【计算机网络】数据链路层的差错控制 - 循环冗余校验（CRC）
文章目录
- 一、为什么引入循环冗余校验CRC - 数据链路层的差错控制机制
- 二、CRC的原理
- 参考链接
一、为什么引入循环冗余校验CRC - 数据链路层的差错控制机制
我们都知道，物理层在链路上传输位流（0，1比特）。但是，现实的通信链路都不会是理想的。这就是说，比特在传输的过程中（由于有噪音等）可能会产生差错：1可能会变成0，0可能会变成1，这就叫做比特差错。
因此，为了保证数据传输的可靠性，数据链路层会对物理层（只负责传输，不做任何改动的传输机器）传输过来的数据进行差错检测（数据链路层的职责之一：差错控制）。增加数据可靠性，将物理层传输过来的数据无差错地传递给上层（网络层）。
目前在数据链路层广泛使用了 循环冗余检测CRC 的比特差错检测技术。
二、CRC的原理
CRC运算实际上就是在数据长为 k 的后面添加供差错检测用的 n 位冗余码，然后构成帧 k+n 位发送出去。
首先来介绍几个概念：
- 模2运算：实际上是按位异或运算，即相同为0，相异为1，也就是不考虑进位、借位的二进制加减运算。如：1111+1010 = 0101
- FCS：其实就是冗余码，帧检验序列(Frame Check Sequence)
- 生成多项式：其实就是除数，比如下面将要用到的除数 p = 1101
比如我们需要传的数据为101001，用 k 记录一共有多少位，即 k=6 。然后 CRC 运算需要把待传的数据的末尾加上用于检测的 n 位冗余码，可以简单的理解为在数据后面加上 n 个 0。假设 n=3 , 这样循环冗余检验的被除数101001000就得到了。除数是通信双方商定好的，现在一般使用的方式是用多项式来表示除数，比如P(x)=x3+x2+1，就得到除数 P=1101。现在就可以开始进行检验了，注意除数 P 的位数等于 n+1。运算的方法和除法类似，只是相减变成了异或而已。经过运算，得到了余数为 001，它被称为帧检验序列 FCS。截至现在做的一切的运算，都只是在发送端进行的。为了检验帧是否无比特差错接收了，是在接收端检验的。计算出的帧检验序列 FCS 会附加在帧的尾部一起发送。
接收端接收到后，会把 FCS 取出，添加到数据部分的末尾，得到除数 101001001，再次和除数 P=1101 相除，如果得到的余数等于 0，那么就证明此次传输是无比特错误传输的，就接受。如果余数不等于 0，那就证明这个帧有差错，就丢弃。无比特传输和可靠传输有很大的不同，比如发送端发送了 5 个帧，但是接收端只接收到了 3 个帧，此时进行循环冗余检验时，收到的 3 个帧检验合格了，这并不代表此次传输时无差错的，相反，是出了差错的，只是循环冗余检测不出来而已。
CRC是一种检错方法，而 FCS 是添加在数据后面的冗余码，两者的概念完全不同。
参考链接
- 循环冗余检验CRC原理
- 循环冗余检验
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