Zuverlässige Datenübertragung stellt sicher, dass Daten, die von einer Quelle an ein Ziel gesendet werden, vollständig, genau und in der richtigen Reihenfolge eintreffen. Mehrere Prinzipien untermauern diesen Prozess:
1. Fehlererkennung: Das ist entscheidend. Das System muss in der Lage sein, Fehler zu erkennen, die während der Übertragung eingeführt wurden, z. B. Bitflips aufgrund von Rauschen oder Paketverlust. Gemeinsame Techniken umfassen:
* Prüfsummen: Eine einfache Berechnung, die an den Daten durchgeführt wurde; Der Empfänger berechnet neu und vergleicht. Diskrepanzen zeigen einen Fehler an.
* cyclische Redundanzprüfungen (CRC): Eine ausgefeiltere Prüfsumme, die stärkere Fehlererkennungsfunktionen bietet.
* Hash -Funktionen (z. B. Md5, SHA): Wird zur Überprüfung der Datenintegrität verwendet, um sicherzustellen, dass die Daten nicht manipuliert wurden.
2. Fehlerkorrektur: Während die Fehlererkennung das Vorhandensein von Fehlern identifiziert, versucht die Fehlerkorrektur, sie zu beheben. Dies ist oft komplexer und ressourcenintensiver als die Erkennung allein. Techniken umfassen:
* Forward Fehlerkorrektur (FEC): Fügt der Nachricht redundante Daten hinzu, sodass der Empfänger die Originaldaten rekonstruieren kann, auch wenn einige Teile verloren gehen oder beschädigt sind. Beispiele sind Reed-Solomon-Codes.
* Automatische Wiederholungsanforderung (ARQ): Der Empfänger fordert die Umtragung verlorener oder beschädigter Daten an. Dies ist eine gemeinsame Methode in Datennetzwerken.
3. Sequenzierung: Um die Reihenfolge der Daten aufrechtzuerhalten, insbesondere in Szenarien mit Paketverlust oder neuem Anordnen, ist ein Sequenzierungsmechanismus von entscheidender Bedeutung. Dies beinhaltet typischerweise:
* Sequenznummern: Jedem Datenpaket wird eine eindeutige Sequenznummer zugewiesen, mit der der Empfänger die Daten in der richtigen Reihenfolge wieder zusammenbauen kann.
4. Anerkennung (ACKs): Der Empfänger sendet Bestätigungen, um den Erhalt von Datenpaketen zu bestätigen. Auf diese Weise kann der Absender wissen, ob Daten erfolgreich empfangen wurden und unnötige Wiedervermissionungen oder Datenverluste vermeiden. Unterschiedliche ARQ-Protokolle verwenden ACKs unterschiedlich (z. B. Go-Back-N ARQ, Selektive Wiederholungs-ARQ).
5. Wiederholungen: Wenn ein ACK nicht innerhalb eines Zeitüberschreitungszeitraums empfangen wird oder wenn ein Fehler festgestellt wird, übermittelt der Absender die betroffenen Daten. Dies gewährleistet die Datenintegrität auch in lauten oder unzuverlässigen Kanälen.
6. Durchflussregelung: Dies verhindert, dass der Absender den Empfänger mit Daten schneller überwältigt, als er verarbeiten kann. Techniken umfassen:
* Schiebfenster: Der Empfänger weist ein "Fenster" von Sequenznummern zu, das er empfangen kann. Der Absender sendet nur Daten in diesem Fenster.
* Kreditbasis-Flussregelung: Der Empfänger teilt dem Absender mit, wie viel Daten er akzeptieren kann.
7. Überlastungskontrolle: Dadurch verwaltet die Menge der Daten, die über ein Netzwerk gesendet werden, um eine Überlastung zu verhindern und bei mehreren Benutzern eine faire Ressourcenzuweisung zu gewährleisten. Algorithmen wie die Überlastung von TCP und der langsame Start sind Beispiele.
Diese einzeln oder in Kombination implementierten Prinzipien sind für den Aufbau zuverlässiger Datenübertragungssysteme von wesentlicher Bedeutung. Die spezifischen Techniken hängen von den Anforderungen der Anwendung, den Merkmalen des Kommunikationskanals und den verfügbaren Ressourcen ab. Beispielsweise können Echtzeitanwendungen eine geringe Latenz vor der perfekten Zuverlässigkeit priorisieren, während die Datenarchivierung möglicherweise die perfekte Datenintegrität vor allem betonen kann.
