基于編碼技術(shù)的計算機網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計

宋國琴

摘 要 在軟件開發(fā)過程中設(shè)計的實現(xiàn)是在編碼階段。把思想變成代碼的過程是發(fā)生錯誤的主要場合。有兩種類型的錯誤：沒有包括期望的功能；在代碼中包含一些不期望的功能。如果在過程的前一階段已經(jīng)把需求列舉清楚，測試這種錯誤相對較為容易。本文主要探討基于編碼技術(shù)的計算機網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計。

關(guān)鍵詞 編碼技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)安全 結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：TP393.08 文獻標識碼：A

編碼技術(shù)用于數(shù)字傳輸中。編碼是指如何將二進制數(shù)據(jù)從邏輯上看成是“高”和“低”兩種不同的信號，并分別用不同的電氣特性（如不同電壓）或光特性（如不同能量級）來表示。編碼的目的是為了有效利用鏈路帶寬、確保發(fā)送端和接收端之間正確同步、確保抗噪聲干擾、確保比特錯誤檢測和盡可能地糾正以及最小化發(fā)送端能量等。

1 常用的編碼技術(shù)及方法

為了實現(xiàn)編碼的目標，人們發(fā)明了各種編碼方法，圖1所示是常用的幾種編碼方法。

除了圖1所示的幾種編碼方法外，還有281Q電平碼、冗余碼（Redundant code）、擾頻（Scrambling）和各種數(shù)據(jù)壓縮編碼方法等。

長距離傳輸時，帶寬利用效率非常重要，因此一般采用雙極性編碼。而短距離傳輸時，與每個節(jié)點設(shè)備的價格相比，帶寬利用效率相對來說沒有那么重要，因此一般采用蔓徹斯特編碼，并利用其自同步功能。模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸，需要將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)，脈沖編碼調(diào)制（Pulse Code Modulation，PCM）方法就是實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的基本方法。實現(xiàn)這種模擬信號和數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器（Analog to Digital Converter，ADC）和數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器（Digital to Analog Converter，DAC）。

2 計算機編碼技術(shù)的重要范例

信息是通過各種信息媒體組合表示的。因此，解決信息數(shù)字化的問題最終是解決各種信息媒體的二進制編碼問題，即解決數(shù)值、文字、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻的二進制編碼問題。

2.1 數(shù)值編碼

數(shù)值通常指的是十進制數(shù)，根據(jù)日常應(yīng)用的需要，分為整數(shù)與小數(shù)。小數(shù)表示的范圍要廣泛些，由小數(shù)點分割為整數(shù)部分與小數(shù)部分。整數(shù)是小數(shù)的特例，其小數(shù)部分是0。計算機只能區(qū)分出“0”、“1”兩個數(shù)字，故計算機內(nèi)只能采用二進制位來表示信息。通常數(shù)值是十進制的，且存在正負以及小數(shù)點，這些都需要在計算機中表示出來。因此在計算機中，數(shù)值需要經(jīng)過特定的編碼進行轉(zhuǎn)換才可以表示。任何十進制小數(shù)都可以經(jīng)過數(shù)制轉(zhuǎn)換變成二進制數(shù)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)可以用眀bb…bb.bb…bb來表示，其中b表示二進制數(shù)的1個位。小數(shù)點前的部分為整數(shù)部分，小數(shù)點后的是小數(shù)部分。由于數(shù)值在兩種數(shù)制下是等價的，而顯然二進制形式更容易表示，因此只需研究二進制小數(shù)在計算機中的表示問題。

2.2 語言文字編碼

語言文字是使用最多、最主要的信息媒體，也是計算機信息處理的主要對象。語言文字在計算機中進行表示和處理，需要解決輸入、存儲和顯示輸出等基本問題。其中，語言文字的表示和在計算機中的存儲是首要解決的問題。基于存儲，文字的輸入與顯示問題都可以得到解決。ASCII碼的編碼規(guī)則是通過ASCII碼表（見附錄A）確定的，ASCII碼是一種約定順序碼，每個字符在ASCII碼表中的順序編號稱為字符的ASCII碼。ASCII碼表有兩種形式，一種包含128個字符，另一種包含256個字符。包含128個字符的ASCII碼表，ASCII值范圍是0～l27，計算機中使用7個二進制位就可以表示，因此你為7位ASCII碼。包含256個字符的ASCII碼表，在7位ASCII碼的基礎(chǔ)上，增加了對l28個特殊字符的支持，ASCII值是0～255，稱為8位ASCII碼，叉被稱為擴展ASCII碼表。國際上7位ASCII碼有廣泛的支持，對8位ASCII碼支持程度較弱，尤其在中文環(huán)境下因為同漢字的存儲編碼沖突，8位ASCII碼不被支持。

2.3 圖像編碼

人類獲取客觀世界的信息，絕大部分依賴于視覺。為了記錄和傳遞視覺的直觀景象，人類經(jīng)過了漫長的探索。在探索的早期階段，發(fā)明并掌握了繪畫技巧來描繪客觀的景象；然而直到照相技術(shù)、復印技術(shù)的發(fā)明，對直觀景象的獲取變得非常簡單和真實，這種探索才取得了真正的成果。這些包括由手工繪制、照相機拍攝、印刷復制所產(chǎn)生的各種直觀的景象，就是人們通常所說的圖像。圖像作為信息的一種重要載體，在計算機中進行表示，可以極大地改善人們使用計算機進行信息交流的方式，克服各種抽象表達引發(fā)的溝通障礙

3 基于編碼技術(shù)的計算機網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 緩沖區(qū)溢出

3.2 代碼植入

防止這種類型的漏洞的主要方法類似于抵御緩沖區(qū)溢出的方法：驗證所有的輸入。不僅驗證輸入長度，還要驗證輸入的內(nèi)容。想象一下，Web頁面要求用戶輸入信息，然后使用這個輸入信息構(gòu)建下一個頁面。現(xiàn)在我們想象用戶把JavaScript函數(shù)的文本插入到他們輸入序列的中間，以及對腳本的調(diào)用。現(xiàn)在，產(chǎn)生的Web頁有一段顯示時調(diào)用的附加JavaScript代碼。在使用之前，對用戶的輸人經(jīng)過HTML編碼，可以防止這種攻擊。

此外，良好的編程行為對于防止這些漏洞大有幫助。這不僅是程序員的負擔，也體現(xiàn)在培訓程序員的過程中，抓取編程錯誤的代碼評價和測試的軟件工程過程。這不僅僅是個人的責任，軟件開發(fā)過程需要意識到這些錯誤的原因和類型，同時采取有效的安全措施防止他們的傳播。

4 測試與結(jié)論

如果需求標志了安全代碼產(chǎn)生的開始，那么測試標志了另一個邊界。盡管測試之后還有一些附加功能，沒有人想讓用戶來驗證代碼中的錯誤。在代碼被移交之后發(fā)現(xiàn)錯誤是最昂貴的，不論修復的嚴重性。使用用例（Use Case）來比較程序?qū)σ阎妮斎氲捻憫?yīng)，然后比較輸出與期望輸出是一個已經(jīng)被證明的測試軟件方法。測試具體功能需求的用例設(shè)計基于需求階段確定的需求。提供附加的與安全相關(guān)的用例是確保安全細節(jié)被充分測試的過程驅(qū)動的途徑。

測試階段（Testing Phase）是最終用戶發(fā)現(xiàn)錯誤之前判斷軟件是否能正確執(zhí)行的最后機會。測試階段發(fā)現(xiàn)的錯誤雖然在開發(fā)過程中是晚的，但是至少它們還屬于是內(nèi)部知道的，是在最終消費者遭受之前。應(yīng)該在開發(fā)的每一個階段進行測試：模塊、子系統(tǒng)、系統(tǒng)和完整的應(yīng)用程序。錯誤發(fā)現(xiàn)和糾正得越早，代價就越低，對整個項目計劃的影響就越少。測試是開發(fā)一個好的程序的基本步驟。

參考文獻

[1] 張鳴，高楊. 計算機網(wǎng)絡(luò)安全與防火墻技術(shù)研究[J]. 黃河水利職業(yè)技術(shù)學院學報. 2011，20（02）：68-69.

[2] 童星. 淺析防火墻技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全[J]. 信息與電腦（理論版）. 2011，26（04）：543-544.

[3] 薛毅飛. 探討計算機網(wǎng)絡(luò)安全與防火墻技術(shù)[J]. 信息系統(tǒng)工程. 2011，19（04）：290-292.

[4] ZHANG SHENGLI，LIWE S C，LAM P P.Hot topic：Physical-layer network coding. Proceedings of the12th Annual International Conference on Mobile Compu-ting and Networking. 2012，28（06）：216-217.

[5] Potevio，networkcoding application in transparent&non-transparent relay in LTE-advanced system. 3GPP TSG-RAN R1#56-091413. 2009，16（12）：1302-1303.