计算机网络 检错码与纠错码

常见的纠错编码介绍纠错编码是一种在数字通信和数据存储中常见的技术，用于检测和纠正发生在数据传输或存储过程中的错误。

常见的纠错编码方法包括海明码、汉明码、布尔码等。

这些编码方法通过添加冗余信息来实现错误检测和纠正的功能，提高数据传输和存储的可靠性。

海明码（Hamming Code）海明码是一种最早被提出的纠错编码方法。

它通过向数据中添加冗余位，使数据可以进行错误检测和纠正。

海明码的原理是利用奇偶校验位进行错误检测，并利用冗余位进行错误纠正。

海明码可以检测和纠正单个比特位的错误，并且具有较高的纠错能力。

海明码的编码过程如下： 1. 计算奇偶校验位的位置。

根据数据位的数量，确定奇偶校验位的位置。

2. 计算奇偶校验位的值。

根据奇偶校验位所对应的数据位，计算奇偶校验位的值。

3. 添加奇偶校验位。

将计算得到的奇偶校验位添加到数据中。

海明码的解码过程如下： 1. 检测错误位的位置。

利用奇偶校验位检测错误位的位置。

2. 纠正错误位的值。

根据错误位的位置，进行错误位的纠正。

海明码通过使用冗余位，可以检测和纠正单个比特位的错误，提高了数据传输的可靠性。

汉明码（Hamming Distance）汉明码是一种用于衡量两个等长字符串之间的距离的概念。

在纠错编码中，汉明码被用来计算错误比特位的数量，从而实现错误的检测和纠正。

汉明码的计算方法如下： 1. 将两个等长字符串进行比较，逐位比较。

2. 当两个字符串的对应位不同，汉明距离加一。

3. 汉明距离即为错误比特位的数量。

汉明码能够衡量两个字符串之间的差异程度，为纠错编码提供了基础。

布尔码（BCH Code）布尔码是一种纠错编码的方法，可以用来检测和纠正多个比特位的错误。

布尔码的原理是利用多项式算法进行错误检测和纠正。

它通过添加冗余位，生成校验码，并在接收端使用算法计算接收到的校验码，从而进行错误的检测和纠正。

布尔码主要包括以下几个步骤： 1. 确定多项式生成器的选择。

一、常用检错码(1) 寄偶校验码寄偶校验码是一种最简单的校验码，其编码规则：先将所要要传送的数据码元分组，并在每组的数据后面附加一位冗余位即校验位，使该组包括冗余位在内的数据码元中“1”的个数保持为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）。

在接收端按照同样的规则检查，如发现不符，说明有错误发生；只有“1”的个数仍然符合原定的规律时，认为传输正确。

实际数据传输中所采用的寄偶校验码分为垂直奇偶校验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验三种。

垂直奇偶校验是一字符为单位的校验方法。

例如，传输数据信息为“1010001”，采用偶校验时，附加位为“1”，则发送信息变为“10100011”；采用奇校验时，附加位为“0”，发送信息变为“10100010”；(2) 循环冗余校验码（CRC）循环冗余校验码CRC（Cyclic Redundancy Code）采用一种多项式的编码方法。

把要发送的数据位串看成是系数只能为“1”或为“0”的多项式。

一个k位的数据块可以看成Xk-1到X0的k项多项式的系数序列。

例如，“110001”有6位，表示多项式是“X5 + X4+ 1”。

多项式的运算是模2运算。

采用CRC码时，发方和收方必须事先约定一个生成多项式G（X），并且G（X）的最高位和最低必须是1。

要计算m位数据块的M（X）的校验和，生成多项式必须比该多项式短。

其基本思想是：将校验和附加在该数据块的末尾，使这个带校验和的多项式能被G（X）除尽。

当接收方收到带校验和的数据块时，用G（X）去除它，如果有余数，则传输有错误。

二、纠错码纠错码与检错码相比其功能更强，它不但能检错还能纠错。

海明码就是一种能够纠正一位错误的检错码。

海明码是海明(H.W.Hamming)于1950年提出的一种码制。

在发送数据之前将数据按照海明码制形成海明码，然后发送海明码，到达对方后根据接收到的海明码进行解释分析、判错、纠错。

(1) 海明码的形成①海明码的组合规则海明码是由数据与校验位组合而成的。

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。

解析计算机网络的错误检测与纠错技术计算机网络的错误检测与纠错技术是确保网络传输中数据可靠性的重要手段。

在大规模的网络通信中，由于网络传输容易受到外界干扰或者内部故障的影响，数据的准确传输成为了一个挑战。

本文将对计算机网络的错误检测与纠错技术进行解析，包括奇偶校验、循环冗余校验（CRC）以及海明码等。

1. 奇偶校验奇偶校验是一种简单且常用的错误检测技术。

它基于一种假设，即在数据传输过程中，发生的错误位数通常比正确位数要少。

奇偶校验通过对传输数据中的每个字节进行奇偶计算，得到一个附加校验位。

这个校验位的值取决于字节中的1的个数，如果数据在传输过程中出现了错误，校验位也会随之改变，从而实现错误检测的目的。

2. 循环冗余校验（CRC）循环冗余校验是一种广泛使用的错误检测技术。

它通过在发送方使用生成多项式对数据进行计算，生成一个固定长度的校验码，并将这个校验码附加在数据后面一起发送。

接收方在收到数据后，同样使用相同的生成多项式进行计算，并将得到的校验码与接收到的校验码进行比较。

如果两个校验码不一致，说明数据传输过程中出现了错误。

3. 海明码海明码是一种高效的纠错技术，能够检测和纠正多个位的错误。

它通过在发送方将原始数据与附加的冗余位进行异或运算来生成海明码。

冗余位的数量与数据位的数量呈指数关系，因此可以检测和纠正多位错误。

接收方在收到数据后，同样进行异或运算，并检查是否存在错误。

如果存在错误，海明码可以通过冗余位的值来确定错误的位置，并进行纠正操作。

通过对这些错误检测与纠错技术的分析，我们可以看出它们在计算机网络中的重要性。

它们保证了数据在传输过程中的可靠性，提高了网络传输的稳定性和质量。

总结起来，计算机网络的错误检测与纠错技术涉及奇偶校验、循环冗余校验和海明码等多种方法。

这些技术通过在数据传输过程中添加冗余信息或者特定的校验位，实现了错误的检测和纠正。

它们在计算机网络中发挥着重要的作用，保障了数据在传输过程中的可靠性和准确性。

纠错码和检错码纠错码和检错码2010-11-05 08：47 A.M.一、常用检错码(1)寄偶校验码寄偶校验码是一种最简单的校验码，其编码规则：先将所要要传送的数据码元分组，并在每组的数据后面附加一位冗余位即校验位，使该组包括冗余位在内的数据码元中"1"的个数保持为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。

在接收端按照同样的规则检查，如发现不符，说明有错误发生；只有"1"的个数仍然符合原定的规律时，认为传输正确。

实际数据传输中所采用的寄偶校验码分为垂直奇偶校验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验三种。

垂直奇偶校验是一字符为单位的校验方法。

例如，传输数据信息为"1010001"，采用偶校验时，附加位为"1"，则发送信息变为"10100011"；采用奇校验时，附加位为"0"，发送信息变为"10100010"；(2)循环冗余校验码(CRC)循环冗余校验码CRC(Cyclic Redundancy Code)采用一种多项式的编码方法。

把要发送的数据位串看成是系数只能为"1"或为"0"的多项式。

一个k位的数据块可以看成Xk-1到X0的k项多项式的系数序列。

例如，"110001"有6位，表示多项式是"X5+X4+1"。

多项式的运算是模2运算。

采用CRC码时，发方和收方必须事先约定一个生成多项式G(X)，并且G(X)的最高位和最低必须是1。

要计算m位数据块的M(X)的校验和，生成多项式必须比该多项式短。

其基本思想是：将校验和附加在该数据块的末尾，使这个带校验和的多项式能被G(X)除尽。

当接收方收到带校验和的数据块时，用G(X)去除它，如果有余数，则传输有错误。

二、纠错码纠错码与检错码相比其功能更强，它不但能检错还能纠错。

计算机网络应用纠错码纠错码（error-correcting code）是指在传输的数据信号中增加冗余码，以便发现数据信号中的错误码，并自动纠正这些错误码的一种方法。

1．海明码纠错码一般是海明码，其主要用于错误发生频繁的信道上，如无线链路。

另外，它不能依靠重传来解决问题，因为重传的数据块本身也可能是错误的。

海明码是奇偶校验的一种扩充，它采用多位校验码的方式。

在这些校验位中的每一位都对不同的信息数据位进行奇偶校验，通过合理地安排每个校验位对原始数据进行校验位组合，可以达到发现错误，纠正错误的目的。

例如，给定一帧包括m个数据位和r个冗余位或者校验位。

设其整个长度为n（即n=m+r），则此长度为n的单元通常被称做n位码字。

若给出其中的任意两个码字，如10001001和10110001，可以确定它们有多少个不同的对应位。

为了确定有多少位不同，只需对两个码字做异或（XOR）运算，然后计算结果中“1”的个数，即不同位的个数。

其计算方法为：10001001XOR1011000100111000从计算结果中，我们可以看到“1”的个数为3，也就是说其有3个不同的对应位。

而在海明码中规定两个码字（Code word）中不同位的个数称为“海明距离”。

一个码的海明距离是所有不同码字的海明距离的最小值。

海明码的重要作用在于，假如两个码字间的海明距离为d，则需要d个1位差错才能将其中一个码字转换成另一个。

海明距离能够决定一种编码的校验和纠错能力。

为检测出d比特错误，需要使用一个距离为d+1的编码方案，因为在这样的编码方案中，d个1位错误不可能将一个有效的码字转变成另一个有效的码字。

当接收方看到无效的码字，它就能明白发生传输错误。

同样，为了纠正d比特错误，必须使用距离为2d+1的编码方案，因为在这样的编码方案中，合法码字之间的距离足够远，即使发生了d位变化，这个发生了变化的码字仍然比其它码字都接近原始码字。

海明码是一种可以纠正一位差错的编码。

一、海明码检错/纠错基本思想海明码（Hamming Code）是一个可以有多个校验位，具有检测并纠正一位错误代码的纠错码，所以也仅用于信道特性比较好的环境中，如以太局域网。

它的检错、纠错基本思想如下：（1）将有效信息按某种规律分成若干组，每组安排一个校验位通过异或运算进行校验，得出具体的校验码（2）在接收端同样通过异或运算看各组校验结果是否正确，并观察出错的校校组，或者多个出错的校验组的共同校验位，得出具体的出错比特位（3）对错误位取反来将其纠正二、海明码计算海明码计算要按以下步骤来进行：计算校验码位数→确定校验码位置→确定校验码1. 计算校验码位数假设用N表示添加了校验码位后整个传输信息的二进制位数，用K代表其中有效信息位数，r表示添加的校验码位数，它们之间的关系应满足：N=K＋r≤2r－1（是为了确保r位校验码能校验全部的数据位，因为r位校验码所能表示的最大十进制数为2r-1，同时也确保各位码本身不被其他校验码校验）信息码位数12~45~1112~2627~5758~120121~247校验码位数2 3 4 5 6 7 82. 确定校验码位置海明码的校验码的位置必须是在2n次方位置（n从0 开始，分别代表从左边数起分别是第1、2、4、8、16……），信息码也就是在非2n次方位置3. 确定校验码校验位置选择原则：第i位校验码从当前校验码位开始，每次连续校验i位后再跳过i位，然后再连续校验i位，再跳过i位，以此类推。

确定每个校验码所校验的比特位：P1校验码位校验的码字位为：第1位（也就是P1本身）、第3位、第5位、第7位、第9位、第11位、第13位、第15位，……。

P2校验码位校验的码字位为：第2位（也就是P2本身）、第3位，第6位、第7位，第10位、第11位，第14位、第15位，……。

P3校验码位校验的码字位为：第4位（也就是P4本身）、第5位、第6位、第7位，第12位、第13位、第14位、第15位，第20位、第21位、第22位、第23位，……。

计算机中的校验码计算机中的校验码（Checksum）是一种用来验证数据完整性的方法。

在计算机通信和数据传输领域，校验码被广泛应用，可以保证数据的准确性和可靠性。

本文将介绍计算机中常见的几种校验码及其应用。

一、奇偶校验码（Parity Check）奇偶校验码是最基础、最简单的一种校验码。

它根据每个字节中二进制的1的个数来确定最高位是0还是1，从而实现数据的校验。

奇偶校验码主要用于串行数据传输中，通过校验码的比对，接收方可以判断数据是否正确。

奇偶校验码的计算方法是将每个字节中所有位的和模2，得到的余数作为校验位。

当接收方收到数据后，再次计算校验位，与接收到的校验位进行比对，如果两者相等，则数据传输正确；如果不相等，则数据传输错误。

二、循环冗余校验码（Cyclic Redundancy Check）循环冗余校验码是一种更加强大和可靠的校验码。

它利用多项式除法的原理，对数据进行多次运算，最终得到一个校验码。

在数据传输过程中，发送方将数据和对应的校验码一起发送给接收方。

接收方收到数据后，再次进行多项式除法运算，如果计算出的校验码与接收到的校验码相等，则数据传输正确；如果不相等，则数据传输错误。

循环冗余校验码广泛应用于计算机网络中，例如以太网、Wi-Fi、蓝牙等。

它可以快速检测出数据传输过程中发生的错误，并进行纠正或重传。

三、校验和（Checksum）校验和是一种常用的校验码。

它通过对数据进行累加求和，然后将得到的结果添加到数据中，形成一个校验和。

校验和的计算方法可以采用加法或者异或操作。

在传输过程中，发送方计算出校验和并将其附加在数据中一起发送给接收方。

接收方收到数据后，再次计算校验和，将结果与接收到的校验和进行比对。

如果两者相等，则数据传输正确；否则，数据传输错误。

校验和广泛应用于文件校验、数据完整性校验等方面。

与循环冗余校验码相比，校验和的计算速度较快，但其纠错能力相对较差。

四、哈希校验码（Hash Checksum）哈希校验码是一种高级的校验码算法。

计算机网络技术第二章知识点在计算机网络技术的学习中，第二章通常会涵盖一些关键的概念和技术，这些知识对于我们深入理解网络的运行原理和工作方式至关重要。

首先，我们来谈谈数据通信基础。

数据在网络中传输，就像是货物在运输线上流动。

数据通信的基本任务就是要将这些“货物”准确、快速地从源点传送到目的地。

这涉及到信号的类型，比如模拟信号和数字信号。

模拟信号就像连续的波浪，是平滑变化的；而数字信号则是离散的，像一个个台阶。

在数据传输中，还有一个重要的概念是带宽。

带宽可以理解为信息公路的宽度，它决定了在单位时间内能够传输的数据量。

带宽越大，就像公路越宽，能同时通过的车辆越多，数据传输速度也就越快。

数据传输方式也有多种。

比如串行传输和并行传输。

串行传输是一位一位地依次传输数据，就像单人依次通过狭窄的通道；并行传输则是多位数据同时传输，如同多人同时通过宽敞的大门。

但并行传输在距离较长时，由于信号同步等问题，成本较高，所以在长距离传输中，串行传输更为常见。

接着，我们说一说信道复用技术。

这就好比在一条道路上，通过巧妙的安排，让多个用户能够同时使用，提高道路的利用率。

常见的信道复用技术有时分复用、频分复用和波分复用。

时分复用是按照时间划分，不同用户在不同的时间段使用信道；频分复用则是根据频率来划分，每个用户使用不同的频率范围；波分复用主要用于光通信，是按照光的波长来划分信道。

差错控制也是第二章的一个重要知识点。

在数据传输过程中，由于各种干扰和噪声，可能会出现错误。

差错控制技术的目的就是检测和纠正这些错误，确保数据的准确性。

常见的差错控制方法有检错码和纠错码。

检错码只能检测出错误，但不能纠正；而纠错码不仅能检测错误，还能纠正错误，但实现起来通常更加复杂。

然后是数据交换技术。

这类似于在不同的地点之间传递物品，有不同的传递方式。

电路交换就像是建立一条专用的通道，在通信期间一直占用；报文交换则是把要发送的信息整体作为一个报文，通过存储转发的方式进行传输；分组交换则是把报文分成一个个较小的分组进行传输，提高了传输效率和灵活性。

《计算机网络》(第四版谢希仁编著)课后习题答案计算机网络（第四版谢希仁编著）课后习题答案1. 概述计算机网络是指将多台计算机通过通信设备和通信线路互连起来，实现数据和信息的交换和共享。

本文将按照《计算机网络》（第四版谢希仁编著）的章节顺序，逐一解答课后习题的答案，以帮助读者更好地理解和掌握计算机网络的知识。

2. 物理层2.1 课后习题答案1）答案：物理层的主要任务是实现比特流的透明传输，将比特流变为物理信号，并通过物理媒介进行传输。

主要协议有物理层接口、码元的波特率和比特率等。

2）答案：物理层的数据传输方式有两种，即基带传输和宽带传输。

基带传输是指直接将数字数据流进行传输，如以太网；宽带传输是指通过调制解调将数字信号转换为模拟信号进行传输，如电视信号。

3. 数据链路层3.1 课后习题答案1）答案：数据链路层的主要任务是将物理层传输的比特流划分为帧，并进行差错控制和流量控制。

主要协议有以太网、令牌环网和点对点协议等。

2）答案：数据链路层的差错控制技术主要包括纠错码和检错码。

纠错码可修正少量错误的比特，如海明码；检错码只能检测错误的比特，如奇偶校验码。

4. 网络层4.1 课后习题答案1）答案：网络层的主要任务是实现不同网络之间的互联和路由选择。

主要协议有IP协议和ICMP协议等。

2）答案：子网划分将一个大网络划分为多个子网络，可以实现更加高效的数据传输和管理。

子网划分的基本原则是使得同一子网内的主机通信速度快，而不同子网之间的通信速度慢。

5. 运输层5.1 课后习题答案1）答案：运输层的主要任务是为进程之间的通信提供可靠的数据传输。

主要协议有TCP协议和UDP协议等。

2）答案：TCP协议是一种面向连接的可靠传输协议，具有流量控制、拥塞控制和错误恢复等功能；UDP协议是一种面向无连接的不可靠传输协议，适用于实时性要求高的应用。

6. 应用层6.1 课后习题答案1）答案：应用层是计算机网络的最高层，提供了各种应用程序之间的通信服务。