Методы контроля правильности передачи информации.

При передаче информации по некачественным или разделяемым каналам связи возможно возникновение искажений передаваемой информации, то есть ошибок при передаче, которые необходимо выявлять и исправлять. Контроль приемником передаваемой информации может быть побайтным и пакетным.

1. Побайтный метод означает, что каждый передаваемый байт дополняется битом четности или нечетности, то есть если количество единиц в передаваемом информационном байте четное, то бит равен 0, а если нечетное, то 1. Такой метод, вообще говоря, может применяться как при побайтной, так и при пакетной передаче. Вероятность того, что ошибка при передаче не будет обнаружена, довольно велика. К такой ситуации может привести наличие четного количества ошибок в информационных битах, а также искажение одновременно информационного и контрольного битов.

2. Пакетный метод заключается в том, что в конец каждого передаваемого пакета добавляется контрольная сумма (длиной 8, 16 или 32 бита), которая содержит в себе информацию обо всех информационных битах пакета. Метод подсчета контрольной суммы должен обеспечивать, во-первых, ее простое вычисление, во-вторых, достаточно надежное выявление ошибок. Обычно используются контрольные суммы трех видов:

   1. Сумма по модулю 2 всех байтов или слов пакета. При использовании этого метода единичные ошибки при передаче выявляются с вероятностью 1, а двукратные с вероятностью 7/8, так как в случае, когда ошибки попадают в один и тот же разряд, они не могут быть обнаружены. Многократные ошибки при помощи данного метода выявляются довольно плохо. Такая контрольная сумма легко реализуема программно, так как команда вычисления суммы по модулю два имеется практически у всех микропроцессоров.

   2. Арифметическая сумма всех байтов или слов пакета. При вычислении арифметической суммы для сохранения заданной разрядности контрольной суммы (8 или 16 бит) отбрасываются старшие разряды. Однократные ошибки выявляются 1, а вероятность необнаружения двукратных ошибок равна 1/32. Такая ситуация необнаружения ошибки возникает, когда в каждом из 8 разрядов всех байт пакета присутствует половина нулей и половина единиц. Двукратная ошибка не выявляется, когда в одном разряде один из битов меняет свое значение вследствие ошибки с 0 на 1, а другой бит в этом же разряде изменяет значение с 1 на 0. Арифметическая сумма также легко вычисляется программным путем.

   3. Циклическая контрольная сумма (ЦКС). Применение циклической контрольной суммы связано с необходимостью повышения вероятности обнаружения ошибок при передаче. Вычисление циклической контрольной суммы заметно сложнее, чем вычисление других видов сумм, но надежность его гораздо выше. При вычислении циклической контрольной суммы весь пакет рассматривается как двоичное число разрядности N. Для вычисления контрольной суммы это число делится по модулю два на некоторое постоянное, выбранное специальным образом, число. Частное от этого деления отбрасывается, а остаток используется в качестве контрольной суммы. При помощи ЦКС однократные ошибки выявляются с вероятностью 1, а любое другое количество ошибок – с вероятностью p ≈ 1-2ⁿ, где n – число разрядов контрольной суммы и n << N. В качестве делителя выбирается число, которое делится без остатка только на 1 и на само себя (простое число). Разрядность делителя берется на 1 больше, чем требуемая разрядность контрольной суммы.