Ποιες είναι οι αρχές της αξιόπιστης μεταφοράς δεδομένων;

Η αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων εξασφαλίζει ότι τα δεδομένα που αποστέλλονται από πηγή σε προορισμό φτάνουν πλήρως, με ακρίβεια και με τη σωστή σειρά. Αρκετές αρχές υποστηρίζουν αυτήν τη διαδικασία:

1. Ανίχνευση σφαλμάτων: Αυτό είναι κρίσιμο. Το σύστημα πρέπει να είναι σε θέση να ανιχνεύει σφάλματα που εισάγονται κατά τη διάρκεια της μετάδοσης, όπως τα bit flips λόγω απώλειας θορύβου ή πακέτων. Οι κοινές τεχνικές περιλαμβάνουν:

* checksums: Ένας απλός υπολογισμός που εκτελείται στα δεδομένα. Ο δέκτης εκ νέου υπολογίζει και συγκρίνεται. Οι αποκλίσεις υποδεικνύουν ένα σφάλμα.

* Έλεγχοι κυκλικών πλεονασμάτων (CRC): Ένα πιο εξελιγμένο checksum που παρέχει ισχυρότερες δυνατότητες ανίχνευσης σφαλμάτων.

* Λειτουργίες κατακερματισμού (π.χ., MD5, SHA): Χρησιμοποιείται για την επαλήθευση της ακεραιότητας δεδομένων, εξασφαλίζοντας ότι τα δεδομένα δεν έχουν παραβιαστεί.

2. Διόρθωση σφάλματος: Ενώ η ανίχνευση σφαλμάτων προσδιορίζει την παρουσία σφαλμάτων, η διόρθωση σφάλματος προσπαθεί να τα διορθώσει. Αυτό είναι συχνά πιο περίπλοκο και έντονο από την ανίχνευση μόνο. Οι τεχνικές περιλαμβάνουν:

* Διόρθωση σφάλματος προς τα εμπρός (FEC): Προσθέτει περιττά δεδομένα στο μήνυμα που επιτρέπει στον δέκτη να ανακατασκευάσει τα αρχικά δεδομένα, ακόμη και αν ορισμένα μέρη χάνονται ή καταστραφούν. Παραδείγματα περιλαμβάνουν κωδικούς Reed-Solomon.

* Αυτόματη επανάληψη αίτημα (ARQ): Ο δέκτης ζητά την αναμετάδοση των χαμένων ή αλλοιωμένων δεδομένων. Αυτή είναι μια κοινή μέθοδος στα δίκτυα δεδομένων.

3. Αλληλουχία: Για να διατηρηθεί η σειρά δεδομένων, ειδικά σε σενάρια με απώλεια ή αναδιάταξη πακέτων, ένας μηχανισμός αλληλουχίας είναι ζωτικής σημασίας. Αυτό συνήθως περιλαμβάνει:

* Αριθμοί ακολουθίας: Κάθε πακέτο δεδομένων έχει εκχωρηθεί ένας μοναδικός αριθμός ακολουθίας που επιτρέπει στον δέκτη να επανασυναρμολογήσει τα δεδομένα με τη σωστή σειρά.

4. Ευχαριστίες (ACKS): Ο δέκτης στέλνει αναγνωρίσεις για να επιβεβαιώσει την παραλαβή των πακέτων δεδομένων. Αυτό επιτρέπει στον αποστολέα να γνωρίζει εάν τα δεδομένα ελήφθησαν με επιτυχία και αποφεύγουν περιττές αναμεταδόσεις ή απώλεια δεδομένων. Διαφορετικά πρωτόκολλα ARQ χρησιμοποιούν διαφορετικά ACKs (π.χ. Go-Back-N ARQ, επιλεκτική επανάληψη ARQ).

5. Αναμεταδόσεις: Εάν δεν έχει ληφθεί ένα ACK εντός περιόδου χρονικού ορίου ή εάν εντοπιστεί σφάλμα, ο αποστολέας αναμεταδίδει τα δεδομένα που επηρεάζονται. Αυτό εξασφαλίζει την ακεραιότητα των δεδομένων ακόμη και σε θορυβώδη ή αναξιόπιστα κανάλια.

6. Έλεγχος ροής: Αυτό εμποδίζει τον αποστολέα να συντρίψει τον δέκτη με τα δεδομένα γρηγορότερα από ό, τι μπορεί να επεξεργαστεί. Οι τεχνικές περιλαμβάνουν:

* Παράθυρο ολίσθησης: Ο δέκτης διαθέτει ένα "παράθυρο" αριθμών ακολουθιών που είναι έτοιμη να λάβει. Ο αποστολέας στέλνει μόνο δεδομένα μέσα σε αυτό το παράθυρο.

* Έλεγχος ροής με βάση την πίστωση: Ο δέκτης λέει στον αποστολέα πόσα δεδομένα μπορούν να δεχτούν.

7. Έλεγχος συμφόρησης: Αυτό διαχειρίζεται το ποσό των δεδομένων που αποστέλλονται σε ένα δίκτυο για να αποτρέψει τη συμφόρηση και να εξασφαλίσει την κατανομή των σωστών πόρων μεταξύ πολλών χρηστών. Οι αλγόριθμοι όπως η αποφυγή συμφόρησης του TCP και η αργή εκκίνηση είναι παραδείγματα.

Αυτές οι αρχές, που υλοποιούνται μεμονωμένα ή σε συνδυασμό, είναι απαραίτητες για την οικοδόμηση αξιόπιστων συστημάτων μεταφοράς δεδομένων. Οι συγκεκριμένες τεχνικές που χρησιμοποιούνται εξαρτώνται από τις απαιτήσεις της εφαρμογής, τα χαρακτηριστικά του καναλιού επικοινωνίας και τους διαθέσιμους πόρους. Για παράδειγμα, οι εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο μπορούν να δώσουν προτεραιότητα σε χαμηλή λανθάνουσα κατάσταση σε σχέση με την τέλεια αξιοπιστία, ενώ η αρχειοθέτηση δεδομένων μπορεί να δώσει έμφαση στην τέλεια ακεραιότητα των δεδομένων πάνω απ 'όλα.