曼彻斯特编码 CTF python

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mob649e8156b567 2024-09-01 03:57:07 ©著作权

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曼彻斯特编码与其在CTF中的应用

引言

在现代通信系统中，数据的编码、传输和解码至关重要。曼彻斯特编码（Manchester Encoding）作为一种常见的编码方式，不仅在网络通信中应用广泛，还是许多Capture The Flag（CTF）技术挑战的基础。在本文中，我们将介绍曼彻斯特编码及其在CTF中的实现方式，并提供Python示例代码。

曼彻斯特编码简介

曼彻斯特编码通过将每一位数据分成两个时间段来实现编码。每个数据位的高电平和低电平的状态变化被用来表示二进制 1 和 0。具体来说：

二进制 1：电平从低跳变到高（0到1）。
二进制 0：电平从高跳变到低（1到0）。

曼彻斯特编码的优点在于其自同步能力，因为每一位都有一个电平变化，从而使接收端能够在任意时刻对信号进行同步。

曼彻斯特编码的序列图

我们可以通过以下序列图展示曼彻斯特编码的机制：

sequenceDiagram
    participant A as Bit Stream
    participant B as Manchester Encoder
    participant C as Manchester Output

    A->>B: 1
    B->>C: Low to High
    A->>B: 0
    B->>C: High to Low
    A->>B: 1
    B->>C: Low to High
    A->>B: 0
    B->>C: High to Low

Python实现

现在，我们来实现一个简单的曼彻斯特编码器和解码器。以下是Python示例代码：

曼彻斯特编码器

def manchester_encode(bit_stream):
    encoded_signal = []
    for bit in bit_stream:
        if bit == '1':
            # 0 -> 1
            encoded_signal.append('01')
        elif bit == '0':
            # 1 -> 0
            encoded_signal.append('10')
    return ''.join(encoded_signal)

# 示例
bit_stream = '1010'
encoded_signal = manchester_encode(bit_stream)
print(f"原始比特流: {bit_stream}, 曼彻斯特编码: {encoded_signal}")

曼彻斯特解码器

def manchester_decode(encoded_signal):
    bit_stream = []
    for i in range(0, len(encoded_signal), 2):
        pair = encoded_signal[i:i+2]
        if pair == '01':
            bit_stream.append('1')
        elif pair == '10':
            bit_stream.append('0')
    return ''.join(bit_stream)

# 示例
encoded_signal = '01011010'  # 对应比特流 '1010'
decoded_bit_stream = manchester_decode(encoded_signal)
print(f"曼彻斯特编码: {encoded_signal}, 解码后比特流: {decoded_bit_stream}")