1、信息技術基礎教學大綱一、課程的性質和目的當前信息產業發展很快，需要大量從事信息、通信、電子工程類專業的人才，本課程正是這類專業的基礎課程，信息與計算科學專業（信息安全方向）的專業課程。通過對本課程的學習，使學生能掌握有關信息論的基本理論以及編碼的理論和實現原理。重點討論了信源的熵、熵的性質和無失真信源編碼理論、限失真信源編碼理論以及各種常用的信源編碼方法，討論了信道編碼理論以及各種常用的信道編碼方法。而且針對信息安全的具體問題，研究了信息論的應用，信息論與安全理論的關系。本課程為以后開設的專業課程打下了堅實的基礎，也為學生更好的理解信息安全理論奠定了基礎。二、課程教學內容及學時分配1.緒論(2

2、學時)本章要求了解信息論的形成和發展，了解信息，信號，消息的區別和聯系；掌握通信系統的模型。本章的主要內容為：信息論的形成和發展，信息、信號、消息的區別，香農信息的定義，通信系統的模型。2.離散信源及其信息測度(10學時)本章要求掌握信源的數學模型，了解信源的分類；掌握離散信源熵，了解信息熵的基本性質；掌握離散序列信源及馬爾可夫信源信息熵的求法。本章的主要內容為：信源的數學模型及分類，離散信源熵及其性質，離散序列信源的熵，離散平穩信信源的極限熵，馬爾可夫信源，信源剩余度。3.離散信道及其信道容量(10學時)本章要求掌握信道的數學模型，了解信道的分類；掌握平均互信息的定義，了解平均互信息的特性；

3、了解離散信道信道容量的一般計算方法，會計算對稱離散信道的信道容量；理解數據處理定理以及信源與信道匹配的意義。本章的主要內容為：信道的數學模型及其分類，平均互信息及其特性，信道容量及其一般計算方法，數據處理定理，信源和信道的匹配。4.無失真信源編碼(8學時)本章要求了解碼的分類方法如：定長碼和變長碼，奇異碼和非奇異碼，即時碼和非即時碼等；理解定長編碼定理和變長編碼定理；了解幾種編碼方法：香農編碼方法、費諾編碼方法、MH編碼及算術編碼；掌握哈夫曼編碼方法；會確定編碼效率。本章的主要內容為：編碼器，碼的分類方法如：定長碼和變長碼，奇異碼和非奇異碼，即時碼和非即時碼等，定長編碼定理，變長編碼定理，最佳

4、編碼方法：香農編碼方法，費諾編碼方法，哈夫曼編碼方法。5.有噪信道編碼(6學時)本章要求了解幾種譯碼規則；理解有噪信道的編碼定理及聯合信源信道編碼定理；掌握漢明碼的編譯碼方法；了解其他線性分組碼的概念。本章的主要內容為：錯誤概率及譯碼規則，有噪信道編碼定理，聯合信源信道編碼定理，糾錯碼的基本思想和漢明碼，線性分組碼、卷積碼、網格編碼調制與級聯碼簡介。6.波形信源和波形信道(6學時)本章要求掌握不同條件下連續信源的最大熵定理；了解連續信道和波形信道的分類；掌握香農公式及其意義；理解連續信道編碼定理；了解香農定理在移動通信中的應用。本章的主要內容為：連續信源的差熵，具有最大熵的連續信源，連續信道和

5、波形信道的分類，高斯白噪聲加性波形信道的信道容量，連續信道編碼定理。7.限失真信源編碼(6學時)本章要求理解平均失真和信息率失真函數的定義、R(D)的定義域和單調性等性質；理解限失真信源編碼定理及其實用意義；了解JPEG等數據壓縮標準等限失真信源編碼的應用。本章的主要內容為：平均失真和信息率失真函數，R(D)的定義域和單調性等性質，限失真信源編碼定理，常用的信源編碼方法簡介，游程編碼。8.信息論的應用(6學時)本章要求了解傳統加密算法和公開秘鑰加密算法原理；掌握RSA算法；了解AES及其應用，了解信息安全新技術。本章的主要內容為：保密學應用：傳統加密算法和公開秘鑰加密算法如DES，RSA，AE

6、S等。三、課程教學的基本要求本課程是信息與計算科學專業（信息安全方向）的專業課程，理論性較強，是本專業的理論基礎課程。在教學方法上，采用課堂講授，課后自學，課堂討論等教學形式。(一)課堂講授本課程屬基礎理論課程，涉及到較多的數學知識，在講述的過程中教師應盡量聯系生產生活實際，注重物理意義，不要陷入到繁復的數學推導之中。在教學中要求同學重點掌握信源、信道、信源編碼、信道編碼的基本概念、基本方法，要著重培養學生定性分析、定量估算和動手上機實驗的能力，在學習理論知識和計算的基礎上，更多的講解課本上沒有涉及的工程背景及工程應用，以培養學生的興趣。在課程內容方面既要保持理論的系統性，又要注意聯系工程實際

7、，并且重視信息論與現代通信系統尤其是信息安全相結合的問題及應用，培養學生理論聯系實際的能力。（二）課后自學為了培養學生整理歸納，綜合分析和處理問題的能力，每章都安排一部分內容，課上教師只給出自學提綱，不作詳細講解，課后學生自學。（三）課堂討論課堂討論的目的是活躍學習氣氛，開拓思路，提高學生的創新能力和團隊協作精神。教師應認真組織，安排重點發言，充分調動每一名同學的學習積極性，做好總結。（四）習題課習題課以典型例題分析為主，并適當安排開闊思路及綜合性的練習及討論。（五）課外作業和期中考試課外作業的內容選擇基于對基本理論的理解和鞏固，培養綜合計算和分析、判斷能力以及使用計算工具的能力。習題以計算性

8、小題為主，平均每學時-道題。另外，針對具體的與信息安全直接相關的信道編碼及密碼學問題，安排學生上機實驗，并交作業。期中考試安排學生自己分組做PPT并選代表講解，旨在提高學生的自學能力和口頭表達能力；并讓學生寫出自己的學習心得，可以查找網絡資源，旨在培養學生的興趣以及提高他們的知識面；練習幾個與實際結合緊密的作業題，旨在讓學生理論聯系實際，培養他們的思維能力。（六）考試考試可采用開卷形式。閉卷部分的試題包括基本概念，基本理論和計算，題型可采用填空，簡答，計算等方式。總評成績：課外作業和期中考試占30%；期末閉卷考試占60%。四、本課程與其它課程的聯系與分工先修課程：線性代數，概率論與數理統計，數學分析。信息論基礎可以加深學生對這些先修課程的理解和應用，讓學生清楚的知道數學基礎課的用途，通過這門課，加深對信息安全理論的理解。五、