計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)---ethernet幀發(fā)送過程模擬程序-工藝夾具(編輯修改稿)
2025-02-24 02:15 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 二進(jìn)制碼序列 (共 k+r 位 )，然后發(fā)送出去。在接收端，根據(jù)信息碼和 CRC 碼之間所遵循的規(guī)則進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定傳送中是否出錯(cuò)。這個(gè)規(guī)則在差錯(cuò)控制理論中稱為“生成多項(xiàng) 式” 。 (1)CRC 編碼的代數(shù)學(xué)原理 在代數(shù)編碼理論中，將一個(gè)碼組表示為一個(gè)多項(xiàng)式，碼組中的各碼元作為多項(xiàng)式的系數(shù)。 例如， 1100101 表示為 1x 6+1x5+0x 4+0x3+1x2+0x+1， 即 x6+x5+x2+1。 設(shè)編碼前的原始信息多項(xiàng)式為 P(x), P(x)的最高冪次加１等于 k；生成多項(xiàng)式為 G(x)， G(x)的最高冪次等于 r； CRC 多項(xiàng)式為 R(x)；編碼后的帶 CRC 的信息多項(xiàng)式為 T(x)。 發(fā)送編碼的方法是：將 P(x)乘以 x^r(即對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼序列左移 r位 )，再除以 G(x)，得余式即為 R(x)。 用公式可以表示為 T(x)=xrP(x)+R(x) 接收方解碼的方法是：將 T(x)除以 G(x)，如果余數(shù)為 0，則說明傳輸中無錯(cuò)誤發(fā)生，否則說明傳輸有誤。 舉例來說，設(shè)信息碼為 1100，生成多項(xiàng)式為 1011，即 P(x)=x179。+x178。,G(x)=x179。+x+1,則可以用以下方法計(jì)算 CRC 。 xrP(x) x3(x3+x2) x6+x5 x = = = (x3+x2+x) + G(x) x3+x+1 x3+x+1 x3+x+1 即 R(x)=x。注意到 G(x)最高冪次 r=3，得出 CRC 為 010。如果用豎式除法，計(jì)算過程為： 1110 1011/1100000 (1100 左移 3 位 ) 1011 1110 1011 1010 1011 0010 0000 010 因此， T(x)=(x6+x5)+(x)=x6+x5+x，即 1100000+010=1100010。 如果傳輸無誤，則 T(x) x6+x5+x G(x) x179。+x+1 無余式?？匆幌律厦娴呢Q式除法，如果被除數(shù)是 1100010，顯然在商第 3個(gè) 1時(shí)，就能除盡。 上述推算過程有助于我們理解 CRC 的概念。但如果直接編程來實(shí)現(xiàn)上面的算法，不僅繁瑣，而且效率也不高。實(shí)際上在工程中不會(huì)直接這樣去計(jì)算和驗(yàn)證CRC。 表一 標(biāo)準(zhǔn)的 CRC 名稱 生成多項(xiàng)式 簡(jiǎn)記式* 應(yīng)用舉例 CRC4 x4+x+1 ITU CRC12 x12+x11+x3+x+1 CRC16 x16+x12+x2+1 1005 IBM SDLC CRCITU** x16+x12+x5+1 1021 ISO HDLC, ITU , , x179。+178。+x PPPFCS CRC32 x32+x26+x23+...+x2+x+1 04C11DB7 ZIP, RAR, IEEE 802 LAN/FDDI, IEEE 1394, PPPFCS CRC32c x32+x28+x27+...+x8+x6+1 1EDC6F41 SCTP 該表中列出了一些標(biāo)準(zhǔn) CRC資料。 ① 生成多項(xiàng)式的最高冪次項(xiàng)系數(shù)是固定的 1，故在簡(jiǎn)記式中，將最高的 1統(tǒng)一去掉了，如 04C11DB7 實(shí)際上是 104C11DB7 。 ② 前稱 CRCCCITT。 ITU 的前身是 CCITT。 (2)CRC 的硬件電路實(shí)現(xiàn) 圖 2 給出了 CRC 運(yùn)算通用電路的方框圖。 g1 g2 gn2 gn LSB MSB b0 b1 b2 bn2 bn1 圖二 CRC 運(yùn)算通用電路方框圖 CRC 計(jì)算生成多項(xiàng)式 G(x)通常用 n 次多項(xiàng)式定義： G(x)=Xn+gn1Xn1+? giXi+?+g2X2+g1X+1,其中 gi為 0 或 1， i=1， 2，?， n1。通常 CRC計(jì)算可以用有 n個(gè)存儲(chǔ)器級(jí)的移位寄存器實(shí)現(xiàn)，如圖二所示。如果多項(xiàng)式的相應(yīng)項(xiàng)的系數(shù)為 1，那么相應(yīng)的存儲(chǔ)器級(jí)輸入端的模 2加法器是有分支的。根據(jù)應(yīng)用的不同，在系統(tǒng)開始工作前將所有的移位寄存器全部置“ 0”或“ 1” 。 在圖二中輸入端送入的是原始數(shù)據(jù)序列，移位寄存器各級(jí)的輸出 b0、 b ? 、bn bn1便是 CRC 碼字。其中 b0和 bn1分別代表最低有效位 (LSB)和最高有效位(MSB)。 (3)CRC 的基本實(shí)現(xiàn) + + + + + + + + + 數(shù)據(jù)輸入 以 CRC8(X8+X2+X1+1)為例 (如圖三所示 )，它由多個(gè)移位寄 存器和加法器組成。編碼、解碼前將個(gè)寄存器初始化為 0，輸入位作為最右邊異或操作的輸入之一。三個(gè)寄存器上的移位操作同時(shí)進(jìn)行，均為左移一位，左邊寄存器的最左一位作為三個(gè)異或操作的輸入之一。每次移位時(shí)，最右邊的寄存器內(nèi)容作為中間異或操作的輸入之一，中間的寄存器的內(nèi)容作為最左邊異或操作的輸入之一，各個(gè)異或操作的結(jié)果作為與它左邊那個(gè)寄存器的移入位。重復(fù)以上步驟，每輸入一個(gè)位就做一次移位操作，直到輸入了所有要計(jì)算的數(shù)據(jù)為止。這時(shí)，這個(gè)寄存器組中的數(shù)據(jù)就是 CRC8 的結(jié)果。圖三給出了 CRC 基本實(shí)現(xiàn)方法。 輸入 圖三 CRC 基本實(shí)現(xiàn) CRC 的工作原理是， CRC 在發(fā)送端編碼和接受端校驗(yàn)時(shí)，都可以利用事先約定的生成多項(xiàng)式 G(x)來得到， K 位要發(fā)送的信息位可對(duì)應(yīng)于一個(gè) (K1)次多項(xiàng)式K(x)， r為冗余位則對(duì)應(yīng)于一個(gè) (r1)次多項(xiàng)式 R(x)，有 r位冗余位組成的 n=k+r位碼字則對(duì)應(yīng)與一個(gè) (n1)次多項(xiàng)式 T(x)= Xr*K(x)+R(x)。 (4)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼的特點(diǎn) CRC 校驗(yàn)碼的檢測(cè)能力很強(qiáng)，不僅能檢查出離散錯(cuò)誤，還能檢查出突發(fā)錯(cuò)誤。CRC 校驗(yàn)碼具有以下檢錯(cuò)能力： ? CRC 檢驗(yàn)碼可檢測(cè)出所有單個(gè)錯(cuò)誤。 ? CRC 檢驗(yàn)碼可檢測(cè)出所有奇數(shù)位錯(cuò)誤。 ? CRC 檢驗(yàn)碼可檢測(cè)出所有雙位的錯(cuò)誤。 ? CRC 檢驗(yàn)碼可檢測(cè)出所有小于、等于校驗(yàn)位長(zhǎng)度的突發(fā)錯(cuò)誤。 ? CRC 檢驗(yàn)碼可以 [1 (1/2)k1]的概率檢測(cè)出長(zhǎng)度為 (K+1)位的突發(fā)錯(cuò)誤。 四、幀封裝的過程 填充幀頭部字段 要完成一次幀封裝的過程，首先要完成的就是幀頭部的裝入，這一過程非常XOR XOR 簡(jiǎn)單，只要將前導(dǎo)碼、定界符、目的地址、源地址、長(zhǎng)度字段的響應(yīng)數(shù)值按順序?qū)懭刖涂梢粤恕Ｆ渲校L(zhǎng)度字段的值即為要發(fā)送的數(shù)據(jù)的實(shí)際長(zhǎng)度。我們可以通過以下兩種方式來獲得長(zhǎng)度字段的值。 方法一 While(!()) //讀數(shù)據(jù)至緩沖區(qū) buf { (a)； buf[j]=a； //通過 j來記錄輸入數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度 j++； }
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