NHÓM10.10CDDT5 pptx

Company nameCác loại mã trong truyền dữ liệu Nguyễn Tấn Vương:MÃ NHỊ PHÂN CỦA CÁC CHỮ SỐ; SỰ ĐỒNG BỘ Phạm Trường Vũ: CÁC MÃ PHÁT HIỆN LỖI Nguyễn Tấn Tựu: MÃ NÉN DỮ LiỆU... Company name T

LOGO TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT

Khoa: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

Môn: KT TRUYỀN SỐ LIỆU

GVHD: Thầy TRẦN CÔNG TiẾN

Company name

Các loại mã trong truyền dữ liệu

Nguyễn Tấn Vương:MÃ NHỊ PHÂN CỦA CÁC CHỮ SỐ; SỰ ĐỒNG BỘ

Phạm Trường Vũ: CÁC MÃ PHÁT HIỆN LỖI Nguyễn Tấn Tựu: MÃ NÉN DỮ LiỆU

Company name

TẤN VƯƠNG

Một yếu tố quan trọng trong hệ thống

thông tin là độ chính xác, thiếu yếu tố này

hệ thông xem như không có giá trị sử dụng, nên kèm theo bản tin các loại mã có khả năng phát hiện lỗi và thậm chí sửa

được lỗi.

Chương này bàn đến một số phương pháp mã hóa dữ liệu phổ biến để tạo các loại mã có khả năng phát hiện lỗi, sửa

lỗi,các loại mã nén

1.Mã Baudot

Là bộ mã nhị phân dùng 5bit để biểu diển chữ số và một số dấu hiệu

-? :

$ 3

!

&

# 8

‘ ( ) , 9 0

11101 01010 10100 00001 11100 01111 11001 10111 10101 10001 11111 11011 00100 00010 01000 00000

Q R S T U V W X Y Z LTRS FIGS SPC CR LF NULL

1 4 BELL 5 7

; 2 / 6

“ LTRS FIGS SPC CR LF NULL

Company name

TẤN VƯƠNG

Với n=5 chỉ số 2 n =32 mã khác nhau, không đủ biểu diển các ký tự chữ và số nên một số mã phải biểu thị cả hai và chúng được phân biệt bằng cách kèm theo ký tự

FIGS hoặc LTR ở trước.

Thí dụ: mã của doạn văn NO.27 có dạng như sau: LTRS

N 0 FIGS SPC 2 7

1111 00110 00011 11011 00111 00100 11001 11100

3.1.2 Mã ASCII: là bộ mã thơng dụng trong truyền dữ liệu

Mã ASCII dùng số nhị phân 7bit nên cĩ 2 7 =128 mã.

Ví dụ: Ký tự D là: 1000100 = 44H.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI

DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US

* + , - /

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 :

P Q R S T U V W X Y Z [

\ ]

^(  ) ()

‘ a b c d e f g h I j k 1 m n o

P q r s t u v w x y z { l }

~ DEL

Company name

TẤN VƯƠNG

Là bộ mã 8 bit được dùng rộng rãi thường dùng trong thông tin dùng máy IBM

Vì mã ký tự chiếm 8 bit nên muốn dùng partity phải

dùng bit thứ 9 do đó mã EBCDIC thường được dùng

trong các chức năng đặc biệt như trong các ứng dụng đồ hoạ

IFS IGS IRS IUS

DS SOS FS

BYP LF ETP ESP

SM

ENQ ACK BEL

SYN

PN RS UC EOT

DC4 NAK

SUB

SP

( +

&

!

$

* )

=

“

a b c d e f g h i

j k l m n o p q r

s t u v w x y z

A B C D E F G H I

J K L M N O P Q R

S T U V W X Y Z

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

phần thông tin cần gửi đi.

- Dùng kiểm tra chẵn lẻ để dò ra một bit sai:

Đây là phương pháp kiểm tra đơn giản nhất, bằng cách thêm vào sao chuỗi dữ liệu (thường là một ký tự) một bit sao cho tổng số bit 1 kể cả bit thêm vào là một số chẵn (hoặc lẻ)

Company name

TRƯỜNG VŨ

ở máy thu kiểm tra lại tổng số này để biết có lỗi hay không Phương pháp đơn giản nên chất lượng không cao, nếu số lỗi là chẵn thì máy thu không nhận ra

Vì mỗi lần thực hiện kiểm tra chẵn lẻ cho phép

dò ra một bit lỗi nên ta có thể nghỉ rằng nếu thực hiện nhiều phép kiểm tra đồng thời cho phép dò được nhiều lỗi

Company name

Thí dụ, để dò ra 2 lỗi của một chuỗi dữ liệu có thể thực hiện hai phép kiểm tra, một với các bit chẵn và một với các bit lẻ.

Cho chuỗi dữ liệu: 01101000

Lần lượt kiểm tra chẵn với các bit ở vị trí 1, 3, 5, 7 và các bit ở vị trí 2, 4, 6, 8 Gọi P1 và P2 là các bit kiểm tra:

Company name

TRƯỜNG VŨ

Thí dụ, để dò ra 2 lỗi của một chuỗi dữ liệu có thể thực hiện hai phép kiểm tra, một với các bit chẵn và một với các bit lẻ

Cho chuỗi dữ liệu: 01101000

Lần lượt kiểm tra chẵn với các bit ở vị trí 1, 3, 5, 7 và các bit ở vị trí 2, 4, 6, 8 Gọi P1 và P2 là các bit kiểm tra:

Company name

Gửi số

bit parity của từng hàng 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 6

Nhận

số khung (hàng) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 số cột

01101 10001 01100 11001 01000 10101 01100 00101 10001 11000 12345

bit parity của từng hàng 1 0 1* 1 0* 0* 0 1* 1* 0 6

Nhiễu tác Động vào Cột 4, làm Cho tất cả Các bit=0

TRƯỜNG VŨ

Company name

TRƯỜNG VŨ

được cột nào bị sai do đó phải yêu cầu máy

phát phát lại tất cả các cột

Kiểm tra khối:

Một cải tiến của kiểm tra chẵn lẻ là kiểm tra khối (Block Check Character, BCC) Bản tin được

viết thành khối và việc kiểm tra chẵn lẻ được

thực hiện theo cả 2 chiều dọc (Vertical

Redundancy Check, VRC) và ngang

(Longitudinal Redundancy Check, LRC)

Tập hợp các bit Ri (j = 1,… ,m) dùng kiểm tra chiều dọc

và tập hợp các bit Ci (i= 1,… ,n) dùng kiểm tra chiều ngang

(H 3.1) cho ta dạng của khối dữ liệu có thực hiện kiểm tra chẵn lẻ theo chiều ngang và dọc

char C1 C2 ………… Cn +1Cn

Bit 1 2 ……… Bit n parity

10110111 VRC

11010111

00111010 11110000 10001011

01011111

01111110 LCR

Company name

TRƯỜNG VŨ

Phương pháp kiểm ra khối cho phép phát hiện và sửa một lỗi vì xác định được vị trí của lỗi đó, chính

là giao điểm của hàng và cột có bit sai

Máy thu có khả năng phát hiên hai lỗi sai trên cùng một hàng hoặc một cột nhưng không xác định

được vị trí bit lỗi

Tóm lại, dùng kiểm tra chẵn lẻ cho phép phát hiện lỗi trong một số trường sử dụng mã CRC, mã này cho phép dò lỗi rất hiệu quả và hiệu suất trền cũng cao

CRC-32 Khi chương trình này được thi hành, các bit thông tin và CRC theo ký hiệu hệ thập lục phân sẽ

được hiển thị

Company name

TRƯỜNG VŨ

Thủ tục sử dụng trong việc mật mã khối được biểu diễn trong hình Những người làm công tác mật mã lấy một khối bit thông tin (như 8000 bit) và tạo ra các bit thêm Đầu ra của khối mã là dữ liệu gốc với 16 bit thêm Các bit thêm gọi là tổngkiểm tra hay là kiểm tra rườm rà chu kỳ(CRC).Khối mã có thể nhận ra lỗi nhưng không thể

sữa lỗi

Trong khối mã,một khối các bit thông tin được lấy và các bit thêm được tạo ra Những bit thêm được gọi tổng kiểm tra hay kiểm tra rườm rà chu kỳ Checksum hay

CRC được sử dụng cho việc nhận ra lỗi

Company name

TRƯỜNG VŨ

Việc nhận lỗi sử dụng CRC là rất đơn giản Ở bên

truyền, CRC được thêm vào các bit thông tin Khi việc nhận kết thúc, bên nhận tính toán CRC từ những bit

thông tin và nếu CRC tích hợp CRC nhận, vậy thì người nhận biết được những bit thông tin là đúng CRC-16 và CRC-32 là hai thuật toán tiêu chuẩn được sử dụng để tính chu kỳ kiểm tra dư thừa Các bit CRC bổ sung (16

và 32) được nối thêm vào các bit thông tin ở bên phát Tại phía thu, các CRC nhận được so sánh với ước tính Nếu kết hợp hai, các bit thông tin được coi là đã nhận được một cách chính xác Nếu hai không phù hợp, nó cho thấy rằng có những sai sót trong các bit thông tin

Company name

TRƯỜNG VŨ

3.2.2 Kiểm tra dư thừa theo chu kỳ

Để cải thiện hơn nửa việc kiểm tra lỗi người ta dùng

phương pháp kiểm tra dư thừa theo chu kỳ (Cyclic

Redundancy Check, CRC)

Nguyên tắc tạo mã CRC : Xét khung dữ liệu gồm k bit

và nếu ta dùng n bit cho khung kiểm tra FCS (Frame check sequence) thì khung thông tin kể cả dữ liệu kiểm tra gồm (k+n) bit sao cho (k+n) bit này chia đúng cho một số P có (n+1) bit chọn trước (dùng phép chia

Modulo-2) Ở máy thu khi nhận được khung dữ liệu, lại mang chia cho số P này và nếu phép chia đúng thì

khung dữ liệu không chứa lỗi

Company name

TRƯỜNG VŨ

 Cho M = 1010001101 (10 bit)

 P = 110101 (6 bit)

 Số phải tìm R (5 bit) cho khung FCS được xác định như sau :

 - Nhân M với 25 cho : 101000110100000

 - Thực hiện phép chia cho P

Thực hiện phép chia T/P ta thấy số dư = 0

Tĩm lại, để cĩ một khung FCS n bit , người ta phải

dùng một số P cĩ n+1 bit để tạo số R cĩ n bit dùng cho

khung FCS P được gọi là đa thức sinh (generator

polynomial), dạng của nĩ do các giao thức qui định,

tổng quát P phải cĩ bit đầu và bit cuối là bit 1

Company name

TRƯỜNG VŨ

3.2.2.3 Khả năng dò sai của mã CRC

Một lỗi xảy ra ở một vị trí nào đó trong khung dữ liệu làm đảo bit ở vị trí đó của khung, điều này tương đương với phép tính EX-OR bit đó và bit

Company name

TRƯỜNG VŨ

3.2.2.4 Mạch tạo mã CRC.

Mạch tạo mã CRC được thực hiện như sau:

- Thanh ghi dịch chứa n bit, bằng với chiều dài của

khung FCS

- Có nhiều nhất n cổng EX-OR

- Sự có mặt hay không của cổng EX-OR tương ứng với

sự có mặt của số hạng lũy thừa bậc n trong đa thức P(x) (Riêng bậc cao nhất (n) của đa thức không kể )

Company name

TẤN TỰU

3.2.3 Mã Hamming

các bit ấy được bố trí theo một cách là mỗi bỗ trí của nhóm các bit bị lỗi tạo nên một hình thái lỗi riêng biệt, thì chúng ta có thể xác định được những bit bị sai

Trong một thông điệp dài 7-bit, chúng ta có 7 khả

năng một bit có thể bị lỗi, như vậy, chỉ cần 3 bit kiểm tra (23 = 8) là chúng ta có thể, không những chỉ xác định được là lỗi trong truyền thông có xảy ra hay

không, mà còn có thể xác định được bit nào là bit bị lỗi

Nếu tổ hợp này bằng 0 chứng tỏ bản tin nhận đúng

Mã Hamming có thể được phát triển để dò ra hai bit sai và sửa được một bit lỗi

ký tự có xác suất xảy ra lớn và ngược lại

Thí dụ 1: Thiết lập mã Huffman cho các ký tự A,

B, C, D, E với tần số xuất hiện lần lượt là 0,25; 0,15; 0,10; 0,20; 0,30

A 0,25 B0,45 C E0,30

D

E A

0,55

B C

D

B C

E A

0

0 1

1

0

0 1

1

Company name

TẤN TỰU

3.3.2 Mã Run length

Mã Run length được tạo ra bằng cách quan sát chuỗi bit 0

(hoặc 1) liên tiếp và thay thế chiều dài chuỗi bit này bởi một số nhị phân Ở máy thu khi nhận được các số nhị phân sẽ thay

các số này bởi các bit 0 (1) đồng thời chèn các bit khác loại vào

Thí dụ ta phải tạo mã Run length cho chuỗi dữ liệu sau bằng

cách dùng số 4 bit thay cho số bit 0 liên tiếp:

Dòng dữ liệu 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0

91 bit

Số bit 0 liên tiếp 14 9 20 30 11

Run length (nhị phân) 1110 1001 0000 1111 0101 1111 1111

0000 0000 1011 40 bit

Run length (thập phân) 14 9 0 15 5 15 15 0 0 11

Company name

TẤN TỰU

3.3.3 Mã vi phân (Differential encoding)

Nguyên tắc của mã vi phân như sau: khung thứ nhất được phát đi đồng thời lưu ở bộ đệm của máy phát và thu Máy phát sẽ so sánh khung thứ hai với khung thứ nhất này, mã sự khác biệt và phát đi dưới dạng một

khung Máy thu khi nhận khung thứ hai, nhờ các mã chỉ

sự khác biệt mà so sánh với khung thứ nhất (đã lưu

trước đó) để tái tạo khung thứ hai, đồng thời nó lưu

khung thứ hai này trong bộ đệm và quá trình tiếp tục với các khung mới

Company name

TẤN TỰU

3.4.1 Mã Caesar (Caesar cipher)

Còn gọi là mã mẫu tự đơn (mono-alphabetic cipher)

Đây là loại mật mã có sớm nhất và đơn giản nhất

Người ta sẽ thay các ký tự của bản tin bằng các ký tự khác theo một qui luật nào đó, thí dụ bằng cách cộng

một số nguyên vào mã ASCII của các ký tự ta sẽ có một bản tin mật Thí dụ cộng 1 vào mã ASCII ta sẽ có ký tự

B thay cho A, C thay cho B Và nơi nhận sẽ giải mã bằng cách trừ 1 cho các mã nhận được trước khi tra

bảng mã ASCII

Company name

TẤN TỰU

3.4.2 Mã đa mẫu tự (Poly-alphabetic cipher)

Để tránh việc lặp lại các ký tự trong bản mật mã, người ta dùng loại mã đa mẫu tự, tương tự mã Caesar, mỗi ký tự cũng được thay bởi một ký tự khác, nhưng các ký tự giống nhau không phải

được thay bằng một ký tự duy nhất, mà sẽ được thay bằng các ký tự khác nhau tùy theo vị trí của

nó

Company name

TẤN TỰU

3.4.3 Mã chuyển vị (Transposition cipher)

Người ta sẽ sắp xếp lại thứ tự các ký tự của bản văn bằng cách lưu chúng trong một mãng 2

chiều m cột, m ký tự đầu tiên sẽ cho vào hàng thứ nhất, m ký tự kế tiếp cho vào hàng thứ hai,

và cứ thế tiếp tục cho hết bản tin, sau đó hoán đổi vị trí các cột theo thứ tự mới, giả sử p1,

p2 pm Sự hoán đổi có thể thực hiện một

cách ngẫu nhiên hoặc theo một qui luật định

trước Bản tin sẽ được truyền đi theo thứ tự từ p1, p2 đến pm

Company name

3.4.4 Mã DES (Data Encryption Standard)

DES chia bản tin ra thành từng khối 64 bit và dùng khóa

56 bit để thực hiện quá trình tạo mã rất phức tạp bao gồm

các kỹ thuật như chuyển vị, thay thế, toán tử EX-OR và vài

xử lý khác để tạo nên một bản mã 64 bit

Tiến trình thực hiên gồm:

Bước 1: Chuyển vị 64 bit dữ liệu và 56 bit khóa

Bước 2 gồm 16 lần thực hiện sự mã hóa tương tự nhau nhưng với các khóa khác nhau, dữ liệu ra của lần thực

hiện trước sẽ là dữ liệu vào của lần thực hiện sau

- Bước 3: Trộn 32 bit đầu và 32 bit cuối

- Bước 4: Thực hiện lần chuyển vị cuối cùng

Company name

TẤN TỰU

64 bit dữ liệu Chuyển vị

Company name

Tóm lại, giải thuật để có được một bản tin mật rất là phức tạp, nhưng như thế vẫn chưa chắc

đã bảo mật tuyệt đối được bản tin Ngoài ra,

việc qui ước với nhau cách tạo các khóa hoặc cách thông tin cho nhau về các khóa cũng phải được thực hiện sao cho bí mật phải được bảo đảm Vấn đề bảo mật còn rất nhiều điều phải nghiên cứu

Company name

TẤN VƯƠNG

4.Sự đồng bộ trong truyền dữ liệu

Về phương diện thực hiện sự đồng bộ giữa máy thu và phát trong một hệ thống thông tin hai chế độ truyền bất đồng bộ và đồng bộ có những điểm khác biệt :

từng ký tự một và sự đồng bộ được thực hiện cho từng ký tự này bởi các bit Start và Stop thêm vào trước và sau mỗi ký tự

nó là một khối và phát đi một lần cả khối đó, sự đồng bộ

được thực hiện bằng cách cho máy phát phát kèm theo tín hiệu dữ liệu các xung đồng hồ mà máy thu khi dò ra sẽ dùng

để đồng bộ tín hiệu ở máy thu

Company name

TẤN VƯƠNG

4.1 GIAO TIẾP GIỮA DTE VÀ DCE ĐỒNG BỘ

Trong chế độ truyền đồng bộ, máy thu phục hồi xung đồng hồ từ dòng dữ liệu nhận được Chuẩn giao tiếp RS-232 và RS-449 có các đường dành cho xung đồng

hồ liên lạc giữa các cặp thiết bị đầu cuối (DTE) và

modem (DCE)

Company name

TẤN VƯƠNG

KÝ HIỆU CHÂN TÊN KÝ

HIỆU CHÂN TÊN

TCLK

RCLK

ETCLK

15 17 24

Trans, clock (từ DCE) Receive, clock (DCE) Ext trans,clock (DTE)

ST RT TT

6 & 23

8 & 26 17&25

Send timing (DCE) Receive timing (DCE) Terminal timing (DTE)

Bảng mã các chân truyền đồng bộ củaRS-232 &RS- 449

Company name

TẤN VƯƠNG

DTE

ST RT

A SD

RD

RT RD

DTE

B SD

ST RT

B DCE

RT RD DCE

RD

ST

SD ST

SD A SD

Xung đồng hồ từ DCE theo DTE theo đườngng ST

Company name

DTE DTE

A SD

ST RT RD

SD ST RT RD

SD ST RT RD

SD TT RT RD

B

DCE

B DCE

Xung đồng hồ từ DTE theo đường ST, ở trạmB 2 đường ST (TT) và RT

nối chung

năm 1964 và được sử dụng rất rộng rãi trong các ứng

dụng điểm - điểm (poin - point) và nhiều điểm (multipoint) với các phương thức đơn công và bán song công Đó là giao thức truyền đồng bộ nhị phân (Binary Synchronous

Communication, BSC, đôi khi gọi là BISYNC) Giao thức

BSC được ISO lấy làm cơ sở để xây dựng giao thức

hướng ký tự chuẩn quốc tế với tên Basic Mode (dữ liệu

dùng mã EBCDIC thay cho mã ASCII và mã dò sai là

CRC thay cho BCC)

Company name

sử dụng có tên là Điều khiển liên kết dữ liệu

đồng bộ (Synchronous Data Link Control -

SDLC) và ISO lấy làm cơ sở để phát triển thành giao thức điều khiển liên kết dữ liệu mức cao

(High Level Data Link Control, HDLC)

theo các bộ mã ký tự khác nhau, vì vậy chỉ có

thể sử dụng với một bộ ký tự Để khắc phục các vấn đề này người ta dựng lược đồ truyền đồng

bộ định hướng bit

Company LOGO