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网络中的通信基于TCP和UDP两个通信协议, 这大家都知道的, 什么TCP的三次握手等等, 面试经常被问到. 三次握手是为了保证连接的正确建立. 但是, 在通信的时候, 你如何保证你的消息正确送达了呢? 有人说了, 有收到请求的响应包. 但我说的不是这个,
比如说, 你发送了一个数字1, 你如何保证接受方收到的数字也是1呢? 毕竟, 在网络中环境如此复杂, 就算是物理上也不能保证数据一定是不变的啊. 比如有一个机房在上海, 你在北京访问, 那数据是要途径一千多公里的, 在这个传输的过程中会受到各种干扰, 很难保证数据不会失真.
这个时候, 纠错码出现了. 简单介绍一下, 其中所有有关数学的内容的去掉了, 毕竟太高深, 咱也不懂.
因为计算机传输中只存在0和1, 所以可以简单将其类比为数字.
想象一个场景, 你需要将一组数字发送给B, 在发送的过程中, 每个数字都有20%的概率变成其他数字(途中收到干扰导致失真). 你们应该如何保证接收到的数字与发送的数字一致呢?
假定这组数字是: 123456789
根据概率论, 每个数字20%的概率会错乱, 也就是有80%是正确的. 那只要样本足够多, 那出现次数最多的就是正确的.
比如, 发送了5次, 收到的内容是:
将每一位单独拿出来, 找到出现次数最多的数字就是正确的数字.
但是, 这样不能保证完全正确, 毕竟是概率事件, 需要通过增大样本数量来增加准确率. 只要传输的次数足够多, 就能够将错误的概率降低到足够小.
很好, 这样确实能解决问题. 但是, 如果只是通信间传输几k的数据还好, 如果下载一个1G的电影, 为了纠错, 需要你耗费10G的流量下载10遍, 你能接受么?
方案一被pass了. 既然多次传输不行, 又该如何是好呢? 单次传输的话, 仅仅依靠消息本身是肯定无法保证可靠的.
换个角度想一下, 既然每个数字的出错概率是20%, 那么如果将1个数字映射到4个数字上面, 整体出错的概率就下降了. 为了方便理解, 使用英文来表示映射关系, 即1(one), 2(two)...
如果你收到了一个数字345, 告诉你其中可能存在错误, 你是无法知道它原本的数字是什么的. 但如果你收到的是 ofe, 你应该能够很快想到它是 one, 并将其还原.
这个时候, 假设你收到的数据是这样的: one tno shree four fiae . 你应该能够很快将其还原为: 12345 . 只需要检查每个单词, 若是有效的直接转换, 若是无效的则转换为最接近的单词.
当然, 计算机在传输过程中是无法传输英文的, 所以将数字映射到另一个较长的数字(编码)上去. 这个编码就是 汉明代码. 如下:
将每一个4位都转换为7位. 这种方案存在匹配后的值是一个较接近的错误的值么? 据说不会, 涉及到数学领域, 没太懂.
至此, 其实纠错的任务已经接近完成了. 通过数据的冗余, 已经可以将出错的概率降低到很小了.
能否使用更少的数据来进行纠错呢? 下面介绍的就是了, 一种称为校验和的手段. 这种方法仅仅用来校验数据是否出错, 但不会对数据进行修复.
比如你需要传输的数字是: 4567.
在后边添加一位数字作为校验数字, 校验数字的生成规则是四个数字的和取个位数. 即: 4+5+6+7=22, 校验数字为 2.
当接到45672 这个数字时, 只需要进行简单的计算, 就可以知道数据是否正确. 其中任何一个数字出错, 结果都不会是2. 但是, 如果有两个数字出错呢? 你收到的数字是: 44772. 你通过计算发现校验数字是2. 嘿嘿.
也就是说, 一个校验数字只能保证一位出错的情况, 这时通过添加校验数字, 通过另外一个生成规则再生成一个校验数字添加到后边(这里不能使用同一个生成规则), 就可以处理两位出错的情况了. 但是三位出错呢? 为了保证完全校验, 就需要添加更多位数的校验数字.
但是如果是一个100mb的文件, 总不能用于校验的大小也是100mb吧. 勿慌, 只需要一个100位的数字进行校验. 这里又涉及数学领域了, 其出错的概率微乎其微, 几乎可以忽略.
还记得在各个官网下载文件的时候附送的MD5校验码吗? 没错, 就是它了. 可以校验文件在传输过程中是否被损坏或是否被篡改.
上面是添加校验数字的方案只能够检测数据是否出错, 而不能够对出错的数据进行修复. 现在将校验数字的思想改进一下, 使其可以对错误数据进行修复.
假设我们发送的数字是: 12341234123412134
将其每4位分开, 并分别计算其行和列的校验和. 如下图:
然后, 将其铺开进行传输: 123401234012340123404826
假如, 接收到的数据中有一位出错了, 数据变成了下面这种:
你通过计算, 发现第二行和第三列出现问题, 很快就可以定位到数字5. 计算第三列校验和: 3+5+3+3=14, 个位为4. 将5-2, 得到预测的原始数字3. 然后在计算第二行的校验和是否为0. 完成纠错. 最后将纠正后的正确的数字从中取出来. 得到原始的数据: 1234123412341234.
这种纠错方式被称为: 二维奇偶校验码.
计算机硬盘, 网络通信等都有着纠错码的身影, 它保证了数据的传输可靠. 在TCP的每个包中都存在校验和内容, 若校验出错, 则包会被直接丢弃.
简单说一下...
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原文地址：https://www.cnblogs.com/hujingnb/p/12862985.html
