Mengesan dan Membetulkan Kesilapan hamming code

1. M E N G E S A N D A N M E M B E T U L K A N K E S I L A P A N
A S A S R A N G K A I A N D A N D A T A K O M U N I K A S I :
K E T U J U H E D I T I O N

2.  Bunyi dan Kesilapan
 Bunyi Putih
 Bunyi Impulse
 crosstalk
 echo
 ketar
 wartawan
 Pencegahan Ralat
 Pengesanan ralat
 Pemeriksaan pariti
 Checksum aritmetik
 Cyclic Redundancy Checksum
 Kawalan Ralat
 Suppose The Frame / Paket
 Kembali Mesej A
 Berhenti-dan-Tunggu Kawalan Ralat
 Gelongsor Tetingkap Kawalan Ralat
 Membetulkan ralat ini
 Pengesanan ralat dalam Tindakan
 Rujukan

3.  Kenal pasti jenis bunyi biasa ditemui dalam
rangkaian komputer
 Nyatakan teknik ralat pencegahan yang berbeza, dan
boleh memohon teknik ralat pencegahan kepada
jenis bunyi
 Bandingkan teknik pengesanan ralat yang berbeza
dari segi kecekapan dan keberkesanan
 Lakukan pariti mudah dan pengiraan persamaan
membujur, dan menghitung kekuatan dan
kelemahan mereka

4.  Cite kelebihan checksum aritmetik
 Cite kelebihan kitaran lebihan checksum, dan
menentukan apa jenis kesilapan kitaran lebihan
checksum akan mengesan
 Membezakan antara bentuk asas kawalan ralat, dan
menggambarkan keadaan di mana masing-masing
boleh digunakan
 Ikut contoh kod Hamming diri membetulkan

5.  Bunyi sentiasa hadir
 Jika satu garis komunikasi mengalami bunyi terlalu
banyak, isyarat akan hilang atau rosak
 Sistem komunikasi perlu menyemak kesilapan
penghantaran
 Apabila kesilapan dikesan, sistem boleh
melaksanakan beberapa tindakan
 Sesetengah sistem tidak melaksanakan kawalan
ralat, tetapi hanya membiarkan data dalam
kesesatan yang dibuang

6. Bunyi Putih
 Juga dikenali sebagai haba atau bunyi Gaussian
 Malar dan boleh dikurangkan
 Jika bunyi putih terlalu kuat, ia benar-benar boleh
mengganggu isyarat

8. Bunyi Impulse
 Salah satu bentuk yang paling mengganggu bunyi
 Pancang rawak kuasa yang boleh memusnahkan satu
atau lebih bit maklumat
 Sukar untuk menghapuskan dari isyarat analog
kerana ia boleh menjadi sukar untuk membezakan
daripada isyarat asal
 Bunyi Impulse boleh merosakkan lebih bit jika bit
adalah lebih dekat bersama-sama (dihantar pada
kadar yang lebih cepat)

11. Crosstalk
 Gandingan yang tidak diingini di antara dua laluan
isyarat yang berbeza
 Sebagai contoh, mendengar perbualan lain semasa
bercakap di telefon
 Malar dan boleh dikurangkan dengan langkah-
langkah yang betul

13.  Maklum balas yang mencerminkan isyarat dihantar
sebagai isyarat bergerak melalui media
 Selalunya berlaku pada kabel sepaksi
 Jika echo cukup buruk, ia boleh mengganggu isyarat
asal
 Malar, dan boleh dikurangkan dengan ketara

15. ketar
 Hasil daripada penyelewengan masa kecil semasa
penghantaran isyarat digital
 Berlaku apabila isyarat digital diulangi berulang
 Jika cukup serius, ketar kuasa sistem untuk
melambatkan penghantaran mereka
 Langkah-langkah yang boleh diambil untuk
mengurangkan ketar

17. kelewatan Penyelewengan
 Berlaku kerana halaju perambatan isyarat melalui
media berbeza dengan kekerapan isyarat
 Boleh dikurangkan

18. wartawan
 Kerugian berterusan kekuatan isyarat kerana ia
bergerak melalui medium

19. Pencegahan Ralat
 Untuk mengelakkan kesilapan daripada berlaku,
beberapa teknik boleh digunakan:
 Melindungi betul kabel untuk mengurangkan
gangguan
 Line dingin, telefon, atau persamaan
 Menggantikan media lebih tua dan peralatan dengan
yang baru, komponen mungkin digital
 Penggunaan yang betul pengulang dan amplifier
digital analog
 Perhatikan kapasiti dinyatakan media

21. Pengesanan ralat
 Walaupun teknik-teknik pencegahan yang terbaik,
kesilapan masih boleh berlaku
 Untuk mengesan kesilapan, sesuatu yang lebih perlu
ditambah kepada data / isyarat
 Tambahan ini merupakan kod pengesanan ralat
 Tiga teknik asas untuk mengesan ralat: semakan
pariti, checksum aritmetik, dan kitaran lebihan
checksum

22. Pemeriksaan pariti
 pariti mudah
 Jika melaksanakan pariti genap, tambah sedikit
persamaan seperti yang nombor genap 1s dikekalkan
 Jika melaksanakan pariti ganjil, tambah sedikit
persamaan seperti yang nombor ganjil 1s dikekalkan
 Sebagai contoh, menghantar 1001010 menggunakan
pariti genap
 Sebagai contoh, menghantar 1001011 menggunakan
pariti genap

23.  Persamaan mudah (sambungan)
 Apakah yang akan berlaku jika watak 10010101
dihantar dan dua yang pertama 0-an sengaja
menjadi dua 1s?
 Oleh itu, ciri-ciri yang berikut diterima: 11110101
 Akan ada satu kesilapan pariti?
 Masalah: pariti Mudah hanya mengesan nombor
ganjil bit dalam kesesatan

24.  pariti membujur
 Menambah sedikit kuasa beli meningkat kepada
setiap watak kemudian menambah deretan bit pariti
selepas blok watak
 Barisan bit pariti sebenarnya sedikit persamaan bagi
setiap "ruangan" watak-watak
 Barisan bit pariti ditambah bit pariti ruang
menambah sejumlah besar lebihan kepada blok
watak-watak

27.  Kedua-dua persamaan mudah dan pariti membujur
tidak menangkap semua kesilapan
 Pariti mudah hanya menangkap nombor ganjil
kesilapan sedikit
 Pariti membujur adalah lebih baik menangkap
kesilapan tetapi memerlukan bit cek terlalu banyak
ditambah kepada blok data
 Kita perlu lebih baik ralat kaedah pengesanan
 Bagaimana pula checksum aritmetik?

28. Checksum aritmetik
 Digunakan dalam TCP dan IP di Internet
 Watak dihantar ditukar kepada bentuk angka dan
merumuskan
 Jumlah diletakkan dalam bentuk tertentu pada akhir
penghantaran

29.  Ringkas contoh:
 56
 72
 34
 48
 210
 Kemudian membawa 2 ke bawah dan menambah
kepada kedudukan yang paling kanan
 10
2
 12

30.  Penerima melakukan penukaran sama dan
menjumlahkan dan membandingkan jumlah baru
dengan jumlah yang dihantar
 TCP dan proses IP sedikit lebih kompleks tetapi idea
adalah sama
 Tetapi checksum aritmetik boleh membiarkan
kesilapan slip melalui. Adakah terdapat sesuatu yang
lebih kuat lagi?

31. Cyclic Redundancy Checksum
 CRC kesilapan kaedah pengesanan merawat paket
data untuk dihantar sebagai polinomial besar
 Pemancar mengambil polinomial mesej dan
menggunakan aritmetik polinomial, dibahagikan
dengan polinomial menjana diberikan
 Quotient dibuang tetapi selebihnya adalah "melekat"
kepada akhir mesej

32.  Mesej (dengan bakinya) dihantar kepada penerima
 Penerima membahagikan mesej dan bakinya oleh
polinomial penjanaan yang sama
 Jika baki tidak sama dengan sifar keputusan,
terdapat ralat semasa penghantaran
 Jika baki sifar keputusan, tidak ada kesilapan
semasa penghantaran

33.  Some standard generating polynomials:
 CRC-12: x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1
 CRC-16: x16 + x15 + x2 + 1
 CRC-CCITT: x16 + x15 + x5 + 1
 CRC-32: x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10
+ x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1
 ATM CRC: x8 + x2 + x + 1

35. Kawalan Ralat
 Apabila kesilapan dikesan, apa yang penerima akan
lakukan?
 Melakukan apa-apa (hanya melontarkan bingkai
atau paket)
 Kembali mesej ralat untuk pemancar
 Betulkan kesilapan tanpa bantuan lagi dari
pemancar

36. Adakah Tiada apa-apa (Baling Kerangka / paket)
 Seolah-olah seperti cara yang aneh untuk mengawal
kesilapan tetapi beberapa protokol yang lebih rendah
lapisan seperti frame relay melakukan ini jenis
kawalan ralat
 Sebagai contoh, jika frame relay mengesan ralat, ia
hanya lambungan bingkai
 Tiada mesej dikembalikan
 Frame relay menganggap protokol yang lebih tinggi
(seperti TCP / IP) akan mengesan bingkai dilambung
dan meminta penghantaran semula

37. Kembali Mesej A
 Apabila kesilapan dikesan, mesej ralat akan
dikembalikan kepada penghantar
 Dua bentuk asas:
 Berhenti-dan-tunggu kawalan ralat
 Gelongsor tingkap kawalan ralat

38. Berhenti-dan-Tunggu Kawalan Ralat
 Berhenti-dan-tunggu adalah yang paling mudah
daripada protokol kawalan ralat
 Penghantar A menghantar bingkai kemudian
berhenti dan menunggu pengakuan
 Jika pengakuan positif (ACK) diterima, bingkai
seterusnya dihantar
 Jika pengakuan negatif (NAK) diterima, rangka yang
sama dihantar lagi

40. Gelongsor Tetingkap Kawalan Ralat
 Teknik-teknik ini menganggap bahawa pelbagai
bingkai dalam penghantaran pada satu masa
 Satu protokol tingkap gelongsor membolehkan
penghantar untuk menghantar beberapa paket data
pada satu-satu masa sebelum menerima apa-apa
penghargaan
 Bergantung kepada saiz tingkap
 Apabila penerima tidak mengakui penerimaan, ACK
kembali mengandungi bilangan kerangka yang
dijangka akan datang

42.  Protokol tingkap gelongsor lebih tua bernombor
setiap bingkai atau paket yang telah dihantar
 Lebih moden gelongsor tingkap protokol bilangan
setiap bait dalam tempoh satu
 Satu contoh di mana paket yang bernombor, diikuti
dengan contoh di mana bait yang bernombor:

45.  Notis bahawa ACK tidak selalu dihantar selepas
setiap frame diterima
 Ia adalah lebih cekap untuk menunggu beberapa
bingkai yang diterima sebelum kembali satu ACK
 Berapa lama anda perlu menunggu sehingga anda
kembali satu ACK?

46.  Menggunakan TCP / IP, terdapat beberapa peraturan asas
mengenai ACKs:
 Peraturan 1: Jika penerima sahaja menerima data dan mahu
menghantar data sendiri, piggyback ACK yang bersama-sama
dengan data
 Peraturan 2: Jika penerima tidak mempunyai data untuk
kembali dan baru sahaja ACKed paket lepas, penerima
menunggu 500 ms untuk paket lain
 Jika semasa menunggu, paket lain tiba, menghantar ACK
serta-merta
 Kaedah 3: Jika penerima tidak mempunyai data untuk
kembali dan baru sahaja ACKed paket lepas, penerima
menunggu 500 ms
 Tiada paket, hantar ACK

48.  Apa yang berlaku apabila satu paket yang hilang?
 Seperti yang ditunjukkan dalam slaid seterusnya,
jika bingkai hilang, kerangka berikut akan "keluar
dari urutan"
 Penerima akan mengadakan daripada bait urutan
dalam buffer dan meminta pengirim untuk hantar
semula frame yang hilang

50.  Apa yang berlaku apabila ACK hilang?
 Seperti yang ditunjukkan dalam slaid seterusnya,
jika ACK hilang, penghantar akan menunggu ACK
tiba dan akhirnya masa keluar
 Apabila masa keluar berlaku, penghantar akan
menghantar semula frame yang lalu

52. Membetulkan Ralat
 Bagi penerima untuk membetulkan kesilapan
dengan tidak ada bantuan lagi dari pemancar
memerlukan sejumlah besar maklumat yang
diperlukan untuk mengiringi data asal
 Ini maklumat berlebihan membolehkan penerima
untuk menentukan kesilapan dan membuat
pembetulan
 Ini jenis kawalan ralat sering dipanggil pembetulan
ralat ke hadapan dan melibatkan Kod Hamming
dipanggil Kod

53. Membetulkan Ralat
 Hamming Kod menambah bit cek tambahan untuk watak
 Ini bit cek melakukan pemeriksaan pariti mengenai
pelbagai bit
 Contoh: Satu boleh mewujudkan kod Hamming di mana
4 bit cek ditambah kepada aksara 8-bit
 Kami boleh nombor bit cek C8, c4, c2 dan c1
 Kami akan bilangan bit data B12, B11, B10, B9, B7, B6,
b5, dan b3
 Meletakkan bit dalam perintah yang berikut: B12, B11,
B10, B9, C8, B7, B6, b5, c4, b3, c2, c1

54.  Contoh (sambungan):
 C8 akan melakukan pemeriksaan pada pariti bit B12,
B11, B10, dan B9
 c4 akan melakukan pemeriksaan pada pariti bit B12, B7,
B6 dan b5
 c2 akan melakukan pemeriksaan pada pariti bit B11, B10,
B7, B6 dan b3
 c1 akan melakukan pemeriksaan pada pariti bit B11, B9,
B7, b5, dan b3
 Slaid seterusnya menunjukkan bit cek dan nilai-nilai
mereka

56.  Penghantar akan mengambil aksara 8-bit dan
menjana 4 bit cek seperti yang dinyatakan
 4 bit cek kemudian ditambah kepada 8 bit data
dalam urutan seperti yang ditunjukkan dan
kemudian dihantar
 Penerima akan melaksanakan 4 cek pariti
menggunakan 4 bit cek
 Jika tiada bit dibalik semasa penghantaran, maka
tidak ada kesilapan pariti
 Apakah yang akan berlaku jika salah satu bit dibalik
semasa penghantaran?

57.  Sebagai contoh, bagaimana jika sedikit B9 lambungan?
 C8 memeriksa bit cek bit B12, B11, B10, B9 dan C8
(01000)
 Ini akan menyebabkan kesilapan pariti
 Sedikit cek c4 memeriksa bit B12, B7, B6, b5 dan c4
(00101)
 Ini tidak akan menyebabkan kesilapan pariti (walaupun
beberapa 1s)
 The c2 bit cek cek bit B11, B10, B7, B6, b3 dan c2 (100111)
 Ini tidak akan menyebabkan kesilapan pariti

58. Pengesanan Ralat Dalam Tindakan
 FEC digunakan dalam penghantaran isyarat radio,
seperti yang digunakan dalam transmisi televisyen
digital (Reed-Solomon dan trellis encoding) dan 4D-
PAM5 (Viterbi dan trellis pengekodan)
 Beberapa FEC adalah berdasarkan Kod Hamming

59.  Bunyi sentiasa hadir dalam rangkaian komputer, dan
jika tahap bunyi bising yang terlalu tinggi, kesilapan
akan diperkenalkan semasa penghantaran data
 Jenis-jenis bunyi termasuk bunyi putih, bunyi gerak
hati, crosstalk, echo, ketar, dan wartawan
 Antara teknik-teknik untuk mengurangkan bunyi
adalah wajar melindungi kabel, telefon talian dingin
atau persamaan, dengan menggunakan peralatan
digital moden, dengan menggunakan pengulang
digital dan penguat analog, dan memerhatikan
kapasiti dinyatakan media

60.  Tiga bentuk asas pengesanan ralat pariti, checksum
aritmetik, dan kitaran lebihan checksum
 Cyclic lebihan checksum adalah unggul skim
kesilapan pengesanan dengan hampir 100 peratus
keupayaan mengiktiraf data paket rosak
 Apabila kesilapan telah dikesan, terdapat tiga pilihan
yang mungkin: berbuat apa-apa, kembali mesej
ralat, dan membetulkan kesilapan

61.  Protokol berhenti-dan-tunggu membenarkan hanya
satu paket yang akan dihantar pada satu masa
 Gelongsor tingkap protokol membolehkan beberapa
paket yang akan dihantar pada satu-satu masa
 Pembetulan ralat kemungkinan jika data yang
dihantar mengandungi maklumat yang cukup
diperlukan supaya penerima betul boleh
membetulkan kesilapan itu tanpa meminta
penghantar untuk maklumat tambahan