Bảo toàn dữ liệu

1. Vấn ₫ề bảo toàn dữ liệu 2. Phương pháp bit chẵn lẻ 3. Bit chẵn lẻ hai chiều 4. Mã vòng (CRC) 5. Nhồi bit

4.4 Bao toàn (lữ liêu

1/20/2006

1.4 Bao toàn (lữ liêu

Vấn đê bảo toàn dữ liệu

Phương pháp bit chăn lẻ

Bit chăn lẻ hai chiêu

Ma vong (CRC)

Nhôi bit

1 Wa ê 2 ` ow li na

| |

" Phân loại lôi

— Lôi phát hiện được, không sửa được

— Lôi phát hiện được nhưng sửa được, và

— Lôi không phát hiện được

= Giai phap

— Giai phap phan cung

— Giải pháp phân mmêm (xử lý øiao thức) => Bảo toàn dữ

liệu

Phát hiện lôi là vấn đề quan trong hang dau!

Nguyên lý cơ bản: Bổ sung thông tin dự trữ

(redundancy) phục vụ kiểm soát lỗi

= Chiéu dai thong tin kiểm soát lỗi?

— Dai hay ngan thi tot?

— Ti 1lé so voi luong thong tin ban dau?

“" Thuật toán xác định thông tin kiểm soát lỗi?

“" biện pháp kiểm soát lỗi liên quan tới tính năng kỹ

thuật nào 2

— Do tin cay

— Hiệu suất sử dụng đường truyên

— Tính đơn giản

— Tính thời øian thực

Mot SO Khali niem ten quan

= Ti lé bit loi p la thuoc do dac triumng cho do nhiéu cua

kênh truyên dân, được tính bằng tỉ lệ øiữa số bit bị lỗi

trên tổng số bit được truyền đi

=_ Tỉ lệ lôi còn lại R là thông số đặc trưng cho độ tin cậy dữ

liệu của một hệ thống truyên thông, sau khi đã thực

hiện các biện pháp bảo toàn (kể cả truyền lại trong

trường hợp phát hiện ra lôi)

«= Thoi gian trung bình gøiữa hai lân 160i T,,,, MTBF = Mean

Time Between Failures): Ty; 37 = n/(v*R)

Ví dụ: Một bức điện có chiêu dài n = 100 bit được truyên liên tục với tốc độ 120O bit/s

10° 1 ngay 10°!° 26 nam

101 260 000 năm

Khoảng cách Hammming: thông số đặc trưng cho độ bên vững

cua mot ma dwt liêu

— Chính là khả năng phát hiện lôi của một phương pháp bảo toàn

dữ liệu

— HD có giá trị bằng số lượng bit lỗi tối thiểu mà không đảm bảo

chắc chăn phát hiện được trong một bức điện Nếu tronø một

bức điện chỉ có thể phát hiện một cách chắc chắn k bit bị lỗi,

thi HD = k+1

Hiệu suất sử dụng đường truyên

E=m(l1-p)n/n

m - Số lượng bit dữ liệu trong moi btrc dién

mn - Chiêu dài bức điện

p - T1lé bit loi

Vi du I:

m = 8 bit

n = 11 bit (1 bit dau + 8 bit dt liéu + 1 bit chăn lé+ 1 bit cuối)

p =10-3

Hiéu suat truyén dt liéu E = 0,72

2 Bit chan le (parity bit}

= Vi du dung parity chan:

Day bit nguyén ban: 1001101

Day bit gui di: 10011010

Gia sunhan duoc 10111010 => Loi phát hiện được

Gia sunhan duoc 11111010 => Loi khong phat hién duoc

= Hai kiéu parity:

— Parity chan: Tong so bit 1 trong buc dién cudi cung phai

chan

— Parity lẻ: Tổng số bit 1 trongø bức điện cuối cùng phải lẻ

= Khoang cach Hamming: 2

Wi du: Khung UART

= UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) duoc

su dung kha rong rai

~

3 BI | n i _ nN ni In Kin i)

D 0 0 0 1 0 0

Truong hop xay ra 110i

Truong hop xảy ra 3 lôi

D 0 0 1 0 0

¡_ Ma vong (CRC)

" CRC (Cuclic Redundancu CheckK): thông tin kiểm lỗi (ở

đây được goi la checksum) phai duoc tinh bang mot

thuật toán thích hợp, trong do gia tri moi bit cua

thong tin nguon déu duoc tham gia nhiéu lan vao qua

trinh tinh toan

= CRC duoc su dung rong rai trong da so cac hé thong

truyén thong CN

" CRC còn được gọi là phương pháp đa thức, bởi nó sử

dụng phép chia đa thức (nhị phân)

=" Đa thức nhị phân: các hệ số là O hoac 1, vi du

— G=x7+x6+ x5 + (Ox4 + Ox3) + x2 + (Ox1) + 1

— Viét gon lai thành một dãy bit G = {11100101}

" Phép chia đa thức nhị phân được qui về các phép so

sánh, sao chép và XORE (hay trừ không có nhớ)

1-1=0O

O-Q=0

1-O=1

O-l=1]

Gj v mm Ji

4.4

Hai bên qui ước một “đa thức phát” G bậc n, ví dụ

xö+x+] tương ứng với dãy bit {101 1}

Day bit mang thong tin nguon I duoc thém vao n bit O

và coi như một đa thức nhị phân P

— Vi du thong tin nguon la {110101} => {110101000}

Lay P chia cho G

Phân dư RE (lấy n chữ số) của phép chia được thay thế

vào chỗ của n chữ O bổ sung trong P, tức là ta có D = P

+ R R duoc goi la checksum va D chinh la day bit duoc sui di thay cho I

Gia su day bit nhan duoc la D' khong chia hét cho G

=> birc dién chac chan bi loi Néu D' chia hét cho G,

thì xác suất rất cao là bức điện nhận được khong co

lõi

= Thong tin can truyên I = 110101, da thirc G = 1011 (tuwc x38 + x + 1)

= Thém 3 bit O vao thong tin nguon I, ta co P = 110101000

= Chia da thuc P:G

110101000 1011

-1011 111101

01100

-1011

O1111

-1011

01000

1011

001100

1011

0111 Phần dư R

= Gia su dt liệu nhận được là D'= 110101111

= Chia da thtrc D': G 110101111 : 1011 = 111101

Phan du 0000 -> Xác suất rất cao là không có lôi

= Nguyén tac thuc hién:

— Bén gui: Néu trong dt liéu co n bits 1 đứng liên nhau

thi thém mot bit O vao ngay sau do Nhu vay trong day bit được chuyển đi không thể xuất hiện n+1 bits 1 di lién

nhau

— Bên nhận: Nếu phát hiện thấy n bits 1 liên nhau mà bit

tiếp theo là O thì được tách ra, còn nếu là bit 1 thi dt liệu chắc chăn bị lỗi

= Vi du voi n = 5 (nhu o CAN-Bus):

— Thong tin gui di D = 01111101

— Néu thong tin nhan duoc D' = 01111101, bén nhan co

thể coi xác suất cao không có lỗi

— Nếu thông tin nhận được D' = 11111101, qua mau bit

đặc biệt bên nhận sẽ phát hiện ra lôi

Sự | hoi | DT hie | DT | 2

| ` lụ lệ

mạ

Ví dụ dãy bit ban đâu 101011000 1011010 parity

= Ap dung CRC

Checksum

= Phan chia thanh tung byte

10101100 11011010 01001101

= Bo sung bit chan lé va cac bit dau, bit cudi

10101100 nem 01011010 ˆ 01001101

parity