為什么要檢查串行通信中的錯誤？
　　通過多個網(wǎng)絡(luò)通道傳輸數(shù)據(jù)可能會在通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的信息中產(chǎn)生錯誤。錯誤檢查是一種查找損壞數(shù)據(jù)并防止與之相關(guān)的一些問題的有效方法。有幾種不同的方法可以確定接收的數(shù)據(jù)是否已損壞。這些方法通常包括某種形式的冗余信息或在串行傳輸?shù)陌l(fā)送端和接收端完成的計算，以進行數(shù)據(jù)質(zhì)量分析。
　　通信中的錯誤通常是由于傳輸過程中的電噪聲干擾數(shù)據(jù)而導(dǎo)致的。電噪聲會在發(fā)送和接收單元之間傳輸數(shù)據(jù)時破壞數(shù)據(jù)。因此，噪聲會干擾二進制信號，翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)位，將 1 變成 0，將 0 變成 1?？梢允褂貌煌愋偷腻e誤檢測代碼來查找錯誤。這些檢測代碼的復(fù)雜程度各不相同，從非常簡單的奇偶校驗到更復(fù)雜的代碼，如循環(huán)冗余校驗 (CRC) 和其他錯誤檢測方法。
　　以太網(wǎng)串行通信
　　奇偶校驗位
　　奇偶校驗錯誤是錯誤檢測的簡單形式，它包括在傳輸數(shù)據(jù)末尾添加一個位以檢測錯誤。
　　奇偶校驗位通常位于給定的數(shù)據(jù)字節(jié)內(nèi)。因此，該字節(jié)由 7 位數(shù)據(jù)和一個奇偶校驗位（偶校驗或奇校驗）組成，用于檢查數(shù)據(jù)的狀態(tài)。奇偶校驗錯誤檢查只能用于檢測數(shù)據(jù)損壞，而不能糾正數(shù)據(jù)損壞。
　　奇偶校驗只有在錯誤數(shù)為奇數(shù)時才會起作用，因為偶數(shù)錯誤將抵消位總和奇偶校驗的任何變化。但這也許是可以接受的，因為在一個字節(jié)中，出現(xiàn)一個錯誤的可能性很低；出現(xiàn)兩個錯誤的可能性則要低得多。
　　可以執(zhí)行兩種不同的奇偶校驗，即偶校驗或奇校驗。僅對數(shù)據(jù)集中存在的 1 進行計數(shù)，校驗位本身也包含在校驗中。
　　例如，在偶校驗中，發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)由 1010101 0組成：該校驗位是字節(jié)末尾的一個0。在偶校驗中，字節(jié)中 1 的總數(shù)必須是偶數(shù)，數(shù)據(jù)才能通過接收端的校驗。在我們的示例中，有四個 1，因此一個校驗位是零，使得字節(jié)中 1 的總和等于 4，這是一個偶數(shù)。
　　如果使用奇校驗中的相同字節(jié)示例，則傳輸?shù)慕邮赵O(shè)備將斷定該字節(jié)已損壞。這是因為 1010101 0中的一位使字節(jié)中的 1 的數(shù)量為偶數(shù)，在奇校驗的情況下產(chǎn)生“假”。對于使用奇校驗的系統(tǒng)，相同的數(shù)據(jù) 1010101 應(yīng)該以1作為一位發(fā)送，使傳輸中的 1 的數(shù)量為奇數(shù)，或者在這種特定數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下為“真”。使用相同的數(shù)據(jù)，正確的奇校驗傳輸將如下所示 1010101 1。
　　電機驅(qū)動裝置
　　校驗和錯誤檢查比奇偶校驗更復(fù)雜，但其優(yōu)點是精度更高，漏檢錯誤的可能性更小。校驗和的工作原理是發(fā)送一個“校驗和”來伴隨發(fā)送的數(shù)據(jù)。
　　發(fā)送單元通過使用 1s 補碼算法將位相加來創(chuàng)建校驗和。在 1s 補碼算法中，只要有進位數(shù)字，就會將其添加到總和中，這意味著發(fā)送的數(shù)據(jù)序列的長度保持不變。
　　將所有數(shù)據(jù)相加得到一個和，然后對該和進行求反以生成校驗和。在布爾術(shù)語中，“求反”意味著所有 1 都變?yōu)?0，所有 0 都變?yōu)?1。
　　校驗和與接收器要接受的數(shù)據(jù)一起發(fā)送。然后，接收器獲取數(shù)據(jù)并對所有接收到的數(shù)據(jù)進行求和。然后將接收到的數(shù)據(jù)總和添加到校驗和中，并對的求和進行的補碼。如果數(shù)據(jù)中沒有錯誤，則結(jié)果總和的補碼將始終為 0。
　　校驗和示例
　　發(fā)送數(shù)據(jù) #1 = 11001001
　　發(fā)送數(shù)據(jù) #2 = 00010110
　　發(fā)送金額 = 11011111
　　校驗和 = 00100000
　　接收數(shù)據(jù) #1 = 11001001
　　接收數(shù)據(jù) #2 = 00010110
　　校驗和 = 00100000
　　收到的金額 = 11111111
　　接收總和補碼 = 00000000
　　在示例中，所有接收數(shù)據(jù)的補碼加上校驗和都為零，因此接收方可以得出結(jié)論，數(shù)據(jù)未受破壞。
　　網(wǎng)絡(luò)電纜
　　圖 3.所有網(wǎng)絡(luò)類型都容易受到感應(yīng)產(chǎn)生的干擾；問題是，我們?nèi)绾尾拍馨l(fā)現(xiàn)問題？圖片由Adob??e Stock提供
　　循環(huán)冗余校驗 (CRC)
　　循環(huán)冗余校驗 (CRC)是另一種錯誤檢測形式，它依靠多項式除法來檢查 1 和 0 的數(shù)量是否正確，以及它們的順序是否正確。本質(zhì)上，要檢查的數(shù)據(jù)被視為多項式方程，然后除以選定的除數(shù)，除數(shù)本身的值對于檢查的準確性和實用性很重要。
　　為了適應(yīng)校驗方法，必須將二進制信息轉(zhuǎn)換為多項式方程。為此，二進制數(shù)變?yōu)槎囗検奖磉_式中的系數(shù)，其長度與要除的代碼長度完全匹配。下面顯示了該過程的工作原理示例。多項式轉(zhuǎn)換很有用，因為它創(chuàng)建了一種除法方法，而無需在二進制數(shù)學(xué)中進位或借位，而減法則需要這樣做。這創(chuàng)建了用于 CRC 冗余校驗的 XOR 除法方法。
　　CRC 計算示例
　　我們假設(shè)二進制數(shù) 101101 為數(shù)據(jù)位串，并使用各個二進制位作為多項式的系數(shù)，用于多項式除法。它看起來是這樣的：
　　計算機利用數(shù)學(xué)系統(tǒng)中稱為線性代數(shù)的多項式除法的系數(shù)，這在計算算法中非常常見。
　　接下來，我們需要用另一個多項式或“密鑰”除以它；我們使用 1110。得到的密鑰看起來會像這樣：
　　接下來，進行除法并求余數(shù)。余數(shù)附加到數(shù)據(jù)中并用于冗余校驗。如果接收的數(shù)據(jù)除以密鑰，然后接收的余數(shù)和發(fā)送的余數(shù)之間的差為零，則數(shù)據(jù)沒有損壞。如果有余數(shù)，則數(shù)據(jù)已損壞。
　　發(fā)送方計算
　　使用我們之前假設(shè)的示例數(shù)據(jù)，發(fā)送的信息將按如下方式計算：
　　實際數(shù)據(jù)：101101
　　被除數(shù)： 101101000。該值由實際數(shù)據(jù)與末尾附加的 [(密鑰中的位數(shù)) - 1] 個 0組合而成。我們的密鑰（如下）包含 4 位，因此數(shù)據(jù)需要添加 [4-1] 或三個 0 才能進行計算。
　　除數(shù)（鍵）：1110
　　現(xiàn)在，可以進行計算來確定代碼字：
　　101101000 ÷ 1110 = 111101，使用異或除法，余數(shù)為 110。
　　因此要發(fā)送的編碼字將變成 101101110，因為余數(shù)放在編碼字的三個空格中。
　　因此以下內(nèi)容將被發(fā)送給接收者：
　　實際數(shù)據(jù)：101101
　　密鑰：1110
　　代碼字：101101110
　　接收方計算
　　然后，接收方將獲取該信息并用密鑰除以代碼字，這實際上與之前的過程相反。
　　余數(shù)應(yīng)該為零，并且實際數(shù)據(jù)是可信的，除非數(shù)據(jù)已被破壞，在這種情況下將出現(xiàn)非零余數(shù)。
　　101101110 ÷ 1110 = 111101，使用異或除法，余數(shù)為 0。