Attēlojuma līmenis(Presentation Layer)

Guntis Bārzdiņš

Datortīkli 1

Attēlojuma līmeņa funkcijas

Saglabāt parsūtāmās informācijas jēgu, neatkarīgi no izvēlētā pārraides kodējuma

Pārraides kodējumu veidi Kodēšanas standarti (ASCII, EBCDIC, ASN.1) Datu saspiešana (compression) Datu šifrēšana (encryption)

Abstract Syntax Notation (ASN.1)

ISO 8824ISO 8825

Datu saspiešana

Entropijas kodēšana – manipulē bitu virknes neatkarīgi no to izcelsmes. Parasti “loss-less” saspiešana.

Avota kodēšana (source encoding) – izmanto pārraidāmās informācijas īpašības lai saniegtu augstu saspiešanas pakāpi. Parasti “lossy” saspiešana/

Entropijas kodēšana

“Run-length encoding” – atkārtotu simbolu aizstāšana

“Huffman coding” –koda garums apgriezti proporcionāls simbola varbūtībai tekstā. (Ziv-Lempel)

“Context dependent encoding” – varbūtību tabulas simbolu kombinācijām

315555555556700000008

31A5967A078A 0.50C 0.30G 0.15T 0.05 0.20

0.50

1.001

00

0

11

CAT01000011 01000001 01010100 – ASCII 011000 – Huffman

THREE OAKS NEAR THE ROAD

Aritmētiskā kodēšana

CAT = 0.645

- Pi log2 Pii=1

N

Entropy per symbol(bits/symbol)

Pi, P2, P3,..., PN

– probability of symbols

“Huffman code” nav optimals, jo lieto veselu bitu skaitu katra simbola kodēšanai

Source coding (lossy)

Attēli (GIF, JPEG)Skaņa (PCM, G.729, MP3)Video (MPEG-1, MPEG-2, DV, DivX)

Pieļaujot “nemanāmu” informācijas kropļošanu (lossy), šīs kodēšanas metodes sasniedz ļoti augstu saspiešanas pakāpi,(1:20 un vairāk)

Color Look Up Table (CLUT)

Oriģinālais RGB attēls 24biti/pixelTeorētiski 16 miljoni krasuAtšķirīgo krāsu skaits īstenībā ~ 256Veido krāsu tabulu (256 * 3 bytes) un lieto 8-bitu indeksuOptional: Haffman coding (GIF)

158x158 pixel75KB – BMP

2KB - GIF

JPEG

Oriģinālais RGB attēls 24biti/pixelLīdzīgi kā krāsu TV, attēlu sadala luminancē Y un 2 hrominancēs I, Q: Y=0.30R+0.59G+0.11B I=0.60R – 0.28G – 0.32B Q=0.21R – 0.52G +0.31B

Hrominancēm 2x samazina izšķiršanu8x8 bitu blokus saspiež ar DCT un kvantizēRezultātam pielieto Run-length un Huffman encoding

300x200 pixel175KB – BMP27KB - JPEG

JPEG Bloku Sagatavošana

JPEG Bloku Apstrāde

Run-length & Huffman encoding

Video kodēšana

PAL: 720 x 576 pixels, 25 frames/sec = 250Mb/s (uncompressed)

MPEG-1 1.2Mb/s (VCD)

MPEG-2 4-8Mb/s (DVD, DVB)

DV 25Mb/s (miniDV, DVpro)

DivX ~0.5Mb/s (Internet)

Network security

Datortīkli ir hakeru paradīze (globāla!)

Encryption Model

Dk (Ek ( P)) = P

Šifrēšanas problēmas

“Naivos” šifrēšanas algoritmus ļoti viegli atšifrēt ar moderno kriptoanalīzi

“Gudros” šifrēšanas algoritmus izstrādā lieli kolektīvi un testē publiski

Algoritms nevar būt slepens – lieto atslēgas

Atslēgas ir regulāri jāmaina – kā droši apmainīties ar jaunām atslēgām?

Šifrēšanas sasniegumi

Simetriskās atslēgas (DES)Publiskās atslēgas (Diffie-Helman, RSA – 1976&1978) Droša atslēgu apmaiņa Elektroniskie paraksti Lietotāju autentifikācija Elektroniskie sertifikāti Etc.

DES

RSA

Choose two large primes, p and q. p=3, q=11

Compute n=p*q and z=(p-1)*(q-1). n=33, z=20

Choose a number d relatively prime to z. d=7

Find e such that e*d=1 (mod z). e=3

Encryption C=Pe(mod n); Decryption P=Cd(mod n)

Public key: pair (e, n) = (3, 33) Private key: pair (d, n) = (7, 33)

Reverse encryption (signing):147 = 105413504105413504 mod 33 = 20203 = 80008000 mod 33 = 14

Elektroniskie paraksti

MD5 – Message Digest (128 bits) – RFC 1321 MD5(P) – easy to compute Given MD5(P) – “impossible” to compute P “impossible” to generate two messages with same

digest

Mājas darbs

Ar MD5 un RSA algoritmiem nodemonstrēt kā Alise nodod elektroniski parakstītu vēstuli Bobabm un kā Bobs pārbauda šī dokumenta autentiskumu. Vēstules teksts: “LABRIT!”