【计算机网络篇】数据链路层（3）差错检测

你的名字 2024-04-17 06:45 59阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  ?误码
 *  ?两种常见的检错技术
 *   *  ⭐奇偶校验
     *  ⭐循环冗余校验
     *   *  ?例子

![在这里插入图片描述][093e0304671b47f2906a83b3a7da825c.png_pic_center]

## ?误码 ##

误码首先介绍误码的相关概念  
![在这里插入图片描述][fbc5af8b93fa45879b396e0bc4a52c08.png]

## ?两种常见的检错技术 ##

### ⭐奇偶校验 ###

奇校验是在待发送的数据后面`添加1个校验位`，使得添加该校验位后的整个数据中`比特1的个数`为`奇数`  
偶校验是在待发送的数据后面`添加1个校验位`，使得添加该校验位后的整个数据中`比特1的个数`为`偶数`

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我们来看下面的例子

> 奇校验  
> ![在这里插入图片描述][2b261d154ac240a19d50d566ab90761a.png]  
> 偶校验  
> ![在这里插入图片描述][e02806403ddd4afb93bcbeadad1164d8.png]

于是我们得到了下面的结论

> 在所传输的数据中，如果有`奇数个位发生误码`，则所包含比特1的数量的奇偶性会发生改变，`可以检测出误码。`  
> 在所传输的数据中，如果有`偶数个位发生误码`，则所包含比特1的数量的奇偶性不会发生改变，`无法检测出误码（漏检）`。

### ⭐循环冗余校验 ###

数据链路层广泛使用`漏检率极低`的循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）检错技术。  
循环冗余校验CRC的基本思想：

> 收发双方约定好一个`生成多项式G(X)`。  
> 发送方基于待发送的数据和生成多项式G(X)，计算出差错检测码（`冗余码`），将冗余码添加到待发送数据的后面一起传输。  
> 接收方收到数据和冗余码后，通过生成多项式G(X)来计算收到的数据和冗余码是否产生了误码。

发送方CRC操作  
如下图所示  
![在这里插入图片描述][61a09ad7907a44859f61813b3bf3d64b.png]进行除法，将待发送的数据作为被除数的一部分，后面添加生成多项式最高次个0以构成被除数。  
生成多项式各项系数构成的比特串作为除数，进行除法，得到商和余数  
![在这里插入图片描述][d90453b3dc364ec8b3b4ef4538cf5ab4.png]

将余数添加到发送数据的后面，一起发送。

> 注意：  
> 商仅作为标记，防止计算过程对错位  
> 余数的长度应与生成多项式最高次数相同，作为冗余码  
> 这里的除法是指：二进制模2除法，二进制模2除法既不向上进位，也不比较除数和被除数的对应位数值的大小，只要以相同位数进行相除即可，相当于对应位进行逻辑异或运算

接收方CRC操作  
如下图所示  
与发送方类似，也要进行除法。  
将`收到的数据和冗余码`作为被除数，生成多项式各项系数构成的比特串作为除数，进行除法，得到商和余数。  
`如果余数为0，就可判定数据和冗余码中没有出现误码`，否则出现了误码![在这里插入图片描述][7aaf38e878d84102b273522781696011.png]生成多项式举例  
![在这里插入图片描述][6f3d2ad328fc48c080da6904fcc94183.png]

#### ?例子 ####

发送方  
![在这里插入图片描述][4d719e5b8661487f96b022ffe350e221.png]

将冗余码添加到待发送数据的后面进行发送  
![在这里插入图片描述][9134c5d2c538459b91ab7eaca683021f.png]  
接收方  
![在这里插入图片描述][159816befcfe450c822697e6c948e33e.png]

> 注意：![在这里插入图片描述][551f316e443a4d28bcda538e144c4ac4.png]

数据链路层的差错检测通常通过循环冗余检验（CRC）来实现。CRC是一种基于多项式除法的技术，用于对数据帧进行检验，以确定数据在传输过程中是否发生了错误。

在数据链路层，发送方在发送数据帧之前会计算出一个CRC码，并将其附加到数据帧的尾部。接收方在接收数据帧后，也会计算接收到的数据帧中的CRC码，然后与接收到的CRC码进行比较。如果两者不一致，则表明数据帧在传输过程中发生了错误。

通过CRC的差错检测，数据链路层能够及时发现数据帧中的比特错误，从而提高数据传输的可靠性。

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