《信息论基础教程》课件

信息论基础教程PPT课件,汇报人目录0102添加目录项标题课件简介0304信息论概述信息度量0506信源编码信道编码07加密算法Part One单击添加章节标题Part Two课件简介课件背景信息论是研究信息论在通信、课件旨在帮助课件内容涵盖信息的产生、计算机、人工读者理解信息了信息论的发传输、处理和智能等领域有论的基本概念、展历史、基本应用的科学广泛应用原理和方法概念、编码理论、信道容量等重要知识点课件目的介绍信息论的基本讲解信息论在通信、帮助学生理解信息激发学生对信息论概念和原理计算机科学等领域论的重要性和价值的学习兴趣和热情的应用适用人群信息论初学者信息科学专业学生信息工程专业学生信息管理专业学生对信息论感兴趣的人士课件特点内容全面涵盖信息论的基本通俗易懂采用通俗易懂的语概念、原理和方法言和实例进行讲解互动性强设有问答、讨论等实用性强结合实际案例，讲解信息论在实际生活中的应用互动环节，提高学习效果Part Three信息论概述信息论定义l信息论是研究信息的产生、传输、处理和应用的科学l信息论的核心概念是信息熵，用于度量信息的不确定性l信息论的应用领域包括通信、计算机科学、经济学等l信息论的发展历程包括香农的信息论、维纳的信息论等信息论发展历程1948年，香农提出信息论，奠定了信息1970年代，信息论在生物信息学、认知论的基础科学等领域得到应用1950年代，信息论在通信领域得到广泛1980年代，信息论在量子信息学、量子应用计算等领域得到应用1960年代，信息论在计算机科学、人工1990年代至今，信息论在数据科学、大智能等领域得到应用数据等领域得到应用信息论应用领域通信工程信息传输、编码、解码等计算机科学数据压缩、加密、数据挖掘等经济学信息经济学、博弈论等生物学基因信息、生物信息学等社会学信息社会、信息传播等管理学信息管理、决策支持等信息论基本概念添加标题添加标题添加标题添加标题信息论研究信息的信息指具有一定意信息量衡量信息大信息熵描述信息不传输、存储、处理和义的数据或信号小的度量确定性的度量利用的科学添加标题添加标题添加标题信道容量信道所能编码将信息转换为解码将接收到的信传输的最大信息量适合传输的形式息转换为原始信息Part Four信息度量信息熵定义信息熵是信息论中的一个重要概念，用于度量信息的不确定性信息熵的定义公式为HX=-∑pxi*log2pxi其中，HX表示随机变量X的信息熵，pxi表示X取xi时的概率信息熵越大，表示信息的不确定性越大，反之则越小信息熵计算方法信息熵的定义信息熵是衡量信息不确定性的度量信息熵的计算公式HX=-Σpxi*log2pxi信息熵的应用用于衡量信息传输的效率和可靠性信息熵的性质信息熵满足非负性、对称性、可加性等性质互信息定义互信息是信息论互信息定义为两互信息的计算公互信息的值域为中的一个重要概个随机变量X和Y式为[0,∞]，当X和Y念，用于度量两的联合概率分布IX;Y=E[logP完全相关时，互个随机变量之间与边缘概率分布X,Y/PXP信息达到最大值，的相关性的乘积的期望值Y]当X和Y完全无关时，互信息为0条件熵定义及计算方法条件熵定义计算方法通应用场景在注意事项计在给定条件下，过条件概率和信息论、机器算条件熵时，一个随机变量信息熵计算得学习等领域有需要确保条件的不确定性度出广泛应用概率和信息熵量的计算正确性Part Five信源编码信源编码基本原理信源编码是将信源编码的目信源编码的基信源编码可以信源中的信息的是提高传输本原理包括信分为无失真编转化为适合传效率和可靠性源熵、信道容码和有失真编输和存储的形量和编码定理码两种类型式无损压缩编码方法Huffman编码基于频率LZW编码基于字典的编Arithmetic编码基于概的编码方法，可以减少冗码方法，可以减少重复信率的编码方法，可以减少余信息息冗余信息Run-length编码基于连Burrows-Wheeler变换字典编码基于字典的编续字符的编码方法，可以基于字符排序的编码方法，码方法，可以减少重复信减少重复信息可以减少冗余信息息有损压缩编码方法l量化编码将连续信号离散化，降低数据量l霍夫曼编码根据概率分布进行编码，减少冗余l算术编码将数据转换为二进制数，减少位数l预测编码根据前后数据预测当前数据，减少数据量信源编码定理信源编码定理信源编码的目的是将信源中的信息转化为适合传输的形式，以便在接收端能够正确地恢复原始信息信源编码定理信源编码定理是信息论中的一个基本定理，它描述了信源编码的基本原理和限制条件信源编码定理信源编码定理指出，对于任意一个信源，都存在一个最优的编码方案，使得在满足一定传输速率和误码率条件下，传输的信息量最大信源编码定理信源编码定理是信息论中的一个重要概念，它为信源编码提供了理论基础和指导原则Part Six信道编码信道编码基本原理信道编码的基本原信道编码的目的信道编码的方法信道编码的性能理是通过在发送端是提高通信系统包括纠错码、检可以通过误码率、对信息进行编码，的可靠性和效率错码、交织码等信噪比等指标来在接收端进行解码衡量线性分组码定义线性分组码是一种线性编码应用线性分组码广泛应用于通信、方式，将信息分组并编码成一组码存储等领域，可以提高数据的可靠字性和传输效率添加标题添加标题添加标题添加标题特点线性分组码具有线性结构，示例常见的线性分组码有汉明码、可以方便地进行解码和纠错循环码等循环码循环码是一种线性分组码，具有循环移位不变性循环码的生成矩阵是循环矩阵，具有循环移位不变性循环码的编码和解码算法简单，易于实现循环码的纠错能力较强，适用于高误码率的信道卷积码卷积码的编码和解码过程都卷积码的编码和解码过程都涉及到卷积运算可以通过矩阵乘法实现卷积码是一种线性分组码，卷积码的纠错能力可以通过具有纠错能力增加码长和增加卷积深度来提高信道编码定理信道编码定理信道编码定理是信息论中的一个基本定理，它描述了信道编码的可行性添加标题和极限信道编码定理的内容信道编码定理指出，对于任意信道，都存在一种信道编码方式，添加标题使得传输的信息可以被正确解码，并且传输速率可以达到信道容量信道编码定理的应用信道编码定理在通信系统中得到了广泛的应用，例如在无线通信、添加标题卫星通信、光纤通信等领域信道编码定理的局限性信道编码定理虽然指出了信道编码的可行性和极限，但是并没添加标题有给出具体的编码方式和解码方法，因此还需要进一步的研究和探索Part Seven加密算法对称加密算法l概念加密和解密使用相同的密钥l优点速度快，加密效率高l缺点密钥分发和管理困难l常见算法DES、3DES、AES等非对称加密算法非对称加密算法的特点加密非对称加密算法的应用数字和解密使用不同的密钥签名、密钥交换、数据加密等非对称加密算法的种类RSA、非对称加密算法的安全性基于数学难题，难以破解ECC、DSA等哈希函数加密算法哈希函数将任意长度的输入转换为固定长度的输出特点单向性、抗碰撞性、抗篡改性应用数据完整性验证、数字签名、数据加密常见哈希函数MD

5、SHA-

1、SHA-256等加密算法应用场景及安全性分析应用场景保护数据传输安全，防止数据安全性分析加密算法分为对称加密和泄露非对称加密，对称加密速度快，但密钥管理困难；非对称加密安全性高，但速度较慢安全性分析加密算法需要定期更新，以安全性分析加密算法需要与安全协议配合使用，以提高安全性应对新的攻击手段THANKS汇报人。