เทคน คการตรวจสอบความถ กต องของ ข อม ล. Error Detection and Correction

Transcription

1 เทคน คการตรวจสอบความถ กต องของ ข อม ล Error Detection and Correction

2 กล าวน า การร บส งข อม ลส งท เป นห วใจในการด าเน นการค อ ความถ กต องตรงก น ของข อม ล ซ งในว ธ การร บส งไม ว าจะเป นแบบแอนะล อกหร อแบบด จ ตอล ต าง ก ให ความส าค ญต อส งน เช นเด ยวก น แต ในการร บส งข อม ลแบบด จ ตอลจะม ข อด ในเร องของการตรวจสอบความถ กต องของข อม ล

3 ว ธ ท ใช ในการตรวจสอบความถ กต อง Parity Error Detection Data Correction Using LRC/VRC Cyclic Redundancy Check (CRC) Checksum Error Detection

4 Parity Error Detection เป นกระบวนการตรวจสอบความถ กต องท ใช ในว ธ การส งแบบไม เข า จ งหวะ(Asynchronous) โดยว ธ การท างานค อจะม บ ตข อม ลเพ มข นมาอ ก 1 บ ต ซ งจะเร ยกว า พาร ต บ ต(Parity Bit) เป นต วตรวจสอบ โดยจ าเป นต องม การตก ลองก นก อนจะท าการให จ านวนของลอจ ก 1 เม อรวมก นก บพาร ต บ ตแล วจะให จ านวนลอจ ก 1 เป นจ านวนค (Even) หร อจ านวนค (Odd)

5 ร ปแบบการท างานของ Even Parity Error Detection Parity Bit 0 MSB LSB Even Odd

6 ร ปแบบการท างานของ Odd Parity Error Detection Parity Bit 1 MSB LSB Even Odd

7 แบบฝ กห ดประกอบความเข าใจ ให น กศ กษาท าการค านวณหาค าพาร ต บ ตแบบลอจ ก 0 แบบจ านวนค (Even Parity Error Detection) พร อมแสดงว ธ ท า

8 ค าถามชวนค ด เม อม การส งข อม ลออกไปค อ แต เม อผ ร บได ร บข อม ล และม กระบวนการตรวจสอบโดยใช ว ธ Even Parity Error Detection น กศ กษาค ดว าผลล พธ ท ได จะเป นอย างไร ระบบการตรวจสอบจะสามารถท าได ถ กต องหร อไม เพราะเหต ใดพร อมให เหต ผลประกอบ

9 Data Correction Using LRC/VRC เป นเทคน คท ใช ร ปแบบผสมผสานแบบ 2 ม ต โดยน ากระบวนการ Even Parity Check Detection ในการหาค า Vertical Redundancy Check(VRC) เพ อ หาค าความถ กต องของแต กล มข อม ล จากน นน าข อม ลท งหมดมาท าการหาค า ความถ กต องด วยเทคน ค XOR เพ อให ได ค า Longitudinal Redundancy Check(LRC) เม อได ค าท งสองก น าไป LRC ท าการ XOR ก บค าท ท าการส งออก ไปถ าได ค าตอบเป น 0 ก แสดงว าข อม ลท ได ร บถ กต อง

10 ตารางความจร งของลอจ ก Excusive-OR (XOR) INPUT A INPUT B Result

11 ร ปแบบการท างานของ LRC/VRC ต วอย าง ให ท าการค านวณหาค า LRC/VCR พร อมท งตรวจสอบความถ กต องของ ค าตอบ เม อท าการส งข อม ล Help! ออกไป โดยข อม ลต วอ กษรจะตรงก บค าใน ตารางแอสก (ASCII Table)

12 Solution(1) แปลงข อม ลท ได แล วท าการหาค า VRC ด วยว ธ Even Parity Check ASCII VRC MSB LSB Code H e l p !

13 Solution(2) ใช เทคน ค XOR ก บกล มข อม ลท งหมดรวมท ง VRC บ ตด วย **เทคน ค ถ าจ านวนลอจ ก 1 ได เป นจ านวนค ผลล พธ ท ได ค อ 1 **

14 ASCII VRC MSB LSB Code H e l p ! LRC

15 ว ธ การตรวจค าตอบ ผลล พธ ท น าข อม ลท ท าการส งท งหมด มาท าการ XOR ก บค า LRC ผลล พธ ท ได จะต องได ลอจ ก 0 ท งหมด

16 ASCII VRC MSB LSB Code H e l p ! LRC Result

17 แบบฝ กห ดประกอบความเข าใจ ให ท าการค านวณหาค า LRC/VRC พร อมท งตรวจสอบความถ กต องของ ค าตอบ เม อท าการส งข อม ลด งต อไปน 1. Hello 2. Net 3. Work 4. Map 5. Pop ค า ASCII Code : H = 0x48 M = 0x4D N = 0x4E P = 0x50 W = 0x57 a = 0x41 e = 0x65 k = 0x6B l = 0x6C o = 0x6F p = 0x70 t = 0x74

18 CRC ว ธ การ Cyclic Redundancy Check(CRC) เป นว ธ การตรวจสอบท ได ร บ ความน ยมในการใช งานส าหร บการร บส งข อม ลแบบเข าจ งหวะ(Synchronous) ซ งได ร บการพ ฒนาโดย IBM ข นตอนการท างานค อ จะท าการสร างต วหาร (divisor)ข นมาตามจ านวนบ ตท ต องการ ต วอย างเช น CRC-16 จะใช จ านวนบ ตท เป นต วหารจ านวน 17 บ ต ส วน CRC-4 จะใช จ านวนบ ตท เป นต วหารจ านวน 5 บ ต และใช กระบวนการ XOR ในการหาผลล พธ ของค าตอบ

19 ข นตอนการท างานของ CRC ก าหนดค าต วหาร(divisor) ตามร ปแบบ CRC ท ใช ในการตรวจสอบโดยต องม จ านวนบ ตเพ มข นมาอ ก 1 บ ต ท าการเพ มลอจ ก 0 ท ายของล าด บข อม ลตามจ านวนบ ตท ตกลงตามร ปแบบ CRC น าค าข อม ลท เพ มลอจ ก ท าการ XOR ก บค าต วหาร(divisor) ผลล พธ ท ได เราจะ เร ยกว า ค า CRC character น าค า CRC character ท ได แทนค าลอจ ก 0 ท ใส ในตอนแรก เม อน าค าข อม ลท เพ มค า CRC character แล วก บการ XOR ก บค าต วหาร ถ า ผลล พธ ท ได เป นศ นย แสดงว าข อม ลท ส งม ความถ กต อง

20 ร ปแบบการท างานของ CRC ต วอย าง ให ท าการค านวณค า CRC โดยใช กระบวนการ CRC-4 โดยม ค าต วหาร (divisor) เท าก บ และม ค าข อม ลค อ จงแสดงว ธ การ ค านวณ พร อมท งตรวจสอบผลล พธ ท ได ว ธ การค านวณ ท าการเพ มลอจ ก 0 ตามจ านวนบ ตตามร ปแบบการตรวจสอบ(ในท น ค อ CRC-4) ค าต งต นของข อม ล

21 น าค าข อม ลท เพ มลอจ ก 0 มาท าการ XOR ก บ ค าต วหาร

22 เม อตามว ธ การข นต น จนกระท งเสร จส นจะได CRC Character = 1001 ด งน นข อม ลท ท าการส งจากเด ม ข อม ลใหม ค าต วหาร(divisor) จะเท าก บ 10011

23 แบบฝ กห ดประกอบความเข าใจ ให ท าการค านวณหาค า CRC-4 และม ค าต วหาร(divisor) พร อมท ง ตรวจสอบความถ กต องของค าตอบ เม อท าการส งข อม ลด งต อไปน

24 ค าถามชวนค ด ท าไมค าต วหาร(divisor) ต องใช จ านวนบ ตเพ มข น 1 บ ต เม อก าหนดค า CRC ท ก าหนด ต วอย างเช น CRC-4 ท าไมถ งใช ต วหาร(divisor)จ านวน 5 บ ต

25 Checksum Error Detection เป นว ธ การตรวจสอบข อผ ดพลาด ท น ยมเพ อตรวจสอบความตรงก นของ ข อม ล 2 ช ด ซ งม ข อด ในเร องความเร วในการตรวจสอบแต ว ธ น ก ไม สามารถ ร บประก นความถ กต องตรงก นได 100 เปอร เซ นต โดยม ว ธ การตรวจสอบได 2 แบบค อ 1.น าค าข อม ลท งหมดมาบวกก นแล วท าการต ดบ ตทด(Carry-Flag) ออกแล วน า ผลล พธ ท ได มาท าการทดสอบ 2.น าค าข อม ลท งหมดมาท าการ XOR ก นเพ อหาผลล พธ

26 ตารางสร ปการใช งานร ปแบบการตรวจจ บข อผ ดพลาด Error Method Summary Error Method Data Type Detection Corrections Number of Errors Detectable Parity Asynchronous Detection One per Character LRC/VRC Asynchronous Correction One per Message CRC Either Detection Unlimited Checksum Synchronous Correction Unlimited

27 ขนาดข อม ลเพ มเต ม(Overhead) ของแต ละว ธ Error Method Parity LRC/VCR CRC Checksum Overhead One bit per Character One bit per Character plus LRC Character CRC Bytes at end of Message Checksum Character at end of Message