2020-2021-1学期 20202427《网络空间安全专业导论》第一周学习总结

2020-2021-1学期 20202427《网络空间安全专业导论》第一周学习总结

一 .学习过程中收获的重点知识及难点

1.二进制数值与记数系统

①数字与计算

数字是数学系统中的一个单位，服从特定的数学运算法则，用于表示某个特定的值。数字包括自然数、负数、有理数、无理数等。数字本身都是大家日常接触的事物，就不再做过多的介绍。

自然数（nature number）：0或通过在0上重复加1得到的任何数

负数（negative number）：小于0的数，是在相应的正数前加上负号得到的数

整数（integer）：自然数、自然数的负数或0

有理数（rational number）：整数或两个整数的商（不包括除以0的情况）

②位置记数法（positional notation）

位置记数法是一种表达数字的系统，数位按顺序排列，每个数位有一个位值，数字的值是每个数位和位值的乘积之和。

基数是记数系统的基本数值，规定了这个系统中使用的数字量和数位位置的值。基数还决定了数位位置的含义。当给记数系统中的最后一个数加1后，必须执行数位位置左移。

0的重要性：位值记数法之所以能存在，完全是因为0这个概念，0是所有现代数学分支的交集中的基本概念。

表述：如果一个数字采用的是以R为基数的计数系统，具有n个数位，那么可以采取下列多项式表示它，其中，di表示数字中第i位的数值：

例如：

以10为基数的数字63578。n等于5（该数有5个数位），R等于10（基数）。根据公式，第5个数位（最左边的数位）乘以基数的4次方，第4个数位乘以基数的3次方，第3个数位乘以基数的2次方，第二个数位乘以基数的1次方，第一个数位什么也不乘。

注：有一种计算技术称为散列法，就是将数字打乱，方法之一就是用另一种基数表示这个数字。

③二进制、八进制和十六进制

在以比10大的数为基数的记数系统中，可以把字母用作数字。如A表示10，B、表示11，C表示12……以此类推。

采用其他基数的数字的加法和减法运算与十进制数中的运算完全一样。

④其他记数系统中的运算

在十位制中，因为1+9没有表示10的符号，所以只能重复使用已有的数字，并且利用它们的位置。最右边的值返回0，它左边的位置发生进位。二进制同理，不同点在与，0+1=1，而1+1等于0加一个进位。同样的规则适用于较大数中的每一个数位，这一操作将持续到没有需要相加的数字为止。

在二进制减法中需要用到与十进制减法同样道理的“借位”，如下例：

⑤以2的幂为基数的记数系统

下表列出从0到10的十进制数和它们对应的二进制数及八进制数。

二进制	八进制	十进制	二进制	八进制	十进制
0	0	0	110	6	6
1	1	1	111	7	7
10	2	2	1000	10	8
11	3	3	1001	11	9
100	4	4	1010	12	10
101	5	5

二进制数和八进制数之间可以根据8是2的幂进行快速转换。

方法：由于8是2的3次幂，所以把二进制数转换八进制数时，要从最右边的二进制数位开始，每三个数位一组，把数字转化相应的八进制数。

如： 111 101 100分别对应7 5 4

有时为了运算简便，可以先将二进制数转换为八进制数再转换为十进制数

⑥将十进制数转换为其他数制的数

转换十进制数的规则涉及新基数的除法。由这个除法可以得到一个商和一个余数。余数将成为新数字中的（从右到左）下一位数，商将代替要转换的数字。这一过程将持续到商为0为止。

例：将十进制数2748转换为十六进制数

⑦二进制数值与计算机

二进制数字（binary digit）：二进制记数系统中的一位数字，可以是0或1

位（bit）：二级制数字的简称

字节（byte）：8个二进制数位

字（word）：一个或多个字节，字中的位数称为计算机的字长

2.数据表示法

①数据与计算机

数据（data）：基本值或事实

信息（information）：用有效的方式组织或处理过的数据

多媒体（multimedia）：几种不同的媒体类型

数据压缩（data compression）：减少存储一段数据所需的空间

带宽（bandwidth）：在固定时间内从一个地点传输到另一个地区的最大位数或字节数

压缩率（compression）：压缩后的数据大小除以原始数据大小的值

无损压缩（lossless compression）：不会丢失信息的数据压缩技术

有损压缩（lossy compression）：会丢失信息的数据压缩技术

模拟数据与数字数据

模拟数据（analog data）：用连续形式表示的信息

数字数据（digital data）：用离散形式表示的信息

数字化（digitize）：把信息分割成离散的片段

脉冲编码调制（Pulse-Code Modulation，PCM）：在两个极端之间跳跃的信号的变化

重新计时（relock）：在信号降级太多之前重新插入原数字信号的行为

②数字数据表示法

具体关于二进制中浮点的计算于先前大同小异，不做赘述。简单的理解即可

符号数值表示法：符号表示数所属的分类（正数或负数）、值表示数的量值的数字表示法。

十进制补码：一种负数表示法，负数Ⅰ用10的k次幂减Ⅰ表示。

溢出：给结果预留的位数存不下计算出的值的状况

③文本表示法

ASSII字符集与Unicode字符集

具体内容不做过多解释，同样是一种数据表示法，可以简化文本的处理。

④文本压缩

关键字编码

用单个字符代替常用的单词。例：假设the用~代替，那么the sun变为~ sun

行程长度编码

把一系列重复字符替换为它们重复的次数。例：以#为标志，AAAAAA可以表示为#A6

赫夫曼编码

用变长的二进制串表示字符，使常用的字符具有较短的编码。例：00为A，01为B。AB即为0001

⑤音频数据表示法

音频信息被表示为数字化的声波。音频格式大家都见过，包括WAV、AU、AIFF、VQF和最常见的MP3等

⑥图像与图形表示法

颜色表示法

颜色通常用RGB值表示，本质是三个数字，每个数的所属范围是0~255，但可生成1670万种以上的颜色。每个值说明了红蓝绿的份额。真彩色则指色深度为24位的颜色。

数字化图像与图形

基本方法两种，位图和矢量图形

以下有我们经常见到的一些名词

像素（pixel）：用于表示图像的独立点，代表图像的元素

分辨率（resolution）：用于表示图形的像素个数

光栅图形格式（raster-graphics format）：逐个像素存储图像信息的格式

元数据（metadata）：有关数据的数据

矢量图形（vector graphic）：用线段和几何形表示图形的方法

⑦视频表示法

视频信息的捕捉和压缩

视频编译码器（video codec）：用于缩减电影大小的方法

时间压缩（temporal compression）：根据连续帧之间的差别压缩电影的技术

空间压缩（spatial compression）：基于静态图形的压缩技术的电影压缩技术

二.过程中遇见的一些典型问题、解决策略以及收获

1.在进位制的计算上存在理解问题

建议找些示例反复观察，会有意料之外的收获，不要依靠记忆，重在理解，理解后会觉得十分简单。

2.对于概念的陌生

很多概念是初学者从未接触过的，一开始会觉得很陌生，难以理解，这时要认同这种不理解，在难点上多注意，可以查找相关资料获取信息，相信会有很大帮助

3.收获

从前对于计算机的信息层面几乎未有涉及，只是停留在操作上，学习信息层后，对于计算机有了更深层的理解和认识，并且发现其中还有许多奥秘尚待发掘，比如在表示法上仍有可能继续创新，我们学习到的不过只是冰山一角。

欢迎在评论区内做补充或提问