En telecomunicaciones , un codificador es un dispositivo que transpone o invierte señales o codifica de otro modo un mensaje en el lado del remitente para hacerlo ininteligible en un receptor que no está equipado con un dispositivo decodificador configurado adecuadamente. Mientras que el cifrado suele referirse a operaciones realizadas en el dominio digital , la codificación suele referirse a operaciones realizadas en el dominio analógico . La codificación se logra añadiendo componentes a la señal original o cambiando algún componente importante de la señal original para dificultar la extracción de la señal original. Ejemplos de esto último podrían incluir eliminar o cambiar pulsos de sincronización verticales u horizontales en señales de televisión; Los televisores no podrán mostrar una imagen de dicha señal. Algunos codificadores modernos son en realidad dispositivos de cifrado ; el nombre se mantiene debido a las similitudes en el uso, en contraposición al funcionamiento interno.
En telecomunicaciones y grabación , un codificador (también conocido como aleatorizador ) es un dispositivo que manipula un flujo de datos antes de transmitirlo. Las manipulaciones se invierten mediante un descodificador en el lado receptor. La codificación se utiliza ampliamente en comunicaciones por satélite , radioenlaces y módems PSTN . Se puede colocar un codificador justo antes de un codificador FEC , o se puede colocar después del FEC, justo antes de la modulación o código de línea . Un codificador en este contexto no tiene nada que ver con el cifrado , ya que la intención no es hacer que el mensaje sea ininteligible, sino darle a los datos transmitidos propiedades de ingeniería útiles.
Un codificador reemplaza secuencias (denominadas secuencias blanqueadoras ) con otras secuencias sin eliminar secuencias indeseables y, como resultado, cambia la probabilidad de que se produzcan secuencias molestas. Claramente no es infalible ya que hay secuencias de entrada que producen todo ceros, todos unos u otras secuencias de salida periódicas indeseables. Por lo tanto, un codificador no es un buen sustituto de un código de línea que, mediante un paso de codificación, elimina secuencias no deseadas.
Un codificador (o aleatorizador) puede ser:
Hay dos razones principales por las que se utiliza la codificación:
Los codificadores son componentes esenciales de los estándares de sistemas de capa física además de la codificación y modulación entrelazadas . Por lo general, se definen en función de registros de desplazamiento de retroalimentación lineal (LFSR) debido a sus buenas propiedades estadísticas y su facilidad de implementación en hardware.
Es común que los organismos de normalización de la capa física también se refieran al cifrado de capa inferior (capa física y capa de enlace ) como codificación. [1] [2] Esto bien puede deberse a que los mecanismos (tradicionales) empleados también se basan en registros de desplazamiento de retroalimentación. Algunos estándares para televisión digital , como DVB-CA y MPE , se refieren al cifrado en la capa de enlace como codificación.
Los codificadores aditivos (también conocidos como síncronos ) transforman el flujo de datos de entrada aplicando una secuencia binaria pseudoaleatoria (PRBS) (mediante suma de módulo dos). A veces se utiliza un PRBS precalculado almacenado en la memoria de solo lectura , pero más a menudo se genera mediante un registro de desplazamiento de retroalimentación lineal (LFSR).
Para asegurar una operación síncrona del LFSR transmisor y receptor (es decir, codificador y decodificador ), se debe utilizar una palabra de sincronización .
Una palabra de sincronización es un patrón que se coloca en el flujo de datos a través de intervalos iguales (es decir, en cada cuadro ). Un receptor busca algunas palabras de sincronización en cuadros adyacentes y, por lo tanto, determina el lugar en el que se debe recargar su LFSR con un estado inicial predefinido .
El descodificador de aditivos es exactamente el mismo dispositivo que el descodificador de aditivos.
El codificador/descodificador aditivo se define por el polinomio de su LFSR (para el codificador de la imagen de arriba, es ) y su estado inicial .
Los codificadores multiplicativos (también conocidos como feed-through ) se llaman así porque realizan una multiplicación de la señal de entrada por la función de transferencia del codificador en el espacio Z. Son sistemas lineales discretos invariantes en el tiempo . Un codificador multiplicativo es recursivo y un decodificador multiplicativo no es recursivo. A diferencia de los codificadores aditivos, los codificadores multiplicativos no necesitan sincronización de trama, por eso también se les llama autosincronizantes . El codificador/descodificador multiplicativo se define de manera similar mediante un polinomio (para el codificador de la imagen es ), que también es una función de transferencia del decodificador.
Los codificadores tienen ciertos inconvenientes:
Los primeros codificadores de voz se inventaron en los laboratorios Bell justo antes de la Segunda Guerra Mundial . Estos equipos consistían en componentes electrónicos que podían mezclar dos señales o, alternativamente, "restar" una señal nuevamente. Las dos señales fueron proporcionadas por un teléfono y un tocadiscos . Se produjo un par de registros coincidentes, cada uno de los cuales contenía la misma grabación de ruido . La grabación se reprodujo en el teléfono y la señal mezclada se envió por cable. Luego, el ruido se sustrajo en el otro extremo utilizando el registro coincidente, dejando intacta la señal de voz original. Los espías sólo escucharían la señal ruidosa, incapaces de entender la voz.
Uno de ellos, utilizado (entre otras funciones) para las conversaciones telefónicas entre Winston Churchill y Franklin D. Roosevelt, fue interceptado y descifrado por los alemanes . Al menos un ingeniero alemán había trabajado en los laboratorios Bell antes de la guerra y se le ocurrió una manera de romperlos. Las versiones posteriores eran tan diferentes que el equipo alemán no pudo descifrarlas. Las primeras versiones se conocían como "A-3" (de AT&T Corporation ). Se utilizó un dispositivo no relacionado llamado SIGSALY para comunicaciones de voz de alto nivel.
El ruido se obtenía en grandes discos fonográficos de goma laca fabricados en pares, enviados según era necesario y destruidos después de su uso. Esto funcionó, pero fue enormemente incómodo. Simplemente lograr la sincronización de los dos registros resultó difícil. La electrónica de la posguerra hizo que fuera mucho más fácil trabajar con estos sistemas al crear ruido pseudoaleatorio basado en un tono de entrada corto. En uso, la persona que llama reproduciría un tono en el teléfono y ambas unidades codificadoras escucharían la señal y se sincronizarían con ella. Sin embargo, esto proporcionaba una seguridad limitada, ya que cualquier oyente con un conocimiento básico de los circuitos electrónicos a menudo podía producir una máquina con configuraciones bastante similares para interrumpir las comunicaciones.
Fue la necesidad de sincronizar los codificadores lo que le sugirió a James H. Ellis la idea del cifrado no secreto , lo que finalmente condujo a la invención tanto del algoritmo de cifrado RSA como del intercambio de claves Diffie-Hellman mucho antes de que Rivest los reinventara públicamente . Shamir y Adleman , o por Diffie y Hellman .
Los últimos codificadores no son codificadores en el verdadero sentido de la palabra, sino más bien digitalizadores combinados con máquinas de cifrado. En estos sistemas, la señal original primero se convierte a formato digital y luego los datos digitales se cifran y envían. Al utilizar sistemas modernos de clave pública , estos "codificadores" son mucho más seguros que sus homólogos analógicos anteriores. Sólo este tipo de sistemas se consideran lo suficientemente seguros para datos confidenciales.
La codificación por inversión de voz puede ser tan simple como invertir las bandas de frecuencia alrededor de un punto estático hasta varios métodos complejos para cambiar el punto de inversión de forma aleatoria y en tiempo real y utilizar múltiples bandas.
Los "codificadores" utilizados en la televisión por cable están diseñados para evitar el robo casual de señales, no para proporcionar ninguna seguridad real. Las primeras versiones de estos dispositivos simplemente "invirtieron" un componente importante de la señal de TV, volviéndolo a invertir en el extremo del cliente para su visualización. Los dispositivos posteriores fueron sólo un poco más complejos, filtraban ese componente por completo y luego lo agregaban examinando otras partes de la señal. En ambos casos, cualquier aficionado con conocimientos razonables podría construir fácilmente el circuito. (Consulte Cifrado de televisión ).
Los proveedores aficionados ofrecen kits electrónicos para codificar y decodificar. Los entusiastas de los escáneres suelen utilizarlos para escuchar comunicaciones codificadas en carreras de coches y algunas transmisiones de servicios públicos. También es común en radios FRS . Esta es una manera fácil de aprender a codificar.
El término "codificación" a veces se utiliza incorrectamente cuando se refiere a interferencia .
Descramble en el contexto de la televisión por cable es el acto de tomar una señal de video codificada o encriptada que ha sido proporcionada por una compañía de televisión por cable para servicios de televisión premium , procesada por un codificador y luego suministrada a través de un cable coaxial y entregada al hogar donde se encuentra un televisor . El top box reprocesa la señal, la decodifica y la deja disponible para verla en el televisor . Un descodificador es un dispositivo que restaura la imagen y el sonido de un canal codificado. Se debe utilizar un descodificador con una caja convertidora de cable para poder descifrar todos los canales premium y de pago por visión de un sistema de televisión por cable.
Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C. Administración de Servicios Generales . Archivado desde el original el 22 de enero de 2022. (en apoyo de MIL-STD-188 ).
