Detecção e Correcção de Erros Instituto Superior de Engenharia do Porto. 2003/2004 Redes de Computadores I Filipe Costa

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1 Deecção e Correcção de Erros Insiuo Superior de Engenharia do Poro 2003/2004 Redes de Compuadores I Filipe Cosa

2 Deecção de Erros Nas linhas de comunicação menos consisenes, a probabilidade de exisirem erros é acenuada, principalmene devido ao ruído, que pode ser causado por inerferências nos cabos ou aparelhos inermédios pouco sensíveis ou que não esejam a reransmiir bem o sinal por qualquer ouro moivo. Poso ese problema, exisia a necessidade de implemenar um mecanismo de deecção e possível reparação de erros para que a informação danificada não fosse raada no desino como informação sem erros. Caso um erro não fosse deecado poderia razer implicações para o uilizador que caso ivesse pedido um ficheiro de dados, esse eria ficado danificado e eria de ser pedido novamene na oalidade. Para ransferências de vídeo não seria ão grave pois o erro causado iria ser impercepível. Sop & Wai ARQ Como primeira implemenação surgiu o méodo Sop & Wai com ARQ ("Auomaic Repea Reques") que consise na ransmissão do pacoe para o recepor e no final o recepor envia um ACK (Acknowledge) ou um NAK (Negaive Acknowledge) que correspondem respecivamene a uma recepção com sucesso ou não. Se a recepção não eve sucesso o emissor raa de reenviar o pacoe de novo. NAK Pacoe Reenvio do Pacoe Inicio de ransmissão do pacoe Araso de propagação normalizado (a), inicio de recepção do pacoe Fim de ransmissão do pacoe, verificação de erros no recepor e envio de NAK Chegada do NAK, inicio de reransmissão do pacoe Araso de propagação normalizado (a), inicio de recepção do pacoe ACK Fim de ransmissão do pacoe, verificação do pacoe sem erros no recepor e envio de ACK Chegada do ACK, envio do pacoe concluído Tempo oal nese caso 2 * ( TpropTR + TransmTR + TpropNAK + TverifERR ) Ese processo revela-se eficaz mas muio pouco eficiene pois o empo de envio, se não exisirem erros, em um empo de propagação duas vezes maior, em relação a não exisir ese conrolo, o que em linhas lenas corresponde a uma diminuição muio grande de rendimeno e por sua vez da velocidade. No caso de haver erro no envio de um pacoe, o empo de envio é o dobro do que se não houvesse erro, o que é saisfaório. A relação enre odos os empos de envio, propagação e de ACK são dados pela seguine fórmula que demonsra a eficiência dese mecanismo: 2

3 Transm Nr *( Transm + 2 * Tprop) Dividindo udo por Transm e subsiuindo Tprop Transm a Obém-se 1 Nr *(1 + 2a) Ou 1 P 1+ 2a Sendo: Nr o numero de reransmissões médias por pacoe na linha, P a probabilidade de um pacoe er erro, a eficiência da linha, Transm o empo de ransmissão de rama e Tprop o empo de propagação da informação na linha Para resolverem o problema do araso de propagação afecar muio o envio de pacoes poderia-se ornar os pacoes maiores, o que raria como beneficio, o araso de propagação do ACK não influenciar o empo oal e ornando a eficiência basane maior. No enano exisiriam dois grandes problemas nesa écnica: a probabilidade de haver erros em pacoes aumenaria proporcionalmene ao amanho do pacoe, em caso de erro o reenvio do pacoe iria ser muio mais demorado, e o cliene iria ocupar muio empo de servidor o que iria causar empos de espera elevados quando ouras máquinas quisessem aceder ao servidor. Esa écnica ornou-se assim pouco apropriada. 3

4 Janela Deslizane WARQ Para a resolução do problema de baixa eficiência do sop & wai desenvolveu-se uma oura écnica que consise no envio de vários pacoes seguidos e da recepção ao mesmo empo dos ACK enquano o envio esá a ser esabelecido. Nesa écnica a linha erá de ser forçosamene Full-Duplex pois senão não exise possibilidade de ransmissão e recepção ao mesmo empo. Pacoe 0 ACK0 ACK1 Ese ipo de envio exige que o empo que o numero de pacoes enviados em sequencia (W) leva a chegar seja maior do que a chegada do primeiro ACK ao ransmissor porque senão iriam exisir perdas de eficiência. Como mecanismos WARQ exisem: Tipo Caracerisicas Sem erros (NR1) Eficiência Com erros (NR>1) go-backany Envia de novo o pacoe danificado e odos os pacoes enviados depois dese. W 1+ 2a W Nr *(1 + 2a) selecive repea Envia apenas e só o pacoe que esá danificado. Se W>1+2a a eficiência é de 100% W>1+2a W (1 p) (1 + 2a)(1 + 2ap) W<1+2a W (1 p) (1 + 2a)(1 p + Wp) Legenda: W Numero de pacoes seguidos enviados p Probabilidade de exisirem erros nos pacoes a Araso de propagação normalizado 4

5 go-back-any selecive repea Pacoe 0 Pacoe 0 ACK0 ACK0 NAK1 NAK1 ACK1 ACK1 Apesar do selecive repea ser mais eficiene, uma vez que só reenvia os pacoes com erros, em vários problemas de implemenação pelo faco da reransmissão do pacoe não ser feia pela ordem naural. Verificação e Correcção de Erros Para a verificação de erros nos casos aneriores erá de haver um mecanismo que verifique se o pacoe esá ou não com erro e se possível corrigi-lo. Para essa verificação exisem dois méodos. Verificação de Paridade Nese processo é feia uma verificação bi a bi de odos os elemenos do pacoe e é dado um resulado num bi ou cadeia de bis que poderá ser par ou impar, mosrando se o pacoe esá ou não danificado. Exemplo: Bye \ Bi LRC VRC São somados odos os bis do pacoe e se der um número par é aribuído 0 ao bi de paridade senão é dado 1. A mesma coisa poderá ser feia por linha ou coluna ornando a recuperação possível. Aravés do bi de paridade 1 é possível deerminar se houve algum erro na ransmissão do pacoe de 4 Byes. Ese processo pode ser vulnerável se houver mais do que um erro, permiindo assim que ese passe aé ao desino sem ser idenificado. 5

6 Poderão ser feios eses por cadeia de Bis ou Byes respecivamene VRC ( Verical Redundancy Check ) e LRC ( Longiudinal Redundancy Check ) o que permie a reconsrução de 1 bye ou cadeia verical no caso de erro. Ese ipo de verificação foi usado em ligações de rede e hoje em dia é ambém uilizado por ficheiros.par muio uilizados para ransferências de ficheiros em newsgroups que permiem aos uilizadores recuperar e verificar ficheiros da mesma maneira que foi descrio em cima. Verificação por CRC O CRC ( Cyclic Redundancy Check ) não uiliza bis de paridade, mas sim frames, que ransporam uma sequência de bis conhecida por FCS ( Frame Check Sequence ). O FCS é calculado pelo emissor de al modo que quando concaenado aos bis de dados, o resulado final seja divisível por um número pré deerminado. Exisem vários méodos de calcular o FCS, mas na práica pode ser implemenado em hardware com circuios que efecuam o shif de bis e operações lógicas simples. 6