專利名稱：用于使用n個通道保護數(shù)據(jù)的分發(fā)和存儲的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及電氣、電子和計算機領(lǐng)域，更具地說，涉及數(shù)據(jù)的存儲和分發(fā)。
背景技術(shù)：
當通過通信通道(多個)傳輸數(shù)據(jù)時，會遇到多種技術(shù)挑戰(zhàn)。首先，重要的是有效地利用通信通道(多個)的帶寬。此外，防止數(shù)據(jù)受到無意或未授權(quán)的訪問也很重要。傳統(tǒng)上，這兩個挑戰(zhàn)可以分別使用壓縮和加密技術(shù)獨立地解決。例如，當目標接收方(多個)必須完全恢復數(shù)據(jù)時，可以使用諸如Huffman編碼或Lempel-Ziv算法之類的無損壓縮算法壓縮數(shù)據(jù)，然后使用基于DES (數(shù)據(jù)加密標準)或AES (高級加密標準)標準的基于私鑰的密碼或使用基于公鑰的密碼(例如，基于RSA加密技術(shù)的密碼)加密數(shù)據(jù)。

如果只使用一個通信通道，則成功獲取加密密鑰的攻擊將完全破解數(shù)據(jù)。因此，需要使用多個通信通道來傳輸數(shù)據(jù)以降低風險。例如，如果有N個通信通道可用，則可以將數(shù)據(jù)分為N個部分，每個部分在通過N個通道之一傳輸之前被壓縮和加密。因此，攻擊者必須破解所有N個通道中使用的加密密碼才能完全破解數(shù)據(jù)。但是，隨著每個密碼被破解，攻擊者了解至少部分數(shù)據(jù)。這種部分安全性漏洞仍然是不希望發(fā)生的，尤其是當數(shù)據(jù)高度敏感時(例如，諸如社保號之類的私人信息)。當數(shù)據(jù)安全性特別重要時，當且僅當所有N個通道均被破解時，才會破解數(shù)據(jù)。換言之，不允許存在部分安全性漏洞。典型地，使用(N，N)秘密共享機制來滿足此安全性約束。例如，參見A. Shamir所著的“How toShare a Secret”(如何共享秘密，發(fā)表于Communications of the ACM，第22卷，612-13頁，1979年，其在此引入作為參考)。通常，(N，N)秘密共享機制將秘密(即，數(shù)據(jù))分發(fā)到N個參與方。但是，完美的秘密共享機制要求秘密的每個共享部分與秘密本身一樣大。因此，使用完美的(N，N)秘密共享機制傳輸?shù)目偽粩?shù)是壓縮后的數(shù)據(jù)長度(以位為單位)的N倍。這種待傳輸位數(shù)的增加從帶寬利用的角度而言被證明成本太高。為了在不實施完美秘密共享的情況下，提高防止數(shù)據(jù)遭受部分安全性漏洞威脅的能力，一種可能的方法是(i)使用可逆變換來變換數(shù)據(jù)，(ii)將變換后的數(shù)據(jù)分為N個部分，然后(iii)在傳輸之前獨立地壓縮和加密所述N個部分。此方法的主要缺點是攻擊者在破解每個密碼之后獲取的有關(guān)數(shù)據(jù)的信息量仍很大。例如，如果變換為可逆傅里葉變換，則對于每個破解的密碼，攻擊者將獲取有關(guān)變換(頻率)域中數(shù)據(jù)的信息。因此，需要通過N個通信通道分發(fā)數(shù)據(jù)(或?qū)?shù)據(jù)存儲到N個目的地中)的改進的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
一般而言，提供了用于使用N個通道保護數(shù)據(jù)的分發(fā)和存儲的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，使用多個(Nf)通道分發(fā)輸入數(shù)據(jù)序列X。將所述輸入數(shù)據(jù)序列X分割成N個子序列；并且使用一組帶有N個獨立編碼器和一個聯(lián)合解碼器的SI印ian-Wolf 編碼將所述N個子序列編碼成N個比特流?？梢赃x擇所述Slepian-Wolf編碼以確保獲取所述輸入數(shù)據(jù)序列的一部分的計算復雜度相對于所述輸入數(shù)據(jù)序列的長度呈指數(shù)增加，除非所有N個比特流均被破解。然后傳輸或存儲所述N個比特流。在接收方處，所述N個比特流可以可選地被組合成所述輸入數(shù)據(jù)序列。還可以選擇所述SI印ian-Wolf編碼以確保在所有N個比特流均可用的情況下，完全解碼所述N個子序列。所述N個子序列包括長度分別為U、L2、…、Ln的數(shù)據(jù)XpX2、…、Xn，并且所述SI印ian-Wolf編碼以比率Rp R2,…、Rn將所述數(shù)據(jù)X1' \、…、Xn編碼成N個比特流?？梢赃x擇所述Slepian-Wolf編碼以確保(i)在X可以被完全解碼的條件下，0彡(W…+Rn)/N-H(X)基本被最小化，其中H(X)表示X的熵率；和/或(ii)在X可以被完全解碼的條件下，0 ( H(XiITi)^Ri基本被最大化，其中Ti表示(X1,…Xi^Xw,…XN}的任意嚴格子集，H(XiITi)表示在給定Ti的情況下，Xi的有條件熵率。可以選擇所述Slepian-Wolf編碼以將所述N個子序列編碼成所述N個比特流，所述比特流的比率受到用戶輸入、傳輸通道狀況以及存儲要求中的一個或多個的約束?？梢?在分割步驟之前使用可逆變換可選地預(yù)處理所述輸入數(shù)據(jù)序列。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，使用多個(N個)通道分發(fā)輸入數(shù)據(jù)序列X。使用無損數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮所述輸入數(shù)據(jù)序列X ;將壓縮后的輸入數(shù)據(jù)序列分割成N個子序列；以及分發(fā)所述N個子序列。通過參考下面的詳細描述和附圖，將更全面地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的進一步特征和優(yōu)點。


圖I示出采用加密來保護數(shù)據(jù)序列的常規(guī)(N，N)秘密共享機制100 ；圖2示出常規(guī)Skpian-Wolf編碼系統(tǒng)；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的結(jié)合了 SI印ian-Wolf編碼系統(tǒng)的安全數(shù)據(jù)分發(fā)/存儲系統(tǒng)；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個備選實施例的結(jié)合了 SI印ian-Wolf編碼系統(tǒng)的安全數(shù)據(jù)分發(fā)/存儲系統(tǒng)；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個備選實施例的使用傳統(tǒng)無損數(shù)據(jù)壓縮的安全數(shù)據(jù)分發(fā)/存儲系統(tǒng)；以及圖6示出可在實現(xiàn)本發(fā)明的一個或多個方面和/或要素中使用的計算機系統(tǒng)600。
具體實施例方式本發(fā)明提供用于在N個通信通道上分發(fā)數(shù)據(jù)(或?qū)?shù)據(jù)存儲到N個目的地)的方法和裝置。本發(fā)明的一個方面將數(shù)據(jù)序列編碼成N個比特流，可以從所述N個比特流完全恢復數(shù)據(jù)。然后在N個通道上分發(fā)所述N個比特流或?qū)⑵浯鎯Φ絅個目的地中。所述數(shù)據(jù)被壓縮，因為N個比特流中的總位數(shù)通常小于用于在編碼之前描述數(shù)據(jù)的總位數(shù)。所述數(shù)據(jù)的分發(fā)和/或存儲是安全的，因為如果沒有大量計算工作，無法破解數(shù)據(jù)的任何部分。換言之，獲取數(shù)據(jù)的任何部分所需的計算復雜度相對于數(shù)據(jù)的長度呈指數(shù)增加，除非所有N個比特流均被破解。如在此使用的，術(shù)語“在N個通道上傳輸數(shù)據(jù)”和“在N個通道上分發(fā)數(shù)據(jù)”和這些術(shù)語的變型應(yīng)包括在N個通道上存儲數(shù)據(jù)。在一個實施例中，本發(fā)明在N個通信通道上分發(fā)數(shù)據(jù)(或?qū)?shù)據(jù)存儲到N個目的地)，同時滿足以下約束I.有效利用帶寬(或存儲)資源(例如，傳輸?shù)目偽粩?shù)接近壓縮后的數(shù)據(jù)的長度(以位為單位))；以及2.使數(shù)據(jù)免于部分安全性漏洞(例如，不執(zhí)行大量計算工作就無法破解數(shù)據(jù)的任何部分，即，獲取數(shù)據(jù)的任何部分所需的計算復雜度相對于數(shù)據(jù)的長度呈指數(shù)增加，除非所有N個比特流均被破解)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，下面進一步討論采用帶有N個獨立編碼器的Slepian-Wolf編碼將數(shù)據(jù)X編碼成N個比特流，如下所示首先將X分為N個具有相等長度L的部分X1'X2、…、XN,然后使用SI印ian-Wolf編碼的N個編碼器分別以比率Ri、R2、…、 Rn (以每個輸入符號的位數(shù)表示)將Xp X2、…、Xn編碼成N個比特流V B2、…、Bn，以便I.可以從N個比特流中完全恢復X ；2. ( + +- +Rn) /N 接近 X 的熵率 H(X)；以及3.對于所有 i=l、2、...N，R^H(Xi),其中 H(Xi)表示 Xi 的熵率。如果(R1+R2+…+Rn)/N>H (X)，則可以滿足第一條件(S卩，可以從N個比特流中完全恢復X)；第二條件直接與實現(xiàn)壓縮的目的相關(guān)。最后，第三條件暗示即使Bi被破解，攻擊者要從Bi恢復Xi,則計算復雜度相對于Li呈指數(shù)增加。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，下面進一步討論首先壓縮數(shù)據(jù)，然后將壓縮后的數(shù)據(jù)分割成N個比特流以便傳輸或存儲。如果壓縮近乎完美(即，壓縮達到數(shù)據(jù)的熵率給出的理論極限)，則表示壓縮后的數(shù)據(jù)的比特流基本上是完全隨機的。因此，只要至少一個比特流未被破解，攻擊者便仍需要呈指數(shù)的巨大計算復雜度來完全破解數(shù)據(jù)。如果攻擊者知道數(shù)據(jù)如何被分割和傳輸，則攻擊者可嘗試將他/她的精力集中于通過在一段較短時間內(nèi)觀察所有N個通信通道來破解壓縮后的數(shù)據(jù)的一個順序部分。如果所使用的壓縮算法未被仔細構(gòu)思和設(shè)計以防止成功解碼壓縮后的數(shù)據(jù)的一個順序部分，則這可能導致部分安全性漏洞。(N, N)秘密共享機制圖I示出采用加密來保護數(shù)據(jù)序列X的常規(guī)(N，N)秘密共享機制100。如圖I所示，在發(fā)送側(cè)，示例性(N，N)秘密共享機制包括使用例如可逆變換來變換數(shù)據(jù)的變換110、將變換后的數(shù)據(jù)分為N個部分的分割器120，以及在傳輸之前獨立地壓縮和/或加密所述N個部分的N個可選壓縮/加密塊130-1至130- N。在接收側(cè)，示例性(N，N)秘密共享機制110包括用于對發(fā)送的N個部分進行解壓縮和/或解密的N個解壓縮/解密塊140-1至140- N、用于組合N個可選解壓縮/解密塊140-1至140- N的輸出的合并塊150，以及執(zhí)行塊110所施加的變換的逆操作的逆變換塊160。Slepian-Wolf 編石馬一般而言，SI印ian-Wolf定理涉及兩個或更多關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的無損壓縮。參閱D. Slepian和 J. K Wolf 所著的“Noiseless Coding of Correlated Information Sources”(關(guān)聯(lián)信息源的無噪聲編碼，IEEE Trans. On Information Theory,第 19 卷，471-480 頁，1973年，其在此引入作為參考)。通常，每個關(guān)聯(lián)流被單獨編碼并且來自所有這些編碼器的壓縮后的數(shù)據(jù)由單個解碼器共同解碼。一般而言，與假設(shè)數(shù)據(jù)流獨立的編碼器相比，單獨編碼器可以利用數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)的事實實現(xiàn)更好的壓縮率。圖2示出常規(guī)SI印ian-Wolf編碼系統(tǒng)200。如圖2所示，示例性SI印ian-Wolf 編碼系統(tǒng)200包括N個編碼器210-1至210-N和一個聯(lián)合解碼器250。Slepian-Wolf編碼系統(tǒng)200獨立地將N個數(shù)據(jù)序列XpX2、…、Xn壓縮為N個比特流。所述N個比特流的比率分別為Ri、R2、…、Rn (以每個符號的位數(shù)表示)。聯(lián)合解碼器250將N個比特流聯(lián)合解碼為N個數(shù)據(jù)序列Xi、X2、…、XN。每個編碼器210可以獨立地采用相同或不同的比率民。需要指出Ri 彡 H (Xi IX1，…Xh，Xi+1，…XN)，以及R^R2+* +Rn ^ H(X1X2*** Xn)，
其中H(X)表示X的熵率，Ti表示{&，Xi^Xp1，…XJ的任意嚴格子集，并且 H(XjTi)表示在給定Ti的情況下，Xi的有條件熵率。使用Slepian-Wolf編碼保護分發(fā)/存儲如上所述，本發(fā)明的各方面在N個通信通道上分發(fā)數(shù)據(jù)(或?qū)?shù)據(jù)存儲到N個目的地)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，采用帶有N個獨立編碼器的Slepian-Wolf編碼將數(shù)據(jù)X編碼成N個比特流，如下所示首先將輸入數(shù)據(jù)X分為N個具有相等長度L的部分XpX2、…、Xn，然后使用SI印ian-Wolf編碼的N個編碼器分別以比率Rp R2,…、Rn (以每個輸入符號的位數(shù)表示)將XpX2、…、Xn編碼成N個比特流B2、…、Bn。來自N個編碼器的N個壓縮后的比特流&、B2、…、Bn由單個解碼器聯(lián)合解碼。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的結(jié)合了 Slepian-Wolf編碼系統(tǒng)的安全數(shù)據(jù)分發(fā)/存儲系統(tǒng)300。一般而言，安全數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)300采用帶有N個編碼器的Slepian-Wolf編碼將數(shù)據(jù)X編碼成N個比特流。如圖3所示，安全數(shù)據(jù)分發(fā)/存儲系統(tǒng)300包括分割器310、Slepian-Wolf編碼系統(tǒng)320以及合并器350。示例性Skpian-Wolf編碼系統(tǒng)320包括N個編碼器330-1至330-N和一個以類似于圖2的對應(yīng)組件的方式執(zhí)行操作的聯(lián)合解碼器340。如圖3所不,輸入數(shù)據(jù)X被分割器310分割成N個具有相等長度L的部分X1J2、…、Xno N個編碼器330-1至330-N分別以比率札、R2、…、Rn (以每個符號的位數(shù)表示)將X1、X2 >…、Xn編碼成N個比特流B2、…、Bn。來自N個編碼器330-1至330-N的N個壓縮后的比特流BpB2、…、Bn由單個聯(lián)合解碼器340聯(lián)合解碼。合并塊350組合解碼后的輸出Xp X2,…、Xn以再現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)X。合并塊350通過將N個子序列合并成單個數(shù)據(jù)序列來執(zhí)行分割器310的處理的逆操作。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個備選實施例的結(jié)合了 Slepian-Wolf編碼系統(tǒng)的安全數(shù)據(jù)分發(fā)/存儲系統(tǒng)400。如圖4所示，示例性安全數(shù)據(jù)分發(fā)/存儲系統(tǒng)400包括分割器410、Slepian-Wolf編碼選擇器415、Slepian-Wolf編碼系統(tǒng)420以及合并器450。示例性SI印ian-Wolf編碼系統(tǒng)420包括N個編碼器430-1至430-N和一個以類似于圖2的對應(yīng)組件的方式執(zhí)行操作的聯(lián)合解碼器440。如圖4所示，輸入數(shù)據(jù)X被分割器410分割成N個具有相等長度L的部分X1J2、…、XN。編碼選擇器415以下面進一步介紹的方式處理輸入數(shù)據(jù)X以選擇適當?shù)腟I印ian-Wolf編碼將分割器410的輸出編碼成N個比特流，以便在所有N個比特流均可用的情況下，可以完全解碼所述N個子序列，并且在N個比特流中的至少一個缺失的情況下，不能解碼N個子序列中的任意一個子序列。使用選定的SI印ian-Wolf編碼(SW編碼)，N個編碼器430分別以比率H…、Rn (以每個輸入符號的位數(shù)表示)將Xp X2、…、Xn編碼成N個比特流B2、…、Bn。來自N個編碼器430的N個壓縮后的比特流BpB2、…、Bn由單個聯(lián)合解碼器440再次使用選定的Slepian-Wolf編碼來聯(lián)合解碼。合并塊450組合解碼后的輸出X1'\、…、Xn以再現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)X。Slepian-Wolf編石馬的選擇考慮下面的實例。假設(shè)X是長度為L的待分發(fā)(或存儲)二進制數(shù)據(jù)序列。將X作為輸入，分割器410將輸入數(shù)據(jù)X分割成N個具有相等長度L的子序列Xp X2、…、XN。與此同時，編碼選擇器415針對X從編碼庫選擇帶有N個編碼器430的Slepian-Wolf編碼。 然后，每個Xi (i=l、2、…、N)由選定的SI印ian-Wolf編碼中的一個編碼器430以比率Ri編碼成比特流B”為了有效地利用帶寬(或存儲)資源，編碼選擇器415嘗試找到這樣的Slepian-Wolf 編碼，使得( + +-+Rn)/N-H(X) 約束(I)在X可被完全解碼的條件下基本被最小化，其中H(X)表示X的熵率。為了使數(shù)據(jù)免于部分安全性漏洞，編碼選擇器415嘗試找到這樣的SI印ian-Wolf編碼，使得0 彡 H (Xi I Ti) /-Ri 約束(2 )在X可被完全解碼的情況下基本被最大化，其中Ti表示(X1,的任意嚴格子集，H(Xi I Ti)表示在給定Ti的情況下，Xi的有條件熵率。假設(shè)約束(2)成立。于是，如果Bi被破解，則攻擊者從Bi恢復Xi所需的計算復雜度相對于L呈指數(shù)增加(在集合Si中搜索其基數(shù)IsiI滿足Log I Si I [H(Xi) -Ri],的Si,其中對數(shù)以2為底)。實際上，只要存在保持安全的Bj，攻擊者從…卜工、Bj+1、…Bn恢復任何Xi (i ^ j )所需的計算復雜度仍相對于L呈指數(shù)增加。需要指出，如果H (Xi I Ti) >H (Xi | X1,…父卜” Xi+1,…XN)針對所有i=l、2、…、N以及Ti的所有選擇成立，則存在滿足約束(I)和(2)的SI印ian-Wolf編碼，其中IKXiIX1,…XH，Xi+1，."Xn)表示在給定X1,…XH，Xi+1，…Xn的情況下，Xi的有條件熵率。使用壓縮后的數(shù)據(jù)的分割保護分發(fā)/存儲如上所述，本發(fā)明的另一方面首先壓縮輸入數(shù)據(jù)，然后將壓縮后的數(shù)據(jù)分割成N個比特流以便傳輸或存儲。本發(fā)明認識到，如果壓縮幾近完美(即，壓縮基本達到數(shù)據(jù)的熵率給出的理論極限)，則表示壓縮后的數(shù)據(jù)的比特流基本上是完全隨機的。因此，只要至少一個比特流未被破解，攻擊者便仍需要呈指數(shù)的巨大計算復雜度來完全破解數(shù)據(jù)。如果攻擊者知道數(shù)據(jù)如何被分割和傳輸，攻擊者便可嘗試將他/她的精力集中于通過在一段較短時間內(nèi)觀察所有N個通信通道來破解壓縮后的數(shù)據(jù)的一個順序部分。如果所使用的壓縮算法未被仔細構(gòu)思和設(shè)計以防止成功解碼壓縮后的數(shù)據(jù)的一個順序部分，這可能導致部分安全性漏洞。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個備選實施例的使用傳統(tǒng)無損數(shù)據(jù)壓縮的安全數(shù)據(jù)分發(fā)/存儲系統(tǒng)500。如圖5所示，安全數(shù)據(jù)分發(fā)/存儲系統(tǒng)500包括無損數(shù)據(jù)壓縮器510和分割器520。因此，安全數(shù)據(jù)分發(fā)/存儲系統(tǒng)500在無損數(shù)據(jù)壓縮器510處壓縮輸入數(shù)據(jù)，然后由分割器520將壓縮后的數(shù)據(jù)分割成N個比特流以進行安全傳輸或存儲。只要至少一個比特流未被破解，就需要呈指數(shù)的巨大計算復雜度來完全破解數(shù)據(jù)。存在多種適當?shù)臒o損壓縮技術(shù)，例如Huffman編碼或Lempel-Ziv編碼技術(shù)。示例性系統(tǒng)和制品的詳細i兌明
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的，本發(fā)明的各方面可以體現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的各方面可以采取完全硬件實施例、完全軟件實施例(包括固件、駐留軟件、微代碼等)或組合了軟件和硬件方面(在此通常被稱為“電路” “模塊”或“系統(tǒng)”)的實施例的形式。此外，本發(fā)明的各方面可以采取在一個或多個計算機可讀介質(zhì)(所述介質(zhì)中包括有計算機可讀程序代碼)上體現(xiàn)的計算機程序產(chǎn)品的形式。本發(fā)明的一個或多個實施例或其要素可以通過包括存儲器和至少一個處理器的裝置的形式實現(xiàn)，所述至少一個處理器與所述存儲器耦合并且可操作以執(zhí)行示例性方法步驟。一個或多個實施例可以使用在通用計算機或工作站上運行的軟件。圖6示出可用于實現(xiàn)本發(fā)明的一個或多個方面和/或要素的計算機系統(tǒng)600。參考圖6，此類實現(xiàn)可以例如采用處理器602、存儲器604以及例如由顯示器606和鍵盤608組成的輸入/輸出接口。如在此使用的，術(shù)語“處理器”旨在包括任何處理設(shè)備，例如包括CPU (中央處理單元)和/或其他形式的處理電路的處理設(shè)備。此外，術(shù)語“處理器”可以指一個以上的單獨處理器。術(shù)語“存儲器”旨在包括與處理器或CPU關(guān)聯(lián)的存儲器，例如RAM (隨機存取存儲器)、R0M (只讀存儲器)、固定存儲設(shè)備(例如，硬盤)、可移動存儲設(shè)備(例如，軟盤)、閃存等。此外，如在此使用的，短語“輸入/輸出接口”旨在例如包括一個或多個用于將數(shù)據(jù)輸入處理單元的裝置(例如，鼠標)，以及一個或多個用于提供與處理單元關(guān)聯(lián)的結(jié)果的裝置(例如，打印機)。處理器602、存儲器604以及諸如顯示器606和鍵盤608之類的輸入/輸出接口可以例如通過作為數(shù)據(jù)處理單元612的一部分的總線610進行互連。例如通過總線610的適當互連也可以提供到網(wǎng)絡(luò)接口 614(例如網(wǎng)卡，可以提供網(wǎng)卡來與計算機網(wǎng)絡(luò)對接)，以及提供到介質(zhì)接口616 (例如軟盤或⑶-ROM驅(qū)動器，可以提供所述軟件或⑶-ROM驅(qū)動器來與介質(zhì)618對接)?？梢蕴峁┠M-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(多個)620以便接收諸如模擬視頻饋入之類的模擬輸入并將它們數(shù)字化。此類轉(zhuǎn)換器(多個)可以與系統(tǒng)總線610互連。因此，如在此描述的，包括用于執(zhí)行本發(fā)明方法的指令或代碼的計算機軟件可以存儲在一個或多個關(guān)聯(lián)的存儲設(shè)備(例如，ROM、固定存儲器或可移動存儲器)中，當準備使用時，所述軟件部分地或整體地加載(例如，加載到RAM中)并由CPU實現(xiàn)。此類軟件可以包括但不限于固件、駐留軟件、微代碼等。適合于存儲和/或執(zhí)行程序代碼的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將包括至少一個直接或通過系統(tǒng)總線610間接連接到存儲元件604的處理器602。所述存儲元件可以包括在程序代碼的實際執(zhí)行期間采用的本地存儲器、大容量存儲裝置以及提供至少某些程序代碼的臨時存儲以減少必須在執(zhí)行期間從大容量存儲裝置檢索代碼的次數(shù)的高速緩沖存儲器。輸入/輸出或I/O設(shè)備(包括但不限于鍵盤608、顯示器606、指點設(shè)備等)可以直接(例如通過總線610)或通過中間I/O控制器(為簡潔而省略)與系統(tǒng)相連。諸如網(wǎng)絡(luò)接口 614之類的網(wǎng)絡(luò)適配器也可以被連接到系統(tǒng)以使所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠通過中間專用或公共網(wǎng)絡(luò)變得與其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或遠程打印機或存儲設(shè)備相連。調(diào)制解調(diào)器、電纜調(diào)制解調(diào)器和以太網(wǎng)卡只是當前可用的網(wǎng)絡(luò)適配器類型中的少數(shù)幾種。如在此使用的(其中包括權(quán)利要求)，“服務(wù)器”包括運行服務(wù)器程序的物理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(例如，圖6所示的系統(tǒng)612)。將理解的是，此類物理服務(wù)器可以包括顯示器和鍵盤，也可以不包括顯示器和鍵盤。
如指出的那樣，本發(fā)明的各方面可以采取在一個或多個計算機可讀介質(zhì)(所述介質(zhì)上包括有計算機可讀程序代碼)上體現(xiàn)的計算機程序產(chǎn)品的形式?？梢圆捎靡粋€或多個計算機可讀的介質(zhì)的任意組合。計算機可讀介質(zhì)可以是計算機可讀信號介質(zhì)或者計算機可讀存儲介質(zhì)。計算機可讀存儲介質(zhì)例如可以是但不限于電、磁、光、電磁、紅外線、或半導體的系統(tǒng)、裝置或器件，或者任意以上的組合。介質(zhì)塊618是非限制實例。計算機可讀存儲介質(zhì)的更具體的例子(非窮舉的列表)包括具有一個或多個導線的電連接、便攜式計算機磁盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲器(EPR0M或閃存)、光纖、便攜式緊湊磁盤只讀存儲器(CD-ROM)、光存儲器件、磁存儲器件、或者上述的任意合適的組合。在本文檔的上下文中，計算機可讀存儲介質(zhì)可以是任何包含或存儲程序的有形介質(zhì)，該程序可以被指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用。計算機可讀信號介質(zhì)可以包括在基帶中或者作為載波一部分傳播的數(shù)據(jù)信號，其中承載了計算機可讀程序代碼。這種傳播的信號可以采用多種形式，包括但不限于電磁信號、光信號或上述的任意合適的組合。計算機可讀信號介質(zhì)還可以是計算機可讀存儲介質(zhì)以外的任何計算機可讀介質(zhì)，該計算機可讀介質(zhì)可以發(fā)送、傳播或者傳輸用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用的程序。計算機可讀介質(zhì)上包含的程序代碼可以用任何適當?shù)慕橘|(zhì)傳輸，包括但不限于無線、有線、光纜、RF等，或者上述的任意合適的組合?？梢砸砸环N或多種程序設(shè)計語言的任意組合來編寫用于執(zhí)行本發(fā)明各方面的操作的計算機程序代碼，所述程序設(shè)計語言包括面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言一諸如Java、Smalltalk、C++，還包括常規(guī)過程式程序設(shè)計語言一諸如” C”語言或類似的程序設(shè)計語言。程序代碼可以完全地在用戶計算機上執(zhí)行、部分地在用戶計算機上執(zhí)行、作為獨立的軟件包執(zhí)行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執(zhí)行、或者完全在遠程計算機或服務(wù)器上執(zhí)行。在涉及遠程計算機的情形中，遠程計算機可以通過任意種類的網(wǎng)絡(luò)一包括局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)—連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(例如利用因特網(wǎng)服務(wù)提供商來通過因特網(wǎng)連接)。下面將參照本發(fā)明實施例的方法、裝置(系統(tǒng))和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方塊圖描述本發(fā)明的各方面。應(yīng)當理解，流程圖和/或方塊圖的每個方塊以及流程圖和/或方塊圖中各方塊的組合，都可以由計算機程序指令實現(xiàn)。這些計算機程序指令可以提供給通用計算機、專用計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器，從而生產(chǎn)出一種機器，使得通過計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行的這些計算機程序指令產(chǎn)生實現(xiàn)流程圖和/或方塊圖中的方塊中規(guī)定的功能/操作的裝置。也可以將這些計算機程序指令存儲在能使得計算機、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置或其他設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀介質(zhì)中，這樣，存儲在計算機可讀介質(zhì)中的指令產(chǎn)生一個包括實現(xiàn)流程圖和/或方塊圖中的方塊中規(guī)定的功能/操作的指令的制品。也可以將計算機程序指令加載到計算機、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置、或其它設(shè)備上，使得在計算機、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置或其它設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟，以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的過程，從而使得在計算機或其它可編程裝置上執(zhí)行的指令能夠提供實現(xiàn)流程圖和/或方塊圖中的方塊中規(guī)定的功能/操作的過程。附圖中的流程圖和方塊圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在此方面，流程圖或方塊圖中的每個方塊可以代表模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用 于實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當注意，在某些備選實現(xiàn)中，方塊中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發(fā)生。例如，示為連續(xù)的兩個方塊實際上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，方塊圖和/或流程圖中的每個方塊、以及方塊圖和/或流程圖中的方塊的組合，可以使用執(zhí)行規(guī)定的功能或操作的基于專用硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以使用專用硬件與計算機指令的組合來實現(xiàn)。在此描述的方法步驟例如可以與被設(shè)計為執(zhí)行此類步驟的通用計算機結(jié)合，或者與用于執(zhí)行此類步驟的硬件結(jié)合，如在此描述的那樣。此外，在此描述的包括例如獲取數(shù)據(jù)流和對數(shù)據(jù)流進行編碼的方法步驟還可以與諸如攝像機或麥克風之類的物理傳感器結(jié)合，從而獲取數(shù)據(jù)流。應(yīng)該注意的是，在此描述的任何方法都可以包括提供包含在計算機可讀存儲介質(zhì)上體現(xiàn)的各個軟件模塊的系統(tǒng)的額外步驟。所述方法步驟然后可以使用上述在一個或多個硬件處理器602上執(zhí)行的各個系統(tǒng)軟件模塊和/或子模塊來執(zhí)行。在某些情況下，可以采用專用硬件來實現(xiàn)在此描述的一個或多個功能。此外，計算機程序產(chǎn)品可以包括具有適于實現(xiàn)在此描述的一個或多個方法步驟的代碼的計算機可讀存儲介質(zhì)，所述方法步驟包括為系統(tǒng)提供各個軟件模塊。在任何情況下，需要理解的是，在此示出的組件可以通過各種形式的硬件、軟件或它們的組合實現(xiàn)；例如，專用集成電路(ASICS)、功能電路、一個或多個適當設(shè)計的包括關(guān)聯(lián)存儲器的通用數(shù)字計算機等。在給出在此提供的本發(fā)明教導的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠構(gòu)想本發(fā)明的組件的其他實現(xiàn)。此處使用的術(shù)語只是為了描述特定的實施例并且并非旨在作為本發(fā)明的限制。如在此使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”旨在同樣包括復數(shù)形式，除非上下文明確地另有所指。還將理解，當在此說明書中使用時，術(shù)語“包括”和/或“包含”指定存在聲明的特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或組件，但是并不排除存在或增加一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、組件和/或它們的組合。以下的權(quán)利要求中的對應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料、操作以及所有功能性限定的裝置或步驟的等同替換，旨在包括任何用于與在權(quán)利要求中具體指出的其它單元相組合地執(zhí)行該功能的結(jié)構(gòu)、材料或操作。所給出的對本發(fā)明的描述其目的在于示意和描述，并非是窮盡性的，也并非是要把本發(fā)明限定到所表述的形式。對于本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不偏離本發(fā)明范圍和精神的情況下，顯然可以作出許多修改和變型。對實施例的選擇和說明，是為了最好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠明了，本發(fā)明可以有適合所要的特定用途的具有各種改變的各種實施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于使用多個通道來分發(fā)輸入數(shù)據(jù)序列X的方法，所述多個通道為N個通道，所述方法包括 將所述輸入數(shù)據(jù)序列X分割成N個子序列； 使用一組帶有N個獨立編碼器和一個聯(lián)合解碼器的Slepian-Wolf編碼將所述N個子序列編碼成N個比特流；以及 使用所述N個通道分發(fā)所述N個比特流。
2.如權(quán)利要求I中所述的方法，其中選擇所述Slepian-Wolf編碼以確保獲取所述輸入數(shù)據(jù)序列的一部分的計算復雜度相對于所述輸入數(shù)據(jù)序列的長度呈指數(shù)增加，除非所述 N個比特流均被破解。
3.如權(quán)利要求I中所述的方法，還包括將所述N個比特流組合成所述輸入數(shù)據(jù)序列的步驟。
4.如權(quán)利要求I中所述的方法,其中選擇所述Slepian-Wolf編碼以確保在所有N個比特流均可用的情況下，完全解碼所述N個子序列。
5.如權(quán)利要求I中所述的方法，其中分發(fā)步驟包括以下操作中的一個或多個傳輸所述N個比特流，以及將所述N個比特流存儲在存儲介質(zhì)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求I中所述的方法，其中所述N個通道包括在時間上分散的目的地和在空間上分散的目的地中的一個或多個。
7.如權(quán)利要求I中所述的方法，其中所述N個子序列包括長度分別為LpL2、…、1^的數(shù)據(jù)X1' X2、…、Xn,并且其中所述Slepian-Wolf編碼以比率R1、R2'…、Rn將所述數(shù)據(jù)X1、X2>…、Xn編碼成N個比特流。
8.如權(quán)利要求I中所述的方法，其中選擇所述Slepian-Wolf編碼以確保在X可被完全 碼的條件下，0彡( + +-+Rn)/N-H(X)基本被最小化，其中H(X)表示X的熵率。
9.如權(quán)利要求I中所述的方法，其中選擇所述Slepian-Wolf編碼以確保在X可被完全解碼的條件下，0 ( H(XiITi)^Ri基本被最大化，其中Ti表示(X1,…Xi^Xw, -X1J的任意嚴格子集，H(XiITi)表示在給定Ti的情況下，Xi的有條件熵率。
10.如權(quán)利要求I中所述的方法，其中所述Slepian-Wolf編碼被實現(xiàn)為低密度奇偶校驗(LDPC)碼。
11.如權(quán)利要求I中所述的方法，其中選擇所述Slepian-Wolf編碼以將所述N個子序列編碼成所述N個比特流，所述比特流的比率受到用戶輸入、傳輸通道狀況以及存儲要求中的一個或多個的約束。
12.如權(quán)利要求I中所述的方法，還包括在分割步驟之前使用可逆變換處理所述輸入數(shù)據(jù)序列的步驟。
13.一種用于使用多個通道來分發(fā)輸入數(shù)據(jù)序列X的方法，所述多個通道為N個通道，所述方法包括 使用無損數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮所述輸入數(shù)據(jù)序列X ； 將壓縮后的輸入數(shù)據(jù)序列分割成N個子序列；以及 使用所述N個通道分發(fā)所述N個子序列。
14.如權(quán)利要求13中所述的方法，還包括將所述N個子序列組合成所述輸入數(shù)據(jù)序列的步驟。
15.如權(quán)利要求13中所述的方法，其中分發(fā)步驟包括以下操作中的一個或多個傳輸所述N個子序列，以及將所述N個子序列存儲在存儲介質(zhì)內(nèi)。
16.如權(quán)利要求13中所述的方法，其中所述N個通道包括在時間上分散的目的地和在空間上分散的目的地中的一個或多個。
17.如權(quán)利要求13中所述的方法，還包括在分割步驟之前使用可逆變換處理所述輸入數(shù)據(jù)序列的步驟。
18.一種用于使用多個通道來分發(fā)輸入數(shù)據(jù)序列X的計算機程序產(chǎn)品，所述多個通道為 個通道，所述計算機程序產(chǎn)品包括其上包含計算機可讀程序代碼的計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀程序代碼包括 被配置為將所述輸入數(shù)據(jù)序列X分割成N個子序列的計算機可讀程序代碼； 被配置為使用一組帶有N個獨立編碼器和一個聯(lián)合解碼器的Slepian-Wolf編碼將所述N個子序列編碼成N個比特流的計算機可讀程序代碼；以及 被配置為使用所述N個通道分發(fā)所述N個比特流的計算機可讀程序代碼。
19.如權(quán)利要求18中所述的計算機程序產(chǎn)品，其中選擇所述Slepian-ffoIf編碼以確保獲取所述輸入數(shù)據(jù)序列的一部分的計算復雜度相對于所述輸入數(shù)據(jù)序列的長度呈指數(shù)增力口，除非所述N個比特流均被破解。
20.如權(quán)利要求18中所述的計算機程序產(chǎn)品,其中選擇所述Slepian-Wolf編碼以確保 在所有N個比特流均可用的情況下，完全解碼所述N個子序列。
21.如權(quán)利要求18中所述的計算機程序產(chǎn)品，其中所述分發(fā)包括以下操作中的一個或多個傳輸所述N個比特流，以及將所述N個比特流存儲在存儲介質(zhì)內(nèi)。
22.一種用于使用多個通道來分發(fā)輸入數(shù)據(jù)序列X的裝置，所述多個通道為N個通道，所述裝置包括 分割器，用于將所述輸入數(shù)據(jù)序列分割成N個子序列； 一組帶有N個獨立編碼器和一個聯(lián)合解碼器的Skpian-Wolf編碼，用于將所述N個子序列編碼成N個比特流；以及 編碼選擇器，用于選擇所述Slepian-Wolf編碼以確保獲取所述輸入數(shù)據(jù)序列的一部分的計算復雜度相對于所述輸入數(shù)據(jù)序列的長度呈指數(shù)增加，除非所述N個比特流均被破解。
23.如權(quán)利要求22中所述的裝置，其中選擇所述Slepian-Wolf編碼以確保獲取所述輸入數(shù)據(jù)序列的一部分的計算復雜度相對于所述輸入數(shù)據(jù)序列的長度呈指數(shù)增加，除非所述N個比特流均被破解。
24.如權(quán)利要求22中所述的裝置，其中選擇所述Slepian-Wolf編碼以確保在所有N個比特流均可用的情況下，完全解碼所述N個子序列。
25.如權(quán)利要求22中所述的裝置，其中所述N個通道包括在時間上分散的目的地和在空間上分散的目的地中的一個或多個。
全文摘要
提供了使用N個通道保護數(shù)據(jù)分發(fā)和存儲的方法和裝置。使用多個(N個)通道分發(fā)輸入數(shù)據(jù)序列X。在一個實施例中，將所述輸入數(shù)據(jù)序列X分割成N個子序列；使用一組帶有N個獨立編碼器和一個聯(lián)合解碼器的Slepian-Wolf編碼將所述N個子序列編碼成N個比特流。可以選擇所述Slepian-Wolf編碼以確保獲取所述輸入數(shù)據(jù)序列的一部分的計算復雜度相對于所述輸入數(shù)據(jù)序列的長度呈指數(shù)增加，除非所有N個比特流均被破解。在另一實施例中，使用無損數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)壓縮所述輸入數(shù)據(jù)序列X；以及將壓縮后的輸入數(shù)據(jù)序列分割成要分發(fā)的N個子序列。
文檔編號H04K1/10GK102783071SQ201080064727
公開日2012年11月14日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者A·賈格莫漢, D·何, L·利甘 申請人:國際商業(yè)機器公司