应用于计算机通信中的差错检测与控制技术
计算机网络通信差错检测控制关于CRC 算法的应用
Science and Technology & Innovation ┃科技与创新·93·文章编号：2095－6835（2015）20－0093－02计算机网络通信差错检测控制关于CRC 算法的应用陈欢欢（深圳市公安边防支队，广东 深圳 518000）摘 要：在计算机网络通信中，通常会出现误码率问题，对其通信安全造成一定的影响。
其中，基于环冗余码校验（Cyclic Redundancy Check ，CRC ）算法是针对计算机网络通信差错检测控制的有效方式。
对CRC 算法在计算机网络通信差错检测控制中的应用策略进行了分析。
关键词：计算机；网络通信；差错检测；CRC 算法中图分类号：TP393.06 文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2015.20.093在网络中传输信息必须依靠计算机实体之间的通信线路，从而提高信息传输的速度和准确性。
在实际的计算机通信过程中，信息的传输过程难免会受到一定的干扰，使得接收端接收到的信息出现偏差，即接收端的信息发生了误码的现象，从而影响了计算机通信的准确性。
1 降低通信信号传输误码率的策略如果我们用Pc 表示信号传输过程中的误码率，那么衡量信息传输过程的准确度就可以表示为Pc=错误接受码元素/接收码元素。
降低误码率的方法主要有两种：①改善数据通信线路的传输质量；②差错控制。
第一种方法主要是从硬件的角度出发，改善现有的硬件设备，引入新的通信线路和信号交换设备等。
这种方法一方面受到硬件技术的限制，另一方面由于新设备和新技术的成本较高，因此通过硬件改善信号传输质量的效果一般。
而第二种方法是通过软件来解决的。
实际上，每一种计算机通信系统中都有差错检测系统控制，通过检测通信信号的质量，然后校验和修正信号，进而优化计算机通信的传输过程。
计算机通信过程中的差错检测控制方法非常多，这里只介绍CRC 算法。
2 CRC 算法的校验规则通过以上的叙述，我们知道了CRC 算法的差错检测的主要思想和原理，那么CRC 算法是怎样对一个数据进行编码和译码的呢？具体的校验规则是使接收端接收到的校验数据能够被一个多项式所除，如果能够被除尽，那么表示代码正确；如果除不尽，那么余数的值能够对应出错位的具体位数。
数据通信与计算机网络--04差错控制
课堂小结
理解循环冗余码 理解帧的构成
数据通信与计算机网络-04差错控制
2021/7/16
内容：
同步的基本概念 海明码 循环冗余码
目的与要求：
掌握帧同步的基本概念； 掌握海明码编码原理； 掌握循环冗余码编码原理；
重点与难点：
重点：循环冗余码、海明码； 难点：循环冗余码。
课堂讨论：
海明码？ 循环冗余码？
现代教学方法与手段：
投影 PowerPoint幻灯课件
误需要通过反馈重发来纠错
编码效率 R k k
n kr
基本概念
差错控制的编码方式：
自动请求重发ARQ(automatic request for repeat) 向前纠错FEC(Foeward Error Correcytion)
常用的简单差错控制编码
水平奇偶校验：
在面向字符的数据传输中，在每个字符的7位信息码 后附加一个校验位0或1，使整个字符中“1”的个数构成 奇数个（奇校验）或偶数个（偶校验）。
填充的位
字符计数法
在帧头中使用一个字段来标明帧内的字 符数，通常该字段称为帧长字段。 如果发生传输错误，则可能更改帧长的 值，从而导致帧的同步出现问题。 该方法通常与上述其他方法结合使用。
发送: 接收:
计数
计数
计数
第1帧 5个字符
第2帧 5个字符
出错!
第3帧 8个字符
1个字符计数??
7
1
第1 帧正确!
海明码
③为了知道编号为K的数据位对哪些检测 位有影响,将编号K 改写成2的幂的和 (如:11=1+2+8, 29=1+4+8+16),1个位只由 扩展式中所示编号的位检测(编号为11 的位,只能由1,2,8 检测位检测)
差错控制的四种基本方式
差错控制的四种基本方式差错控制是计算机通信中非常重要的一项技术，其目的是在数据传输过程中发现并纠正错误，保证数据的可靠性和完整性。
常见的差错控制方式有四种：1. 奇偶校验码奇偶校验码是最简单的差错控制方式之一，它通过在数据中添加一个奇偶位来检测错误。
具体来说，将每个字节中所有位的值相加，如果结果为奇数，则奇偶位为1；如果结果为偶数，则奇偶位为0。
接收方在接收到数据后也进行相同的计算，并将计算结果与发送方发送的奇偶位进行比较，如果不一致则说明出现了错误。
2. 校验和校验和是一种更复杂但更可靠的差错控制方式。
它将数据分成若干个固定长度（通常为16位或32位）的块，并对每个块进行求和运算得到一个校验和。
发送方将这个校验和添加到数据末尾发送给接收方，在接收方收到数据后也进行相同的操作，并将计算出来的校验和与发送方发送过来的校验和进行比较，如果不一致则说明出现了错误。
3. 循环冗余检测（CRC）循环冗余检测是一种更高级的差错控制方式，它通过生成一个多项式来检测错误。
具体来说，发送方将数据按照一定的规则转换成一个二进制数，并将这个数与一个预设的多项式进行除法运算得到一个余数，这个余数就是CRC校验码。
接收方在接收到数据后也进行相同的操作，并将计算出来的CRC校验码与发送方发送过来的CRC校验码进行比较，如果不一致则说明出现了错误。
4. 奇偶校验位组合奇偶校验位组合是一种将奇偶校验和校验和两种方式结合起来使用的差错控制方式。
具体来说，在每个字节中添加一个奇偶位用于奇偶校验，并对每个块进行求和运算得到一个校验和用于校验和。
发送方将这两个值添加到数据末尾发送给接收方，在接收方收到数据后也进行相同的操作，并将计算出来的奇偶位和校验和与发送方发送过来的值进行比较，如果不一致则说明出现了错误。
总之，不同的差错控制方式有各自优缺点，在实际应用中需要选择适合自己需求的方式。
差错控制系统的组成与作用原理
差错控制系统的组成与作用原理引言差错控制系统是一种用于检测和纠正数据传输过程中产生的错误的技术。
在数据通信中，数据经常会受到不同因素的干扰，如噪声、干扰信号等，这些干扰可能导致传输过程中的数据错误。
差错控制系统的作用就是通过增加冗余信息和使用纠错码等手段，实现检测和纠正数据传输中产生的错误，提高数据传输的可靠性和正确性。
组成差错控制系统主要由以下几个组成部分组成：1.冗余信息生成器：冗余信息是指在数据传输过程中添加的额外的、用于检测和纠正错误的信息。
冗余信息生成器负责在数据传输前生成相应的冗余信息，并将其与原始数据一同传输。
2.接收端：接收端负责接收传输过来的数据和冗余信息，并进行相应的差错控制处理。
它主要包括错误检测和纠正的算法和逻辑。
3.纠错码生成器：纠错码是一种特殊的编码方式，通过在数据中添加纠错码实现检测和纠正错误。
纠错码生成器负责根据接收到的数据和冗余信息计算纠错码，并将其添加到原数据中进行传输。
4.错误检测和纠正算法：差错控制系统使用一些特定的算法来检测和纠正数据传输中的错误。
常见的算法包括循环冗余检验（CRC）、海明码（Hamming Code）等。
作用原理差错控制系统主要通过以下原理来实现检测和纠正传输过程中的错误：1.冗余信息检验：差错控制系统通过在原始数据中添加冗余信息的方式来检测错误。
接收端根据接收到的数据和冗余信息计算得到一个校验和，然后将计算得到的校验和与传输过程中接收到的冗余信息进行比较。
如果两者一致，说明传输过程中没有错误；如果不一致，说明传输过程中存在错误。
2.纠错码校验：差错控制系统通过使用纠错码来检测和纠正错误。
纠错码是一种特殊的编码方式，能够在数据中添加一些冗余信息以实现错误的检测和纠正。
接收端会根据接收到的数据和冗余信息计算得到纠错码，并与传输过程中接收到的纠错码进行比对。
如果两者一致，说明传输过程中没有错误；如果不一致，说明传输过程中存在错误。
差错控制系统的作用原理可以简单总结为：通过增加冗余信息和使用纠错码等技术手段，实现数据传输过程中错误的检测和纠正，提高数据传输的可靠性和正确性。
计算机网络技术基础05 差错控制技术
小结与作业
➢ 小结 本次课主要学习了差错类型、差错控制的基
本工作方式及奇偶监督码、循环码等方面的知识。
重点掌握循环码的计算方法。
➢ 作业
P55 三 7、8、9
19
谢谢！
计算机网络技术基础
第二章 物理层
➢ 差错控制技术 ➢重点：差错控制技术
数据通信差错控制技术
传输中的差错分为两大类：由热噪声引起的随 机差错和由脉冲型噪声引起的突发差错。
差错控制的核心是抗干扰编码。 基本思想：通过对信息序列作某种变换，使原 来彼此独立、没有相关性的信息码元序列，经过 这种变换后，产生某种规律性（相关性），从而 在接收端有可能根据这种规律性来检查，进而纠 正传输序列中的差错。
的错误、奇数位错、突发长度≤p+1的突发错以 及很大一部分偶数位错。还可用来纠正部分差错。
11
数据通信差错控制技术
循环码
理论上可以证明循环冗余校验码的检错能力有 以下特点：
➢ 可检测出所有奇数位错。 ➢ 可检测出所有双比特的错。 ➢ 可检测出所有小于、等于校验位长度的 突发错。
12
数据通信差错控制技术
既存在随机错码又存在突发错码，错，这种信道称为混合信道。
4
数据通信差错控制技术
差错类型及差错控制的基本工作方式 2、差错控制的基本工作方式
发端
纠错码
收端
前向纠错（FEC）
发端
信息信号 信息信号
收端
信息反馈（IF）
发端
检错码
判决信号
收端
检错重发（ARQ）
发端
检错和纠错码 判决信号
3
数据通信差错控制技术
差错类型及差错控制的基本工作方式
1、差错类型
差错控制的四种基本方式
差错控制的四种基本方式一、引言差错控制是计算机网络中重要的一环，它能够保证数据在传输过程中的准确性和完整性。
在网络通信中，数据传输时难免会出现差错，如传输过程中的噪声干扰、损坏或丢失等。
为了解决这些问题，差错控制技术应运而生。
本文将介绍差错控制的四种基本方式。
二、前向纠错码前向纠错码是一种通过添加冗余比特来检测和纠正错误的方法。
它通过对待发送的数据进行编码，将纠错能力内嵌在数据包中，使得一部分错误能够被自动检测和纠正。
前向纠错码常见的实现方式有海明码、纠删码等。
1. 海明码海明码是一种最常见的前向纠错码。
它通过在待发送的数据上添加冗余比特，使得接收方可以在接收到数据时检测和纠正错误。
海明码的基本原理是将数据按照规定的方式进行编码，添加校验比特，并在接收端通过计算来纠正错误。
它能够检测和纠正单一错误，但不能纠正多个错误。
2. 纠删码纠删码通过添加冗余比特来检测和纠正错误，它具有更强的纠错能力。
纠删码的基本原理是在待发送的数据中添加冗余信息，使得接收方能够根据冗余信息来检测和纠正错误。
纠删码能够在一定程度上纠正多个错误，并且还能够检测和纠正丢失的数据。
三、自动重传请求（ARQ）自动重传请求（ARQ）是一种基于确认和重传机制的差错控制方式。
它通过引入确认信号和重传机制来解决传输过程中的差错。
1. 停止-等待 ARQ停止-等待 ARQ 是一种最简单的 ARQ 协议。
发送方在发送每个数据包后停止发送并等待接收方的确认信息。
接收方在接收到数据包后发送确认信息，如果发送方在一定时间内没有收到确认，或者收到了错误的确认，就会进行重传。
2. 回退-N ARQ回退-N ARQ 是一种具有选择重传能力的 ARQ 协议。
发送方可以同时发送多个数据包，接收方接收到数据包后发送确认信息，如果发送方在一定时间内没有收到确认，或者收到了错误的确认，就会选择性地进行重传。
3. 选择重传 ARQ选择重传 ARQ 是一种能够选择性地重传丢失的数据包的 ARQ 协议。
差错控制技术计算方法包括
差错控制技术计算方法包括差错控制技术是一种在计算机领域中使用的重要技术，其目的是检测和纠正在数据传输和存储过程中可能出现的差错。
这些差错可能是由噪声、干扰、传输错误等因素引起的，如果不进行差错控制，可能会导致数据的丢失、损坏或错误。
差错控制技术的计算方法主要包括纠错码和检错码。
纠错码是通过向原始数据添加冗余信息来实现差错检测和纠正的。
常见的纠错码有海明码、RS码等。
而检错码则是通过对原始数据进行编码和解码来实现差错检测的，但无法进行纠正。
常见的检错码有循环冗余校验码（CRC码）等。
纠错码的计算方法通常使用线性代数的线性运算来实现。
通过构建一个矩阵，并将原始数据转换为矩阵的列向量，可以通过与纠错码相关的矩阵运算得到添加了冗余信息的编码数据。
在数据传输或存储过程中，接收方可以使用矩阵运算和纠错码的性质来检测和纠正差错。
检错码的计算方法一般是使用异或运算来实现。
在编码过程中，原始数据会被分割成不同的块，并通过与检错码相关的异或运算生成校验位。
在接收数据时，接收方再次进行异或运算并将结果与接收到的校验位进行比较，如果结果相同，则数据没有发生错误，否则则表示数据发生了差错。
除了纠错码和检错码，还有其他的差错控制技术计算方法，例如哈希函数。
哈希函数可以将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值，通过对比哈希值是否一致来检测数据是否经过修改或损坏。
在计算机系统中，差错控制技术的计算方法是确保数据的完整性和准确性的重要手段。
通过使用纠错码、检错码和哈希函数等差错控制技术，可以有效地检测和纠正数据传输和存储过程中的差错，提高系统的可靠性和稳定性。
因此，差错控制技术计算方法在计算机领域中具有重要的应用价值。
计算机网络 差错控制方法
计算机网络差错控制方法在通信系统中，应用比较广泛的差错控制方法是自动重发请求法（Automatic Repeat for request，ARQ）。
自动重发请求法是在发送端将需要发送的数据帧附加一定的冗余检错码，一并发出；接收端则根据检错码对数据帧进行差错检测，若发现错误，就返回请求重发的应答，发送端收到请求重发的应答后，便重新发送该数据帧。
ARQ方法仅需要返回少量控制信息，便能够有效地确认所发数据帧是否正确被接收。
ARQ方法包括空闲重发请求和连续重发请求两种基本的实现方法。
1．空闲重发请求空闲重发请求方法也称停-等ARQ法，是指发送端每发送一数据帧后，就要停下来等待接收端的确认信息帧返回，当接收端确认正确接收后，发送端继续发送下一数据帧。
空闲重发请求方法的实现过程是：发送端每次仅向接收端发送一个数据帧，并将该帧作为待确认的数据帧保存在缓冲存储器中，此时，启动发送计时器。
若接收端接收到无差错数据帧，则向发送端返回确认信息帧，发送端接收端确认信息帧后，将计时器清零，向接收端发送下一数据帧，并将保存在缓冲存储器中的前一待确认的数据帧清除。
若接收端接收到有差错的数据帧，丢弃有差错的数据帧，没有返回确认信息帧，则发送端无法接收到确认信息帧。
等待一定时间（计时器超时），则重新发送保存在缓冲存储器中的待确认数据帧。
在空闲重发请求方法中，接收端和发送端仅需要设置一个数据帧的缓冲存储空间，便能够有效地实现数据重发并确保接收端接收的数据无差错。
其主要的优点是所需要的缓冲存储空间最小。
2．连续重发请求连续重发请求方法是指发送端发完一个数据帧后，不用等待接收端的确认信息帧，而连续发送若干个数据帧。
该方法需要在发送端设置一个较大的缓冲存储空间，用来存放若干待确认的数据帧。
当发送端接收到某数据帧的确认信息帧后，便可以将该待确认的数据帧从缓冲存储器中删除。
其具体实现方式有拉回连续ARQ方式和选择重发ARQ方式。
拉回连续ARQ（Go-Back-N ARQ）Go-Back-N ARQ的基本原理是，当接收端检测到出错的数据帧后，要求发送端重发最后一个正确接收的数据帧之后的所有未被确认的数据帧。
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的信号 ， 根据 产 生 原 因 分 为 ４类 ： 噪 声 ， 热 由带 电粒 子在导电介质 中的分子热运动造成 ， 绝对存在无法 被 消除 的 ； 交调 噪声 ， 信 系统 的一些 非 线 性 因素 造 通
１ 差 错 源 及 其 分 析
１ １ 产 生 原 因 ．
产生差错原因包 括信号 的衰减 、 失真和噪声影 成的不同频率的分量相互叠加后对信号本身的影响 ； 串音 ， 同信道 中的信号 由于 电磁 辐射造成 的干扰 ； 不 脉 响 。等． 由一些无法预知的因素如电火花、 雷电等耦合 衰减是指信号在传输过程将会有部分能转化为 冲噪声 ， 热能或者被传输介质吸收， 造成信号强度不断减弱； 到信号通路中的非连续尖峰脉冲引起的干扰．
中图分 类号 ： Ｐ ９ Ｔ ３３ 文献标识码 ： Ａ
Ｅｒ ｏ ｔ ｃ ｉ ｎ ａ ｏ ｔ ｏ ｅ ｈ ｌ ｇ ｐｐ ｉ ｄ ｉ ｈ ｒ ｒ ｄｅ ｅ ｔｏ ｎｄ ｃ ｎ ｒ ｌｔ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ａ ｌｅ ｎ ｔ ｅ
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Ｋｅ ｒ ｓ：ｃ ｍｐ ｔ ｒｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ；ｅ ｏ ｅｅ ｔ ｎ；ｅ ｏ ｏ ｔ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ｏ ｕ ｅ ｏ ｎｃｔ ｏ ｒ ｒ ｄ ｔｃｉ ｏ ｒ ｒｃ ｎ ｒ ｏ
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第２ ２卷 第 ２期
２０ ０ ６年 ４月
天
津
理
工
大
学
学
报
Ｖｏ ． Ｎｏ． １２２ ２
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＡＮＪ Ｎ ＯＦ ＴＩ Ｉ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ａｐ． ０ ６ ｒ２ ０
文 章 编 号 ：６ ３０ ５ ２０ ０ －０ ２０ １７ —９ Ｘ（０ ６）２０ ５ —４
ＸＩ ｈ ｎ ．ｉ ，ＷＡＮＧ Ｊ ａ Ａ Ａ Ｃ ｅ ｇｙ ｕ ｎ ，Ｔ ＮＧ ｈ ．ａ ｇ ，Ｚ Ｓ ｕ ｇ ｎ ＨＡＯ Ｄ －ｉ ｅ ｘｎ
（ ． ｅ ａ ｍ ｎ ｏ ｏ ｐ ｔ ｃ ｎｅａｄＥ ￣ ｅｒ ｇ ｂ Ｓｈｏ ｏ ｕ ｍａｏ ｎ ａ Ｄ ｐｒ ｅｔ ｆ ｍ ｕ ｒＳｉ ｃ ｎ ｎ ｎｅ ｎ ； ．ｃｏｌ ｆ ｔ ｔｎａｄ ｔ Ｃ ｅ ｅ ｉ Ａ ｏ ｉ
提 出了差错 的检测方法和控制方式 ； 常用的差错检 测方法通过采用奇偶校验 、 校验和和 Ｃ Ｃ等编码 来实现 ； Ｒ 典型的差错控 制技
术 包括 后 向 差错 控 制 （ Ｅ ） 前 向 差错 控 制 （ Ｅ ） 混合 差错 控 制 （ Ｅ ） ＢＣ、 ＦＣ 和 ＨＣ．
关键词 ： 计算 机通信 ；差错检测 ；差错控制
延 针对不同的传输介质和实际的信道情况 ， 同的频 率 的分量 产 生不 同 的衰 减所 造 成 ； 迟 失真 ， 可以 使用不同的差错检测 和控制方案 ， 确保较 高的传输 由各频率分量的传播速度不一致所造成．
质量和较低的传输延时 ， 从而提高数据通信的效率．
噪声是指信号在传输过程中插入进来不希望有
． 在远距离通信时不可忽视应在适当位置设立转发器 １２ 差错分 类 综 合差 错产 生 的原 因可 以将 差 错 分 为 随机 性 差 来 增加 强度 ．
应 用 于计 算 机 通 信 中的 差错 检 测 与控 制技 术
夏承遗 ，王 娟 ， 唐树 刚 赵德新。 ，
（ 天津理工大学 摘 ａ计算机科学与工程系 ； ． ． ｂ 自动化与能源工程学院 ， 天津 ３ ０ ９ ） ０ １ １
要： 详细介绍应用于计 算机通信 中的差错检测 与控 制技 术．在 对计算机 通信过 程 中产 生的差错进行 必要 分析 的基础上 ，