可靠性
- 无比特差错：由差错校验码来实现，在数据链路层
- 无差错传输：由停止等待协议来保证：在数据的传输层
- 数据的可靠性与传输的可靠性由数据链路层和传输层来保证
- 在网络层，有首部校验和，只检查数据报首部，不包括数据部分
1、传输错误
- 网络的许多复杂性源于易受干扰的因素，可能导致： 传输的数据丢失或更改出现随机数据
- 单bit错误与突发错误
- 设备故障或低于标准的设备操作也会导致错误
- 传输中的小错误比完全故障更难检测！
错误类别
- 干扰：例如 来自其他设备的EM辐射
- 失真：
物理系统使信号失真
电线具有电容和电感–阻止某些频率的信号 - 衰减：信号随距离衰减
权衡错误检测/纠正
- 错误检测会增加开销
- 设计人员需要决定是否使用错误检测
- 考虑一位错误
对于图像传输不重要
对于银行转帐可能非常重要！
错误及其原因
- 单bit错误：位块中的单个位被更改。块中的所有其他位保持不变。 通常是由于持续时间很短的干扰
- 突发错误：更改位块中的多个位。 通常是由于持续时间较长的干扰。
- 歧义：到达接收器的信号是模棱两可的-也就是说，对应于逻辑1或逻辑0。可能是由于失真或干扰引起的。
2、差错处理
2.1 信道编码–两种方案：
- 前向纠错（FEC）机制
在数据中添加其他信息，以使接收器检查其是否正确
允许接收器检测何时发生错误，哪些位已更改并计算正确的值（某些技术）
例如： 单一奇偶校验，行和列（RAC）奇偶校验，校验和，循环冗余校验（CRC） - 自动重复请求（ARQ）机制
使用确认消息检查数据是否已到达目的地
需要发送者和接收者的合作
2.2 单奇偶校验
- 计算数据中1位的数目并添加一个额外的奇偶校验位，以使此奇数或偶数
奇校验--1的总数为偶数-01011001 --->奇偶校验为0
偶校验--1的总数为偶数-01011001 --->校验数为1 - 发送器计算和添加，接收器计算和检查
- 引入额外费用
- 仅检测有限类型的错误
- 无法更正错误
2.3 行和列（RAC）奇偶校验
- 一位错误将导致两个计算出的奇偶校验位与接收到的位不一致
- 确定由于行和列奇偶校验位而引起的确切位置
- 允许接收器纠正数据位
- 只能纠正一位错误
- 如果更改了更多位，则可以检测到奇数个错误
2.4 校验和
- 将数据解释为整数序列，然后将它们加在一起以获得称为校验和的整数结果
- 也添加额外bits
- 将校验和附加到帧
- 16位和32位校验和很常见，通常针对整个数据包进行计算
- 数据开销-16或32位
- 计算开销-简单的添加
- 未检测到的错误-某些位的周期性反转（例如，反转四个数据项中的每个数据项）
2.5 循环冗余校验（CRC）
- 检测出比校验和更多的错误，仅需简单的硬件
- 移位寄存器连接在一起
- 将位组合（异或），然后循环并在几个位置反馈
CRC概述
- 使用二进制除法而不是加法
- 发件人想要发送一条数据，发送者和接收者同意生成器G，发送方在数据后附加一个附加的位序列（CRC位），使得结果序列可以被G整除，接收器将接收到的位模式除以G，然后检查余数是否为0
CRC为什么起作用？
- CRC实际上是由硬件完成的
- 位在多个位置多次循环通过寄存器
消息的每一位都会极大地影响整个CRC（馈入多个位置）
每个位的效果在整个过程中循环多次（寄存器连接成一个周期）
CRC评估
- 数据开销-16或32位
- 计算开销低-结合了简单的硬件设备
- 可以应用于任意长度的消息
- 适用于突发错误
- 可能由于突然的干扰（例如闪电）而在一个位置更改为几位
3、停止等待协议（ARQ）机制
- 发送方和接收方交流元信息
- 发件人发送数据
- 接收方发回确认（ack）消息
- 发件人收到确认后，便知道原始数据正确到达
- 如果超时后仍未确认，发件人将重新传输原始数据的副本
使用情形
- 适用于基础系统检测到错误但基础系统无法纠正错误的情况
- 可用于为交货增加保证
4、阅读
Chapter 8