是用哈夫曼編碼,還有很多其它演算法——其實哈夫曼編碼不是具體的演算法,更像是一種思想,不局限於《數據結構》課本上說的那種逐個位元組生成哈夫曼樹的初等演算法。絕大部分無損壓縮演算法仍然是基於哈夫曼編碼的,其核心思想都是對出現頻率高的編碼(可能是多個位元組的,例如單詞)映射到短的編碼,把出現頻率低的編碼映射到長的編碼。
求採納

㈦ 哈夫曼編碼的應用

哈夫曼編碼(Huffman Coding)是一種編碼方式，以哈夫曼樹—即最優二叉樹，帶權路徑長度最小的二叉樹，經常應用於數據壓縮。在計算機信息處理中，「哈夫曼編碼」是一種一致性編碼法（又稱"熵編碼法"），用於數據的無損耗壓縮。這一術語是指使用一張特殊的編碼表將源字元（例如某文件中的一個符號）進行編碼。這張編碼表的特殊之處在於，它是根據每一個源字元出現的估算概率而建立起來的（出現概率高的字元使用較短的編碼，反之出現概率低的則使用較長的編碼，這便使編碼之後的字元串的平均期望長度降低，從而達到無損壓縮數據的目的）。這種方法是由David.A.Huffman發展起來的。例如，在英文中，e的出現概率很高，而z的出現概率則最低。當利用哈夫曼編碼對一篇英文進行壓縮時，e極有可能用一個位(bit)來表示，而z則可能花去 25個位（不是26）。用普通的表示方法時，每個英文字母均佔用一個位元組（byte），即8個位。二者相比，e使用了一般編碼的1/8的長度，z則使用了 3倍多。倘若我們能實現對於英文中各個字母出現概率的較准確的估算，就可以大幅度提高無損壓縮的比例。

㈧ 2010年江蘇省專轉本考試答案

額色差不要期望iuuy32iuxzhww我也2ubxyqwu餓呀各有v爺爺納入今晚vgfhndwybgeuwvvnebyvfyet7t4

㈨ 關於多媒體的一些問題 急！！！

二， DPCM編碼原理，參數編碼的幾個國際語音標準的特點
對預測誤差信號 進行量化、編碼、發送， 由此而得名為差值脈沖編碼調製法，簡寫DPCM。DPCM編、解碼系統由以下三部分組成。它包括發送、接收和信道傳輸三部分。 第一部分發送端（綠框部分動態顯示）由編碼器、量化器組成；第二部分接收端（黃框部分動態顯示）包括解碼器和預測器等，第三部分是信道傳送（紅框部分動態顯示） DPCM系統的組成歸納如下：

發送端 若不帶量化器--可逆的無失真的DPCM編碼，是信息保持編碼 若帶量化器--有失真的DPCM編碼 ，①JPEG標准，②H.261標准；③MPEG標准
靜態圖像幀內壓縮編碼
運動圖像壓縮編碼標准。
以滿足ISDN日益增長的需要可適用於可視電視和視頻電話會議。
三。JPEG壓縮編碼原理
JPEG 標準定義了兩種基本壓縮演算法：一是：基於DCT變換有失真的壓縮演算法。二是：基於空間預測編碼DPCM的無失真壓縮演算法。
1.無失真的預測編碼
圖4.6—1 DPCM預測編碼框圖
2.基於DCT 的有失真壓縮編碼（1）基於DCT的有失真編碼處理過程圖
圖4.6—2 基於DCT解碼器處理步驟
（2）基於DCT的有失真編碼處理總過程：
JPEG靜態圖像壓縮編碼主要原及實現技術概述為以下幾點： ① 離散餘弦變換（DCT） 首先把一幅圖像（單色圖像的灰度值或彩色圖像的亮度分量或色差分量信號）分成8×8的塊按圖中的框圖進行離散餘弦正變換（FDCT）和離散餘弦逆變換（IDCT）。 ② 量化 為了達到壓縮數據的目的，對DCT系數F（u,v）需作量化處理。量化處理是一個多到一的映射它是造成DCT編解碼信息損失的根源。在JPEG標准中採用線性均勻量化器。量化定義為，對64個DCT變換系數F（u,v）除以量化步長Q(u,v)後四捨五入取整。 ③ 熵編碼 為進一步達到壓縮數據的目的，需對量化後的DC系數和行程編碼後的AC系數進行基於統計特性的熵編碼。63個AC系數行程編碼和碼字，可用兩個位元組表示。JPEG建議使用兩種熵編碼方法：Huffman編碼和自適應二進制算術編碼。熵編碼可分成兩步進行，首先把DC和AC系數轉換成一個中間格式的符號序列，第二步是給這些符號賦以變長碼字。
5 視頻會議系統，基於內容檢索的多媒體資料庫的原理
視頻會議系統的結構如上圖所示，它主要由視頻會議終端、多點控制單元、信道（網路）及控制管理軟體組成。 視頻會議系統終端的主要功能是：完成視頻信號的採集、編輯處理及顯示輸出、音頻信號的採集、編輯處理及輸出、視頻音頻數字信號的壓縮編碼和解碼，最後將符合國際標準的壓縮碼流經線路介面送到信道或從信道上將標准壓縮碼流經線路介面送到終端中。此外，終端還要形成通信的各種控制信息：同步控制和指示信號、遠端攝象機的控制協議、定義幀結構、呼叫規程及多個終端的呼叫規程、加密標准、傳送密鑰及密鑰的管理標准等。 多點控制單元MCU(Multimedia Control Unit)是視頻會議系統的關鍵設備，它的主 要功能是對視頻、語音及數據信號進行切換，例如它會把傳送到MCU某會場發言者的 圖像信號切換到所有會場。對於語音信號，若同時有幾個發言，可以對它們進行混合處 理，選出最高的音頻信號，切換到其他會場。MCU的主要組成部分是：網路介面單元、 呼叫控制單元、多路復用和解復用單元、音頻處理器、視頻處理器、數據處理器、控制 處理器、密鑰處理分發器及呼叫控制處理器。 視頻會議系統的服務質量QoS(Quality of Service)是滿足視頻會議系統需求的核心問 題，視頻會議系統要把用戶的服務請求映射成預先規定的QoS參數，進而與系統和網 絡資源對應起來，通過資源的分配和調度滿足用戶的應用需要。資源的分配和調度可以 選用資源的靜態管理和動態管理去完成。資源的靜態管理包括：QoS的協商和解釋、資 源許可(Admission)、資源的保留和分配及資源的釋放。資源的動態管理包括：進程管理、 緩沖區管理、傳輸率和流量控制及差錯控制。 視頻會議系統最後一個組成部分是安全保密系統，它也是視頻會議一個重要問題。安全保密系統的主要組成部分是加密模塊和解密模塊，加密模塊是將會議終端用戶數據加密形成加密後的數據在網路上傳輸，解密模塊接收加密數據進行解密得到用戶數據。加密和解密模塊的核心是密鑰的生成和管理，密鑰生成的核心是加密演算法，加密演算法不包含在國際標準的建議中，它由視頻會議系統設計者研製或選用。
基於內容檢索系統的組成如下圖所示：由上圖可見，基於內容檢索系統分為兩個子系統：特徵抽取子系統和查詢子系統。系統包括如下功能模塊： （1） 目標識別：為用戶提供自動半自動識別靜態圖像、視頻、鏡頭的代表幀，是用戶感興趣的內容或區域。 視頻序列圖像動態目標，對目標進行特徵抽取、查詢，處理進行整體的或局部的內容檢索，可採用全局特徵或局部的特徵。 （2） 特徵抽取：提取用戶威興趣的又適合於基於內容檢索的特徵。如顏色分布情況、顏色的組成情況、紋理結構、方向對稱關系、輪廓形狀大小。 （3） 資料庫：多媒體資料庫，聲、文、圖；特徵庫，預處理特徵；知識庫，知識表達。 （4） 查詢介面：有三種輸入方式：①交互輸入方式，②模板選擇輸入方式，③用戶提交特徵樣板輸入方式。多媒體特徵組合功能和查詢結果瀏覽。 （5） 檢索引擎：利用特徵之間的距離函數來進行相似性檢索。對於不同的特徵用不同的相似性測度演算法，檢索引擎中系統有效的是相似性測度函數集。 （6） 索引/過濾：通過索引和過濾達到快速搜索的目的。把全部的數據通過過濾器變成新的集合再用高維特徵匹配來檢索。
3 VGA卡幀存儲器設計
1987年4月IBM公司隨著IBM PS/2系列機問世，同時又推出了VGA顯示標准。VGA（Vedio Graphics Array）與EGA兼容，主要增加了640×480點陣、16種顏色以及320×200點陣、256種顏色的圖形方式，字元方式採用9×16點陣的字元窗口，顯示80列×25行字元。VGA的主要特點是採用256K種顏色的調色板和用模擬量輸出，使顯示的顏色更加逼真，由於VGA輸出RGB模擬量，所以必須配置模擬顯示器。
顯示緩存器的原理結構圖以及它與VGA晶元的連接如圖3.28所示。顯示緩存器可以選用兩片256 KB×4 DRAM晶元（256KB），它支持所有的VGA顯示模式。當顯示緩存器選用4片256 KB×4 DRAM晶元時（512KB），VGA的顯示模式可以達到800×600解析度16種顏色（非隔行掃描的圖形方式），也可以達到1024×768解析度16種顏色（隔行掃描的圖形方式）以及132列的文本方式。

㈩ 麻煩幫忙翻譯一下下面這段話

殘余的系數主要是在macroblock 和它的動作之間的差別的轉換系數
被補償版本，在他們已經被量化之後，熵編碼。 我們的實驗已經顯示那這些
殘余系數傳播一定量esial 視覺informationthat 給對手運送可能
如果不正確地獲得，被壓縮的錄像的內容。 因此，加密殘余的信息變得必要。
圖2顯示那而不需要(解碼參考框架或者運動矢量，A的luma殘渣系數)
P 框架將為一個對手提供一次原先的框架的描述。 因此，我們需要保護殘余
系數。 不過，更進一步實驗揭示不是所有luma 和色度系數都需要被獲得。
當它的時，圖3 證明混雜全部殘余的luma 和一個P 框架的色度DC 系數的影響
運動矢量和參考框架沒被加密。 象可以被看見的那樣，在很大程度上加密DC
系數足以在框架里遮蔽大多數細節。 有確實滲透的信息由於
不穩固的運動矢量和參考框架