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张永光 著

图书标签:

• 数据分析
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• 市场分析
• 金融工程
• 时间序列分析
• 风险管理

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121336768

版次：1

商品编码：12317807

包装：平装

丛书名： 国防电子信息技术丛书

开本：16开

出版时间：2018-03-01

用纸：胶版纸

页数：384

字数：630000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书适合作为通信、计算机等领域中从事比特流分析相关工作的研究人员，特别是广大通信侦察、通信对抗、网络分析研究者及相关工程技术人员的技术参考书，也可作为比特流分析初学者、高年级本科生或研究生学习比特流分析的入门参考书。

本书内容新颖，深入浅出，注重理论与实际的紧密结合，同时又带有作者鲜明独特的个人风格，不仅有技术，而且有思想、有文化。为说明具体的比特流分析方法，按照条理清楚易懂、算法实用好用、举例深入浅出的原则组织内容，列举了大量通过仿真验证的实例。

内容简介

本书针对比特流分析难题，系统介绍了比特流分析所面临的问题，讨论了解决比特流分析问题的各种方法。除介绍比特流相关知识外，围绕比特流分析主题，重点介绍了具体的比特流分析方法，包括比特流获取方法、信道编码(纠错码、交织、扰码)容错分析方法、信源编码分析方法、协议分析方法(已知协议和未知协议)及TCP/IP网络协议分析方法。

作者简介

张永光，研究员级高工，中国电科集团高级专家，主持或参与过多项预研、型号攻关课题。在信道编码分析、协议分析及信息分析方面开展了大量创新性研究工作。

目录

第1章 历史中的比特 1
1．1 比特史前通信 1
1．2 比特的由来 2
1．3 比特的载体 4
1．3．1 短波通信系统 5
1．3．2 超短波通信系统 10
1．3．3 卫星通信系统 14
1．4 比特的运行 18
1．4．1 通信协议 18
1．4．2 协议的层次模型 19
1．4．3 信令协议与业务协议 23
1．4．4 标准化组织 24
1．5 正在消逝的比特 26
1．6 本章小结 28
本章参考文献 28
第2章 比特流获取 29
2．1 硬件平台基础 29
2．2 调制是什么 31
2．3 软判决应用 33
2．3．1 解调软判决 34
2．3．2 基于软判决的编码识别探索 39
2．3．3 联合解调解码 42
2．4 比特流分析什么 45
2．5 国内外发展状况 49
2．6 比特流校正 54
2．6．1 收非所发是普遍现象 54
2．6．2 相位模糊与频谱反转 58
2．6．3 差分比特流的恢复 60
2．6．4 无差分模糊比特流的恢复 66
2．7 本章小结 70
本章参考文献 70
第3章 纠错码分析 73
3．1 卷积码分析 73
3．1．1 反校验法分析生成矩阵 74
3．1．2 生成多项式求解 79
3．1．3 优化算法应用 82
3．2 BCH码分析 87
3．2．1 基于码根的容错分析法 87
3．2．2 基于求解公因式的容错分析法 92
3．2．3 改进的线性矩阵分析法 95
3．3 RS码分析 98
3．3．1 RS码容错分析 98
3．3．2 本原多项式求法 103
3．3．3 删除RS码分析 105
3．4 信息校验码分析 110
3．4．1 信息校验码 110
3．4．2 Fletcher码分析 112
3．4．3 CRC码分析 114
3．5 Turbo 码容错分析 117
3．6 TPC码分析 122
3．6．1 TPC码介绍 122
3．6．2 TPC码参数分析 124
3．7 快速识别方法 127
3．7．1 LDPC码特征分析 127
3．7．2 双二元Turbo码特征分析 130
3．8 本章小结 135
本章参考文献 136
第4章 交织分析 138
4．1 容错分析方法 138
4．1．1 Gauss-Jordan消元法 138
4．1．2 校验矩阵分析 142
4．2 交织类型分析 145
4．3 分组码的分组交织分析 149
4．4 卷积码的分组交织分析 157
4．5 基于帧同步特征的卷积交织分析 164
4．6 专用交织介绍 168
4．7 本章小结 173
本章参考文献 173

第5章 扰码分析 175
5．1 扰码分析方法 175
5．1．1 基于重码统计的扰码级数分析 175
5．1．2 基于统计不平衡性的多项式识别 178
5．1．3 同步扰码初态分析 184
5．2 基于软信息的扰码分析 186
5．3 本原多项式 189
5．4 扰码综合分析 191
5．4．1 扰码的相关性 192
5．4．2 基于同步扰码抵消的编码数据获取 195
5．4．3 卷积码后的同步扰码分析 196
5．5 本章小结 197
本章参考文献 198
第6章 信源编码分析 199
6．1 随机性分析 199
6．2 信源编码介绍 201
6．3 传真编码分析 204
6．4 语音编码分析 207
6．5 字符编码分析 212
6．6 文件类型分析 214
6．7 纠错译码技术 225
6．8 本章小结 227
本章参考文献 227
第7章 协议分析方法 229
7．1 帧结构分析 230
7．2 协议特征码获取 236
7．3 典型链路层协议 238
7．3．1 HDLC协议和PPP协议 238
7．3．2 GFP协议 244
7．3．3 GSE协议 248
7．4 已知协议分析 252
7．4．1 协议类型识别 252
7．4．2 模式串匹配 255
7．4．3 ASN．1编码 258
7．4．4 优化算法在协议匹配中的应用 260
7．5 未知协议分析 262
7．6 本章小结 266
本章参考文献 267

第8章 网络协议分析 269
8．1 大行其道的TCP/IP 270
8．1．1 TCP/IP的成功 270
8．1．2 TCP/IP的无线通信应用 272
8．2 网络包获取及分析 274
8．2．1 IP包搜索 274
8．2．2 网络协议分析工具 279
8．3 典型网络协议 283
8．3．1 链路层协议 284
8．3．2 MPLS（2．5层）协议 287
8．3．3 网络层协议 288
8．3．4 传输层协议 301
8．3．5 应用层协议 307
8．3．6 网络协议识别研究 322
8．4 网络协议报文压缩 325
8．5 VoIP协议及分析 329
8．5．1 H．323与SIP之争 329
8．5．2 SIP协议介绍 330
8．5．3 SIP业务分析 348
8．6 FTP数传协议分析 353
8．6．1 FTP协议介绍 354
8．6．2 FTP业务分析 360
8．7 网络协议融合研究 362
8．8 网电空间简介 366
8．9 本章小结 368
本章参考文献 368

前言/序言

前 言

自前作《信道编码及其识别分析》出版以来，八年时光，一晃而过。这八年来，国内在比特流分析方面取得了不少进步，但仍然不成体系，与实际应用的结合还不够紧密。而我也人为物役，在时光的如轮流转中常感可为之事甚多，多有浮生虚度之感。

考虑到比特流分析的门槛较高，自己也一直都是在摸索中曲折前进，而且教训多于经验。渐渐地产生了一种想法，也可算是本书的写作初心吧，那就是系统总结一下比特流分析的基本流程。将作者多年来的一些学习、研究成果和信号分析经验不嫌自敝地分享出来，以期自成一家之言。本着承前启后，重在反映比特流分析全貌的初衷，按照条理清楚易懂、算法实用好用、举例深入浅出的原则，全书尽量做到有技术、有思想、有文化，以介绍比特流分析常用方法为主，用作新人初入此门时的参考。如果有人能借此发现自己在比特流分析方面的研究兴趣，并且有志在此领域长期深耕，那真是善莫大焉，作者也有幸成就善知识之功了。

本书是前作内容的进一步深化拓展，既是作者研究经验的总结，同时也是对比特流分析深化研究的提高再出发！适用于对比特流分析感兴趣，特别是想了解比特流分析全貌的研究人员，便于初学者快速入门。全书默认读者已经掌握一定通信方面的相关知识，重在贯穿比特流分析全流程，各章节对比特流分析中所涉及的通信知识和基础理论大都一提而过，语焉不详，有些结论更是直接引用，具体可参见一般的通信类教材。

全书紧扣比特流分析主题，共八章，各章内容如下：

第1章以历史的视角来考察比特的过去、现在和未来，介绍了一些无线数字通信中的常见比特载体：短波通信系统、超短波通信系统及卫星通信系统，引出了约束比特行为的通信协议，对书中用到的一些通信协议知识也进行了相关介绍。

第2章讨论比特流分析的数据来源问题，重点介绍比特流的获取及解调数据的星座映射和相位模糊处理方法。考虑到全书分析对象为解调硬判决0、1比特数据，本章对解调软判决数据在信号分析中的应用也进行了相应介绍。

第3章在前作基础上重点讨论纠错码的容错分析问题，以卷积码、BCH码、RS码（含删除RS码）、校验码、Turbo码、TPC码为分析对象，介绍了多种实用的容错分析方法。同时以LDPC码和双二元Turbo码为例，从分析对象的综合特征入手，介绍了一些较为实用的纠错码参数快速识别方法。

第4章主要讨论了比特流分析中的交织容错分析问题，以分组交织和卷积交织为分析对象，讨论了交织前纠错码参数及交织置换关系的实用分析方法，同时介绍了交织分析中的多解问题。针对交织分析难题，介绍了一些专用交织方式，并给出了识别特征。

第5章介绍了多种扰码多项式和同步扰码初态的分析方法，分析了识别性能。根据扰码与纠错码相对位置的不同，在基于不平衡性分析方法受限的情况下，讨论了一些基于纠错码特征的扰码综合分析方法。

第6章介绍了多种信源编码的分析方法，重点讨论了语音、字符、文件等典型信源编码的比特流结构特征和比特流逻辑特征。本章在信源分析方面仅仅是开了一个头，更多的信源编码分析方法或带有一定通用性的分析方法还有待进一步深入研究。

第7章从协议分析中最常见的帧结构分析入手，介绍了已知协议和未知协议的分析方法，说明了协议分析的步骤和方法，针对未知协议分析中的语义分析和时序分析难题，提出了一些可供借鉴的分析思路。

第8章专门介绍已成事实标准的TCP/IP网络协议，在介绍典型网络协议（包括报文压缩协议）的同时分析了识别特征，以VoIP协议和FTP协议中业务数据的恢复为例，说明了网络业务数据的组包和具体业务的恢复方法，此外本章还介绍了需要深入研究的网络协议融合，以及正在飞速发展中的网电空间。

为说明具体的比特流分析方法，全书列举了大量通过仿真验证的实例。

本书由张永光统筹并负责主要部分撰写，翟绪论负责第1.3节、2.3.1节、5.1节、5.2节、7.3.2节和8.2.1节撰写，陈艳、张卫锋、贾璐提供部分素材。在这里，对多年来一直给予作者关心、指导的杨小牛和楼才义两位前辈致以真诚的谢意，同时也对唐卓和王李军两位同志对作者工作的认可与支持深表感谢，此外还要特别感谢多年来陈仕川、李新付、章军、李梦冰等同志给予的帮助。他们不仅是作者一起工作的同事，还是多年来帮忙解决问题的朋友，本书的出版也是大家同进步、共成长的结果，见证了大家的共同奋斗足迹。

本书注重比特流分析的前后逻辑关联性，可作为行业入门书使用，限于篇幅和作者水平，书中一定还有不少问题没有说深讲透，有机会希望能多听到批评和指正的声音。嘤其鸣矣，求其友声，如果真的有好苗子通过本书能有所裨益的话，也不枉作者忙中挤忙夙兴夜寐大费周章地写作本书，也算是为国育才了。

最后说一点作者的期望。多年来作者一直难以释怀的是，故园目前只是一群老人和留守儿童的乡村，虽然到处也在竖高楼、修新路，但终究见不到儿时印象中劳作年轻人的那种奔头，这样的土地其实是没有生机可言的。我们的事业需要不断有新同志来继承和开拓，非常希望大家能沉下心来，以铺路石般的踏实将我们的事业往良性方向一步一步向前推，惟有踏实最给人希望，仅靠一时的喧嚣解决不了任何问题。

张永光

2017年初秋

《比特流分析》：穿越数字洪流的精密透镜 在信息爆炸的时代，我们置身于一个由海量数据构成的数字洪流之中。每一次点击、每一次传输、每一次存储，都在生成和消耗着庞大的比特流。这些看似杂乱无章的二进制序列，实则蕴藏着丰富的意义和价值。它们是通信的基石，是数据的载体，是安全防线的核心，也是技术演进的脉络。《比特流分析》正是这样一本致力于深入剖析这些数字脉动，揭示其内在规律与价值的著作。本书并非简单地罗列技术术语，而是将读者带入一个精密观察与逻辑推理的世界，提供一套系统化的方法论，帮助我们从海量的比特流中提取有用的信息，理解其工作原理，并有效地加以利用或防护。 第一篇：数字世界的语言——比特流的构成与解析 在本书的开篇，我们将首先建立对比特流最根本的认识。这不仅仅是0和1的简单组合，而是遵循特定协议和编码规则的结构化信息。我们将详细探讨各种基础编码方式，例如曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等，理解它们如何将逻辑电平转化为物理信号，以及它们在不同通信场景下的优劣。我们还将深入解析数据链路层和网络层协议中的帧和包结构，例如以太网帧、IP数据包、TCP/UDP段等。读者将了解到每个字段的含义，它们如何承载源/目的地址、端口号、校验和等关键信息，以及这些信息如何驱动数据的路由和传输。 更进一步，本书将引导读者理解不同类型数据的比特流表现。从简单的文本信息，到复杂的音视频流，再到加密数据和压缩数据，每一种信息在转化为比特流时，都会呈现出独特的模式和特征。我们将探讨ASCII、UTF-8等字符编码的原理，理解它们如何在比特序列中代表不同的字符。对于多媒体数据，我们将触及MPEG、H.264等编码标准的基本概念，了解它们如何通过量化、预测、变换等技术实现数据的压缩，以及这种压缩在比特流中的具体体现。对于安全性至关重要的数据，我们将简要介绍加密算法（如AES、RSA）的基本原理，并展示其在比特流中的数学痕迹。 第二篇：洞察内在——比特流的统计分析与模式识别 理解了比特流的构成，下一步便是如何从这些“原生”的数据中挖掘信息。本书将聚焦于统计分析和模式识别的强大工具。我们将介绍各种统计指标，如比特错误率（BER）、吞吐量、延迟、抖动等，并阐述它们在衡量网络性能和设备可靠性中的重要性。读者将学习如何计算这些指标，以及如何通过分析这些指标的变化来诊断问题。 模式识别是比特流分析的核心技能之一。本书将引导读者探索各种识别数据类型、协议、甚至潜在攻击行为的方法。我们将介绍基于统计特征的识别技术，例如分析比特流的熵值、突发性、周期性等，以区分不同的数据流。同时，我们将深入研究基于签名和启发式规则的识别方法，学习如何利用已知的协议特征（如TCP的SYN/ACK握手序列）或恶意软件的已知模式来识别特定流量。对于那些试图隐藏自身行为的攻击者，我们将探讨更高级的异常检测技术，例如基于机器学习的异常流量检测，分析正常流量的模式，并识别偏离这些模式的异常行为。 第三篇：实践之基——比特流分析的常用工具与技术 理论的掌握离不开实践的检验。本书将详细介绍一系列在比特流分析领域至关重要的工具和技术，帮助读者将理论付诸实践。我们将重点介绍网络抓包工具，如Wireshark/tcpdump，深入讲解如何使用它们来捕获、过滤和分析网络流量。读者将学习如何设置抓包过滤器，以专注于特定协议、IP地址或端口，并深入理解抓包结果的各个字段含义。 除了通用的抓包工具，本书还将介绍更专业的分析技术。我们将探讨流量监控和网络诊断工具，例如使用NetFlow/sFlow等技术进行流量的汇聚和统计分析，从而获得更宏观的网络视图。对于嵌入式系统和硬件设备，我们将介绍逻辑分析仪和示波器等工具的使用，它们能够直接捕获和显示硬件接口上的比特流信号，为底层通信和硬件调试提供关键信息。 此外，本书还将涵盖脚本编程在比特流分析中的应用。读者将学习如何利用Python等语言，结合相应的库（如Scapy、dpkt），来自动化抓包、解析、分析和生成比特流的任务，从而提高分析效率和处理能力。 第四篇：应用场景——比特流分析在各领域的价值体现 比特流分析的价值体现在众多领域。《网络安全》部分，我们将深入探讨它在入侵检测、恶意软件分析、取证调查中的关键作用。读者将了解如何通过分析网络流量中的异常模式来发现潜在的攻击，如何解构恶意软件的通信行为，以及如何在数字证据中寻找攻击者的踪迹。 在《通信与网络优化》领域，我们将展示比特流分析如何帮助我们诊断网络拥塞、性能瓶颈，以及如何通过优化协议配置和路由策略来提升网络效率。对于物联网（IoT）设备，我们将探讨如何分析其通信比特流，以了解其工作状态，发现潜在的安全漏洞，并优化其功耗和通信效率。 《嵌入式系统与硬件调试》将聚焦于硬件层面。读者将学习如何通过分析串行通信（如UART、SPI、I2C）的比特流，来理解和调试嵌入式设备的内部工作原理。这将为硬件工程师和固件开发者提供宝贵的洞察力。 第五篇：前沿探索——比特流分析的未来发展 信息技术日新月异，比特流分析也在不断演进。本书的最后一篇将展望该领域的未来发展趋势。我们将探讨大数据与人工智能在比特流分析中的融合，例如利用深度学习模型来识别更复杂的攻击模式，或者预测网络流量的变化。我们还将讨论对加密流量的分析技术，以及在隐私保护日益重要的今天，如何平衡安全分析与用户隐私。 量子计算对现有加密算法的潜在冲击，以及随之而来的比特流分析的新挑战，也将是本书探讨的重点。此外，我们还会关注边缘计算和5G/6G网络对比特流分析能力提出的新要求。 《比特流分析》是一本理论与实践相结合的指南。它不仅仅教会你如何“看”到比特流，更重要的是教你如何“读懂”它，并从中提取有价值的信息。无论你是网络工程师、安全分析师、固件开发者，还是对数字世界充满好奇的研究者，《比特流分析》都将是你手中一把强大的数字透镜，帮助你拨开信息的迷雾，洞察数字洪流的精髓。通过本书的学习，你将能够更深刻地理解数字世界的运作机制，更有效地解决现实中的技术难题，并在这个快速变化的数字时代中，占据更有利的地位。

评分☆☆☆☆☆

我一直对信息流动的本质感到着迷，它就像血液在我们身体里循环，无时无刻不在传递着信息。这本书的标题“比特流分析”立刻抓住了我的眼球，它暗示着这本书将深入探究信息最基本、最纯粹的形态——比特的流动。我希望这本书能够揭示信息在传输过程中是如何被编码、解码，又是如何被处理和分析的。这其中的奥秘，我想一定非常精彩。我特别想知道，作者是如何将如此抽象的概念具象化，让普通读者也能理解。也许会用到一些比喻，或者结合现实生活中的例子，来帮助我们理解那些复杂的原理。我希望这本书能够让我对“信息”这个概念有一个全新的认识，不再仅仅将其视为文字或图片，而是将其理解为一种能够被精确度量和分析的物理现象。我期待着，在读完这本书后，我能够以一种全新的视角去看待我们生活中所接触到的海量信息，能够更深刻地理解它们是如何产生的，如何传播的，以及它们背后隐藏的巨大能量。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本书，首先映入眼帘的是排版。字体大小适中，行间距也恰到好处，阅读起来非常舒适，不会有压迫感。章节划分清晰，每一章的标题都简洁明了，能够快速了解该章节的大致内容。我特别喜欢它所使用的插图，虽然我还没仔细研究，但从画面上看，它们似乎是为了辅助理解书中的核心概念而设计的，比如一些流程图或者数据结构的示意图。这让我觉得作者在内容组织和呈现方式上都下足了功夫，力求让读者能够更直观地掌握书中的信息。我之前读过一些技术类的书籍，有些排版过于拥挤，或者插图模糊不清，让人读起来非常费力。而这本书在这些细节上的处理，让我对它的整体质量有了很高的期待。我甚至开始想象，作者在撰写这本书时，是否会经常推敲每一个字句，每一个图表的摆放位置，只为了给读者提供最优质的阅读体验。我希望这本书能够帮助我更好地理解一些信息技术领域的核心原理，也许是关于数据安全、网络传输或者某种新型的数据处理方式。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常有意思，采用了抽象的几何图形组合，色彩搭配也十分大胆，给人的第一印象就是充满科技感和未来感。虽然我还没开始阅读，但光看这个设计，就让我对接下来的内容充满了好奇。我猜想，书中的内容一定涵盖了某种数据处理或信息传输的底层原理，也许会涉及一些复杂的算法或者编码技术。我特别关注的方面是，这本书是否能够用通俗易懂的方式解释这些相对晦涩的概念，毕竟我不是这方面的专业人士，而是希望能够通过阅读这本书，开拓自己的知识视野，了解一些前沿的科技动态。我希望它能像一本精心制作的科幻小说一样，用引人入胜的情节和生动的比喻，将枯燥的技术知识融入其中，让我能够边读边学，在享受阅读乐趣的同时，也能有所收获。我还在思考，这本书的篇幅是否会比较厚重，毕竟深入的技术分析往往需要大量的篇幅来铺陈。不过，我相信如果内容足够精彩，厚一点也无妨，反而能体现出作者的严谨和内容的深度。我期待着能从中看到一些令人眼前一亮的内容，也许是一些尚未公开的技术细节，或者是对未来技术发展趋势的独到见解。

评分☆☆☆☆☆

从书的序言来看，作者似乎对这项技术有着深厚的感情和深刻的理解。他用了相当大的篇幅来阐述这项技术的发展历程，以及它在不同领域所扮演的关键角色。我虽然还未深入了解具体的技术细节，但从他的文字中，我能感受到一种对科学探索的热情和对知识传承的责任感。我很好奇，作者是如何一步步走到今天，成为这个领域的佼佼者，并且能够将如此复杂的知识体系梳理出来，分享给大众。我想，他的经历一定充满了挑战和突破，也充满了对未知的好奇和对真理的追求。我希望这本书不仅能让我学到知识，更能让我感受到作者的智慧和人生阅历。也许，在阅读过程中，我会被作者的某种观点所触动，或者被他的某种经历所启发，从而对自己的学习和生活方向产生一些新的思考。我期待着，这本书能够成为我人生中的一座灯塔，照亮我前行的道路，让我少走弯路，更加坚定地朝着自己的目标前进。

评分☆☆☆☆☆

在我开始阅读之前，我先粗略地翻阅了一下目录，发现其中涵盖了许多我非常感兴趣的章节。从基础的比特概念，到复杂的编码方式，再到各种分析技术，这个体系的构建非常有逻辑性，循序渐进。我特别注意到一些章节的标题，它们似乎涉及到了数据压缩、错误检测和纠正等非常实用的技术。这些技术在实际应用中有着广泛的价值，例如在通信、存储和多媒体处理等领域。我希望这本书能够详细地介绍这些技术的原理和实现方法，并且最好能够提供一些实际案例分析，让我能够更好地理解这些技术是如何在现实世界中发挥作用的。我还在设想，作者在撰写这些章节时，是否会引用一些最新的研究成果，或者分享一些自己在这个领域的研究心得。我期待着，通过阅读这些章节，能够提升我对数据处理和信息分析能力的认知，甚至能够从中获得一些启发，应用到我自己的学习或工作中。