56、空间数据加密与医学图像压缩技术解析

空间数据加密与医学图像压缩技术解析

1. 空间数据加密技术

1.1 背景与需求

现代空间数据通信需支持各类太空任务的大量文件传输。为保障数据通信的有效性，CCSDS推出了CCSDS文件传输协议（CFDP）。CFDP具备应用层特性，能实现不可靠和可靠两种传输方式。然而，数据通信中的机密性是关键需求，因此需要采用加密技术来保护数据。

1.2 CFDP协议

CFDP可在航天器和大容量存储器之间自动或手动传输“文档”，支持单工、半双工和全双工等传输模式。该协议能适应多种任务场景，从简单的低地球轨道航天器到复杂的轨道器和着陆器系统。CFDP将文件传输到本地存储设备（即“文件存储”），发送的文件从文件存储中获取，接收的文件记录到文件存储中。其架构如下：
- 终端用户通过各种服务原语与协议实体通信，用户可以是软件任务或人类。
- 协议实体是协议的实现部分。
- MIB（管理信息库）包含定时器和地址映射字段。

1.3 伯恩斯坦多项式

在数学分析领域，伯恩斯坦多项式是一种重要的多项式形式。(n + 1)个n次伯恩斯坦多项式表示为：
[n(f, t) = nC_i t^i(1 - t)^{n - i}]
其中，(nC_i)是二项式系数，可从帕斯卡三角形中获取。随着i的增加，((1 - t))项的指数减1。
不同次数的伯恩斯坦多项式示例如下：
- 一次伯恩斯坦多项式：
- (B_{0,1}(t) = 1 - t)
- (B_{1,1}(t) = t)
- 二次伯恩斯坦多项式：
- (B_{0,2}(t) = (1 - t)