Современные информационные технологи/Информационная безопасность

Мазур Я.С., Голестанех А.К.

Національний авіаційний університет, Україна

Кодуванні інформації як засіб подолання завад

Вступ В умовах стрімкого впровадження інформаційно - комунікаційних мереж у всі сфері діяльності сучасного суспільства вагомого значення набувають завдання забезпечення основних властивостей інформаційних ресурсів, що циркулюють у мережах.

Одними з основних властивостей інформації є її доступність та цілісність, що передбачають отримання авторизованим користувачем за нетривалий час немодифікованої інформації.

Актуальність Незважаючи на зростання потужності обчислювальної техніки, актуальним залишається питання побудови простих алгоритмів корекції спотворень інформації та доцільного використання існуючих методів.

Постановка завдання Порушення цілісності інформації можуть виникати під час опрацювання або зберігання даних. Але найчастіше інформація зазнає спотворень під час її передавання каналами зв’язку. Для забезпечення виявлення та виправлення можливих спотворень у сучасних протоколах обміну інформаційними ресурсами широко використовують завадостійке (ЗСК) та завадостійке корегуюче кодування (ЗСКК).

Мета - огляд деяких існуючих методів ЗСК/ЗСКК.

Викладення матеріалу Як відомо [1], під кодуванням інформації в широкому сенсі розуміють подання повідомлень у певному виді за допомогою деякої послідовності знаків. У більш специфічному, вузькому сенсі кодування означає переведення інформації з однієї форми подання до іншої, більш зручної для зберігання, передачі або опрацювання. Засновником науки, яка склала підґрунтя теорії інформації та кодування, вважається Клод Шеннон.

ЗСК, що дозволяє виявляти, а у випадку ЗСКК - і виправляти, помилки, які виникають під час передачі повідомлень каналами зв'язку, здійснюється шляхом уведення до складу переданих кодових символів деякої кількості перевірочних символів, називаних надлишковою інформацією. Операцію введення надмірності для підвищення завадостійкості каналу зв'язку називають канальним кодуванням. ЗСК, зокрема, канальне, знаходить широке застосування в цифровій аудіо- і відеотехніці. [1]

На сьогоднішній день існує достатня кількість методів ЗСК. Відповідно, ЗСК можна класифікувати за різними ознаками, характерними даним методам.

До основних характеристик ЗСК належать: довжина коду , його основа , загальне число кодових комбінацій , число дозволених кодових комбінацій, надмірність коду та мінімальна кодова відстань .

Найпростішим ЗСК є код з постійною вагою. Прикладом такого коду може служити телеграфний код МТК-3, в якому кожна дозволена кодова комбінація містить три одиниці і чотири нулі. Вагою кодової комбінації називають кількість пронумерованих одиниць. Число дозволених кодових комбінацій в кодах з постійним вагою визначається як кількість сполучень з символів по та дорівнює

де - довжина кодової комбінації, а - вага дозволеної кодової комбінації.

ЗСК із перевіркою парності – нескладний метод для виявлення помилок у переданому пакеті даних. За допомогою коду дані не підлягать відновленню, але можливо виявлення поодинокої помилки. У кожному пакеті даних є один біт парності або, так званий, парний біт. Цей біт встановлюється під час запису/надсилання даних, згодом розраховується і порівнюється під час читання/отримання даних. Біт дорівнює сумі за модулем два всіх біт даних в пакеті. Тобто число одиниць в пакеті завжди буде парним. Зміна цього біта, наприклад з 0 на 1, сигналізує про наявність викривлення.

Ще одним засобом виявлення викривлень у повідомленнях є код Бауера або інверсний код - різновид коду з дворазовим повторенням, який має    інформаційних  та    перевірочних елементів.   При використанні даного коду комбінації з парним числом одиниць повторюються в незмінному вигляді, а комбінації з непарним числом одиниць - в інвертованому. Приймання інверсного коду здійснюється в два етапи. На першому - підсумовуються одиниці в першій половині кодової комбінації. За умови парності їхньої кількості друга половина кодової комбінації приймається без інверсії, а за умови непарності - з інверсією. На другому етапі обидві зареєстровані комбінації поелементно порівнюються, і при виявленні хоча б однієї розбіжності комбінація визначається викривленою. Це поелементне порівняння еквівалентно підсумовуванню за модулем два. За відсутності помилок в обох групах символів їхня сума дорівнює нулю.[2]

Слід зазначити, що сьогодні широко розповсюджені ЗСКК, вагомий внесок у створення яких зробив Річард Веслі Хеммінг. Зокрема, він розробив код, що здатен виявляти і виправляти поодинокі помилки за мінімально можливою кількістю додаткових перевірочних бітів. Для кожного числа перевірочних символів використовується спеціальне маркування виду , де - кількість символів, а - кількість інформаційних символів у повідомленні. Кожний перевірочний символ у коді Хеммінга являє суму за модулем два деякої підпослідовності даних. [3, 4]

Висновки Темпи розвитку сучасних інформаційно - комунікаційних мереж стали передумовою для появи принципово нових способів кодування повідомлень. Причому одним із завдань кодування стало не тільки достовірна передача, але і швидке опрацювання та забезпечення цілісності інформаційних ресурсів.

Література:

1. Василенко В.С. Теория информации и кодирования : монографія /В.С.Василенко, О.В.Дубчак// ISBN 978-3-659-15893-3, LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, Deutschland.- 2013. – 494 с.

2. Хаїмзон І. Я. Техніка передачі інформації. Функціональні вузли та схеми. Частина ІІ / Хаїмзон І. Я. – Вінниця : ВДТУ, 2000. – 112 с.

3. Хемминг Р. В. Теория кодирования и теория информации / Хемминг Р. В. – М.: Радио и связь, 1983 . — 176 с.

4. Calculating the Hamming Code. URL: http://users.cs.fiu.edu/~downeyt/cop3402/hamming.html