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计算机网络差错的种类和特点

发布时间: 2025-01-02 12:01:46

计算机网络中差错控制方法

一、总的方法折叠:
1、前向纠错。实时性好,单工通信采用。
2、自动重发请求(ARQ)。强调检错能力,不要求有纠错能力,双向通道采用。
3、混合纠错。上述两种方式的综合,但传输设备相对复杂。

二、分类方法折叠:
1、差错检测是差错控制的基础。能纠错的码首先应具有差错检测能力,而只有在能够判定接收到的信号是否出错才谈得上是否要求对方重发出错消息。具有差错检测能力的码不一定具有差错纠正能力。由于差错检测并不能提高信道利用率,所以主要应用于传输条件较好的信道上做为误码统计和质量控制的手段。
2、自动请示重发ARQ和前向纠错FEC是进行差错控制的两种方法。
一在ARQ方式中,接收端检测出有差错时,就设法通知发送端重发,直到正确的码字收到为止。ARQ方式使用检错码,但必须有双向信道才可能将差错信息反馈到发送端。同时,发送方要设置数据缓冲区,用以存放已发出的数据以便于重发出错的数据。
二在FEC方式中,接收端不但能发现差错,而且能确定二进制码元发生错误的位置,从而加以纠正。FEC方式使用纠错码,不需要反向信道来传递请示重发的信息,发送端也不需要存放以务重发的数据缓冲区。但编码效率低,纠错设备也比较复杂。
3、差错控制编码又可分为检错码和纠错码。
检错码只能检查出传输中出现的差错,发送方只有重传数据才能纠正差错;而纠错码不仅能检查出差错而且能自动纠正差错,避免了重传。
4、演播的检错码有:奇偶校验码、循环冗余码。
在实际通信网中,往往在不同的应用场合采用不同的差错控制技术。前向纠错主要用于信道质量较差、对传输时延要求较严格的有线和无线传输当中;差错检测往往用于传输质量较高或进行了前向纠错后的通路的监测管理之中>自动请求重发则多用于象计算机通信等对时延要求不高但对数据可靠性要求非常高的文件传输之中。

② 计算机网络技术里的什么叫"传输差错"

计算机网络的传输差错是指通信双方在发送和接受数据包的过程中出现的数据错误,差错类型分为单比特错和突发错肆兄巧。网络传输是裂键数据流的形式,单比特错是指某一位bit出现错误,通常可以通过编码方式纠正;突发错是指连续或分散的一大串比特位数据错误,这种错误纠正比较难,通常采用差错重传的方式。

上面这段话尘裂是我自己理解写出来的,不是抄别人的,如果有错,希望你能指正。

③ [计算机网络]Ch.3 数据链路层

数据链路层使用物理层提供的服务在通信信道上发送和接收比特。
(1) 向网络层提供一个定义良好的接口
(2) 处理传输错误
(3) 调节数据流,确保慢速的接收方不会被快速的发送方淹没
提供的服务
(1) 无确认的无连接服务 (局域网)
(2) 有确认的无连接服务 (无线通信)
(3) 有确认的有连接服务 (电话)
无线通信,信道使用率很低但数据传输的误码率相对较高,确认是必要的

成帧:将原始的位流分散到离散的帧中。
成帧的方法有:
(1)字乱链符计数法
(2)带字节/字符填充的标志字节法
(3)比特填充的比特标志法
(4)物理层编码违例法

字节计数法:利用帧头部的一个字段来标识该帧中的字符数
缺点:简单,无法恢复,已经很少使用

该方法考虑了错误之后重新开始同步的问题,用一些特殊字节(FLAG)作为帧开始和结束标志,用转义字符(ESC)来区分二进制数据中存在的特殊字节。

采用冗余编码技术,如曼切斯渣陪段特编码,即两个脉冲宽来表示一个二进制位
数据0:低-高电平对
数如誉据1:高-低电平对
高-高电平对和低-低电平对没有使用,可用作帧边界

差错的种类:

差错的处理:

计算机网络中主要采用:

海明距离的意义 :如果海明距离为d,则一个码字需要发生d个1位错误才能变成另外一个码字
海明距离与检错和纠错的关系:

纠正单比特错的冗余位下界, m为数据位数 r为校验位数

将某一位数据位的编号展开成2的乘幂的和,那末每一项所对应的位即为该数据位的校验位(收方使用)。
如: 11 = 1 + 2 + 8
29 = 1 + 4 + 8 + 16
校验位1的检验集合为所有奇数位。
校验位2的检验集合:2、3、6、7、10、11、…
校验位4的检验集合:4、5、6、7、……
校验位8的检验集合:8、9、10、11、……

海明码纠错过程(只纠错1位)
首先将差错计数器置“0”。
当海明码数据到达接收端后,接收端逐个检查各个校验位的奇偶性。
如发现某一校验位和它所检测的集合的奇偶性不正确,就将该检验位的编号加到差错计数器中。
待所有校验位核对完毕:
若差错计数器仍为“0”值,则说明该码字接收无误。
非“0”值,差错计数器的值为出错位的编号,将该位求反就可得到正确结果。

例子:

经计算需要的检验字个数的最小值 r应满足 ( 所以r最小值为4,再根据校验位的对应规则可得下表:

Data: 1011010
Even: 1011010 0 (偶校验)
Odd: 1011010 1 (奇校验)

使用CRC编码时发送方和接收方必须预先商定一个生成多项式G(x),假设有一个m为的帧M(x),使用G(x)生成的帧的步骤如下:
假设G(x)的阶为r, 那么M(x)在末尾添加r个0,得到 m+r位的位模式 。
利用模2出发,用G(x)去除 ,得到对应的余数(总是小于等于r位)。
利用 减去(模2减法)第2步中得到的余数,得到的位模式就是即将被传输的带校验和的帧
Sender
在数据帧的低端加上r个零,对应多项式为XrM(x)
采用模2除法,用G(x)去除XrM(x),得余数
采用模2减法,用XrM(x)减去余数,得到带CRC校验和的帧
Receiver
用收到的帧去除以G(x)
为零:无错误产生。非零:发生了错误,重传

在一定条件下运作:

缺点

缺点

对协议2的改进:

确认帧
只在接收无差错时才发确认帧,出错时不发确认帧。
重发
网络中采用检错码,无法纠正错误,由重发原来帧的方式来恢复正确的帧。
计时器
控制何时重发,防止无限期等待(死锁)。
帧序号
防止重发时接收端收到重复的帧,序号还用于接收时排序。
保证送给网络层的都是按序无重复的分组

帧格式:

****

与前三个协议不同,这是一个双向传递的协议。 之后的三个协议都属于滑动窗口协议。

滑动窗口协议
如果发送端可以连续发送一批数据帧,必须考虑接收端是否来得及接纳与处理这么多的帧,这里就提出了网络流量控制问题

N回退协议 选择重传协议:
由于传输过程中存在延迟,即数据在传播过程中需要时间,那么如果使用上面所提及的协议,传输过程中有大量的时间存在阻塞状态,所以为了充分利用带宽,我们让发送方一次发送w个帧。所以就存在如何处理在传输过程中出现的帧错误的问题

协议四的基本工作原理:
窗口设置

窗口滑动机制

特点

出错情况
连续发送W个数据帧,其中有一帧出错,但其后续帧被成功发送

接收方的接收策略: 丢弃错帧,其后续帧因不是期望接收帧也被丢弃(接收窗口为1)。
发送方的重传策略: 缓存在发送窗口中的出错帧以及其后续帧全部重发

W<=2BD+1(个帧)
BD:带宽-延迟乘积,bit乘积出来之后换算成帧的个数

该图的发送方和接收方的窗口大小都是7,那么也就是说发送方一次最多只能发送7个帧,刚开始发送方只能发送序号为0~6的数据帧,图中发送方收到序列号为第0和第1号帧的确认帧,那么整个窗口向前滑动,发送方可以发送序列号为7和8 的数据帧,但是不幸的是2号数据帧并没有收到确认帧,所以整个窗口并不会向前滑动,此时只能等待2号数据帧的计时器超时,那么超时后发送方将会从2号数据帧开始发送,重复这个过程。
实现

出错情况

原因:如果错误很少发生,那么协议5可以很好的工作。一旦线路质量很差,那么重传帧需要浪费大量带宽。而选择重传节约了带宽,允许接收方缓存丢失帧之后的所有帧

接收方的接收策略: 丢弃错帧,缓存后续正确接收帧
发送方的重传策略: 只重发出错帧。

基本概念:

选择重传策略:
接收方丢掉坏帧,但接受并缓存坏帧后面的所有好帧。

否定重传策略
当接收方收到错误,他就发送一个否定确认(NAK)信息,而不需要等到相应的计数器超时,提高协议性能。

滑动窗口长度w的选择
协议5(回退n帧) W = MAX_SEQ
协议6(选择重传) W= (MAX_SEQ + 1) / 2

发送方和接收方的窗口大小 W=((MAX_SEQ+1))/2,原因是 防止窗口重叠,在确认帧丢失的情况下而导致的数据错误

接收方在某个帧出错后继续接受和缓存后续发送的数据包,直到整个窗口的填满后,把帧进行排序后才传递给网络层。

面向字符的数据链路协议
PPP 是一种在链路上传输分组的常用方法

3个主要特性:

PPP两种认证协议: PAP and CHAP

PPP的帧格式

PPP成帧是面向字节填充的:
具体细节可以参考上面的字节填充法, 因为PPP重用了HDLC的技术,所以PPP使用标志字(0x7E 01111110)来标记帧的起始,使用0x7D来作为转义字符, 具体操作如下:

接收方接收到帧后进行下面处理:
在帧中遇到0x7D 就把0x7D删除,在把紧跟在0x7D 后的字节和0x20进行异或运算,就得到对应的数据

LCP ( Link Control Protocol)提供了建立、配置、维护和终止点对点链接的方法

PPP的工作过程

④ 网络故障的分类有哪些

网络故障主要有以下几个分类:

1、逻辑故障:

逻辑故障中最常见的情况有两类:一类是配置错误,另一类是一些重要进程或端口被关闭。

2、配置故障

配置错误也是导致故障发生的重要原因之一。配置故障主要表现在不能实现网络所提供的各种服务,如不能接入Internet,不能访问某种代理服务器等。

3、协议故障:

计算机和网络设备之间的通信是靠协议来实现的,协议在网络中扮演着非常重要的角色。协议故障通常表现为计算机在网上邻居中能看到自己和其他计算机,但无法在局域网络中浏览web、收发email。

4、网络管理员差错:

网络管理员差错占整个网络故障的5%以上,主要发生在网络层和传输层,是由于安装没有完全遵守操作指南,或者网络管理员对某个过程没有给予足够的重视造成的。

5、海量存储问题:

数据处理故障的最主要原因是硬盘问题。据有关报道,大约有超过26%的系统失效都归结到海量存储的介质故障上。

(4)计算机网络差错的种类和特点扩展阅读:

网络故障的排查:

按常规,网络故障一般不排除以下几点:网卡有问题、水晶头做得不规范、网线有问题、网卡驱动或网络协议有问题等。

但是根据故障现象来看,以上猜测都可以排除,因为任何一个地方存在问题,就不可能在微机之间进行数据传输,从而可以判断问题应该出在环境因素上。由于大量的数据传输需要频繁的数据读取,这就要有一个相对平稳的传输环境,而网卡附近有干扰时,这种平稳的环境就会被破坏。

一般要确保网卡不插在离显卡很近的插槽上,现在的显卡一般都带有风扇,而显卡风扇将影响到网卡的工作,尤其是显卡在频繁工作时,影响将更加明显。把网卡拔下来,插到离显卡一个较远的插槽上,即可解决大量数据传输时出现的问题。

参考资料来源:网络-网络故障

⑤ 差错控制的基本工作方式有哪几种各有什么特点

号称网络硬件三剑客的集线器(Hub)、交换机(Switch)与路由器(Router)一直都是网络界的活跃分子,但让很多初入网络之门的菜鸟恼火的是,它们三者不仅外观相似,而且经常呆在一起,要想分清谁是谁,感觉有点难!就让我们一起来看看它们之间有什么区别和联系吧!

三剑客的工作原理

一、集线器

1.什么是集线器

在认识集线器之前,必须先了解一下中继器。在我们接触到的网络中,最简单的就是两台电脑通过两块网卡构成“双机互连”,两块网卡之间一般是由非屏蔽双绞线来充当信号线的。由于双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减,当信号衰减到一定程度时将造成信号失真,因此在保证信号质量的前提下,双绞线的最大传输距离为100米。当两台电脑之间的距离超过100米时,为了实现双机互连,人们便在这两台电脑之间安装一个“中继器”,它的作用就是将已经衰减得不完整的信号经过整理,重新产生出完整的信号再继续传送。

中继器就是普通集线器的前身,集线器实际就是一种多端口的中继器。集线器一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口,通过这些接口,集线器便能为相应数量的电脑完成“中继”功能。由于它在网络中处于一种“中心”位置,因此集线器也叫做“Hub”。

2.集线器的工作原理

集线器的工作原理很简单,以图2为例,图中是一个具备8个端口的集线器,共连接了8台电脑。集线器处于网络的“中心”,通过集线器对信号进行转发,8台电脑之间可以互连互通。具体通信过程是这样的:假如计算机1要将一条信息发送给计算机8,当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时,集线器并不会直接将信息送给计算机8,它会将信息进行“广播”--将信息同时发送给8个端口,当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时,会对信息进行检查,如果发现该信息是发给自己的,则接收,否则不予理睬。由于该信息是计算机1发给计算机8的,因此最终计算机8会接收该信息,而其它7台电脑看完信息后,会因为信息不是自己的而不接收该信息。

3.集线器的特点

1)共享带宽

集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有10Mbps、100Mbps和10/100Mbps自适应三种。

10Mb带宽的集线器的传输速度最大为10Mbps,即使与它连接的计算机使用的是100Mbps网卡,在传输数据时速度仍然只有10Mbps。10/100Mbps自适应集线器能够根据与端口相连的网卡速度自动调整带宽,当与10Mbps的网卡相连时,其带宽为10Mb;与100Mbps的网卡相连时,其带宽为100Mb,因此这种集线器也叫做“双速集线器”。

集线器是一种“共享”设备,集线器本身不能识别目的地址,当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时,数据包在以集线器为架构的网络上是以广播方式传输的,由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。

由于集线器在一个时钟周期中只能传输一组信息,如果一台集线器连接的机器数目较多,并且多台机器经常需要同时通信时,将导致集线器的工作效率很差,如发生信息堵塞、碰撞等。

为什么会这样呢?打给比方,以图2为例,当计算机1正在通过集线器发信息给计算机8时,如果此时计算机2也想通过集线器将信息发给计算机7,当它试图与集线器联系时,却发现集线器正在忙计算机1的事情,于是计算机2便会“带”着数据站在集线器的面前等待,并时时要求集线器停下计算机1的活来帮自己干。如果计算机2成功地将集线器“抢”过来了(由于集线器是“共享”的,因此很容易抢到手),此时正处于传输状态的计算机1的数据便会停止,于是计算机1也会去“抢”集线器……

可见,集线器上每个端口的真实速度除了与集线器的带宽有关外,与同时工作的设备数量也有关。比如说一个带宽为10Mb的集线器上连接了8台计算机,当这8台计算机同时工作时,则每台计算机真正所拥有的带宽是10/8=1.25Mb!

2半双工

先说说全双工:两台设备在发送和接收数据时,通信双方都能在同一时刻进行发送或接收操作,这样的传送方式就是全双工。而处于半双工传送方式的设备,当其中一台设备在发送数据时,另一台只能接收,而不能同时将自己的数据发送出去。

由于集线器采取的是“广播”传输信息的方式,因此集线器传送数据时只能工作在半双工状态下,比如说计算机1与计算机8需要相互传送一些数据,当计算机1在发送数据时,计算机8只能接收计算机1发过来的数据,只有等计算机1停止发送并做好了接收准备,它才能将自己的信息发送给计算机1或其它计算机。

二、交换机

1.什么是交换机

交换机也叫交换式集线器,它通过对信息进行重新生成,并经过内部处理后转发至指定端口,具备自动寻址能力和交换作用,由于交换机根据所传递信息包的目的地址,将每一信息包独立地从源端口送至目的端口,避免了和其他端口发生碰撞。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

2.交换机的工作原理

在计算机网络系统中,交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是采用共享工作模式的代表,如果把集线器比作一个邮递员,那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”--要他去送信,他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人,只会拿着信分发给所有的人,然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则是一个“聪明”的邮递员--交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上,当控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MAC若不存在,交换机才广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的地址,并把它添加入内部地址表中。

可见,交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时,会根据上面的地址信息,以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上,交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人,然后从中找到收信人。而找到收信人之后,交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上,这样以后再为该客户服务时,就可以迅速将信件送达了。

3.交换机的性能特点

1)独享带宽

由于交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地,因此它不会像集线器那样在传输数据时“打扰”那些非收信人。这样一来,交换机在同一时刻可进行多个端口组之间的数据传输。并且每个端口都可视为是独立的网段,相互通信的双方独自享有全部的带宽,无须同其他设备竞争使用。比如说,当A主机向D主机发送数据时,B主机可同时向C主机发送数据,而且这两个传输都享有网络的全部带宽--假设此时它们使用的是10Mb的交换机,那么该交换机此时的总流通量就等于2×10Mb=20Mb。

2)全双工

当交换机上的两个端口在通信时,由于它们之间的通道是相对独立的,因此它们可以实现全双工通信。

三、集线器与交换机的区别

从两者的工作原理来看,交换机和集线器是有很大差别的。首先,从OSI体系结构来看,集线器属于OSI的第一层物理层设备,而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。

其次,从工作方式来看,集线器采用一种“广播”模式,因此很容易产生“广播风暴”,当网络规模较大时性能会受到很大的影响。而当交换机工作的时候,只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口,因此交换机能够在一定程度上隔离冲突域和有效抑制“广播风暴”的产生。

另外,从带宽来看,集线器不管有多少个端口,所有端口都是共享一条带宽,在同一时刻只能有两个端口传送数据,其他端口只能等待,同时集线器只能工作在半双工模式下;而对于交换机而言,每个端口都有一条独占的带宽,当两个端口工作时并不影响其他端口的工作,同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。

如果用最简单的语言叙述交换机与集线器的区别,那就应该是智能与非智能的区别。集线器说白了只是连接多个计算机的网络设备,它只能起到信号放大和传输的作用,不能对信号中的碎片进行处理,所以在传输过程中容易出错。而交换机则可以看作为是一种智能型的集线器,它除了拥有集线器的所有特性外,还具有自动寻址、交换、处理的功能。并且在数据传递过程中,发送端与接受端独立工作,不与其它端口发生关系,从而达到防止数据丢失和提高吞吐量的目的。

⑥ 计算机网络的差错控制指的是什么

差错产生原因主要是由于线路本身电气特性所产生的随机噪音,信号振幅,频率和相位的衰减等设备故障因素造成

差错分为单比特差错和突发差错,单比特差错是指在传输的数据单元只有一个比特发生变化,而突发差错是有两个或两个以上的比特发生变化
--差错控制的两种方法
1.从硬件入手,但增加通信成本
2.传输过程中进行差错控制,在数据链路层采用编码进行查错CRC和纠错处理

⑦ 第二代计算机网络的主要特点

第二代计算机网络(也称为OSI模型的第二层)的主要特点包括:
1、数据链路层:数据链路层是OSI模型的第二层,主要负责将原始数据帧封装成数据帧,并对其进行差错检测和纠正。数据链路层通常使用MAC地址来识别主机之间的通信。
2、传输层:传输层是OSI模型的第三层,主要负责提供端到端的可靠数据传输服务。传输层通常使用端口号来标识不同的应用程序。
3、会话层:会话层是OSI模型的第四层,主要负责建立、维护和终止应用程序之间的会话。会话层通常使用序列号来管理数据传输。
4、表示层:表示层是OSI模型的第第五层,主要负责将应用程序数据转换为网络协议数据进行传输。表示层通常使用加密和压缩等技术来提高数据安全性和传输效率。
5、应用层:应用层是OSI模型的最高层,主要负责处理具体的应用程序逻辑。应用层通常使用URL和HTTP等协议来进行数据传输和交互。