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计算机网络(十)-数据链路层-差错控制

时间:2023-03-20 23:37:59

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计算机网络(十)-数据链路层-差错控制

一.差错控制

1.1 差错: 噪声引起

全局性:由于线路本身电气特性所产生的随机噪声(热噪声),是信道固有的,随机存在。解决办法:提高信噪比来减小或避免干扰。局部性:外界特定的短暂原因所造成的的冲击噪声,是产生的差错的主要原因。解决办法:通常利用编码技术来解决。

1.2差错控制(比特错)

检错编码:奇偶校验码、循环冗余码CRC

在数据发送之前,先按照某种关系附加上一定的冗余位,构成一个符合某一规则的码字后再发送。当要发送的有效数据发送变化时,响应的冗余位也随之变化,使码字遵从不变的规则。接收端根据接收到的码字是否符合原规则,从而判断是否出错。纠错码:海明码

数据链路层的编码与物理层的编码不同。物理层编码主要针对单个比特,解决传输过程中的同步问题。而数据链路层的编码针对一组比特,它通过冗余码技术来实现二进制比特串在传输过程是否出现了差错。

二.检错编码

2.1奇偶检验:n-1位信息员,一位检验元。

奇校验码:1的个数为奇数偶校验:1的个数为偶数。奇偶校验码特点:只能检查出奇数个比特错误,检错能力为50%。

2.2CRC循环冗余码

1.发送端:

需要传送的原二进制数据yn-1…y1y0生成多项式(二进制)xm-1…x1x0最终要发送的数据:原二进制数据+帧检验序列FCS/冗余码(在末尾添加)FCS帧检验序列/冗余码的计算:

-生成多项式的阶:m-1,在原二进制末尾加m-1个0;

-模2除法:用加0数据除以生成多项式,余数为冗余码/FCS,除法采用异或(同1异0)

2.接收端

将收到的数据除以同样的除数(同1异0),得出余数R。R为0,帧没出错;R不为0,出错,丢弃。

3.在数链路层仅仅使用循环冗余检验CRC差错检测技术,只能做到对帧的无差错接收,但还达不到可靠传输

2.3海明码(汉明码)

可以发现双比特错,纠正单比特错

海明不等式:2r>=k+r+1,r为冗余信息位,K为信息位数。

根据数据的位数k,结合不等书,计算出满足不等式最小的r。

海明码位数=k+r

如上图k=6,r=4,需要四位二进制来编码。

求校验码的值

-p1对应的二进制0001,则p1可以校验后面二进制与P1对应二进制相同位置为1的数据。即D1,D2、D4、D5。其他p检验的数据同方法可以确认

确定实际值

-令所有要校验的位异或为0,即P1、D1,D2、D4、D5异或为0,则可以计算出P1。同理,计算出P2、P3、P4。

检错

-令所有要校验的位异或(同1异0)。

P1、D1,D2、D4、D5异或,为B1

P2、D1,D3、D4、D6异或,为B2

P3、D2,D3、D4异或,为B3

P4、D5,D6异或,为B4

将结果倒序排列为一个二进制,则发生错误的位置为二进制B4B3B2B1对应值。

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