实验5 信号的检错与纠错
练习一 线性块编码的实现与分析
实验学时
0.5学时
实验目的
● 掌握差错控制的类型
● 掌握汉明距离的计算
● 掌握几种常用的线性块编码
实验环境
网络拓扑结构一
实验工具
虚拟通信工具
实验任务
任务一 实例计算
任务一 实例计算
1. 计算汉明距离d（10101，11110）；
异或：01011
d=3
2. 根据实验原理的学习，计算下表中的编码方案的最小汉明距离。
D(00000,01011)=3
D(00000,10101)=3
D(00000,11110)=4
D(01011,10101)=4
D(01011,11110)=3
D(10101,11110)=3
Dmin=3
练习二 循环编码的实现与分析
实验学时
0.5学时
实验目的
● 掌握循环冗余校验
● 掌握循环编码方法及其编码特点
实验环境
网络拓扑结构一
实验工具
虚拟通信工具
实验任务
任务一 循环编码实现与分析
任务一 循环编码实现与分析
本任务每台主机为一组。现仅以主机A所在组为例，其它组的操作参考主机A所在组的操作。
1. 搭建仿真线路
（1）打开虚拟通信工具，新建仿真视图；
（2）选择随机信号、[7，4]循环码编码、[7，4]循环码译码、信号输出器，连接循环码编译码的仿真线路图，如下图所示；
2. 器件参数设置
（1）设置随机信号的参数，输入方式选择随机输入，由用户自行输入待编码的二进制数的长度，如输入8位，输出方式选择字符输出，其他参数保持默认值；
（2）为了方便观察结果其他器件的输出方式均选择字符输出，其他参数均可保持默认值；
3. 仿真结果分析
（1）运行仿真线路，观察分析编码前后、解码前后码元序列的变化，分析[7，4]循环码编码和译码的实现过程；
（2）重新调整随机信号的输入位数，重新运行，对比上面的结果进行分析，验证[7，4]循环码编码原理；
（3）实验结论。
在编码器中，数据字有k（4）位，码字有n（7）位，在数据字的右边加上（n-k）=（3）位，n位结果传给生成器，生成器使用长度为n-k+1=4的除法。这个除数是预定义并经过双方同意的。生成器用除数除增加后的数字（模2除法）除法的商被丢弃，余数加到数据字上生成码字。如果校正字全0，码字最左边的m位被接收为数据字（被认为无差错），否则，这m位被丢弃（有差错）。
练习三 因特网校验和的计算
实验学时
0.5学时
实验目的
● 掌握校验和的概念
● 掌握因特网校验和的计算方法
● 掌握因特网校验和的性能
实验环境
网络拓扑结构一
实验工具
因特网校验和工具
协议分析器
实验任务
任务一 因特网校验和的计算
任务一 因特网校验和的计算
各主机打开协议分析器，进入相应的网络结构并验证网络拓扑的正确性，如果通过拓扑验证，关闭协议分析器继续进行实验，如果没有通过拓扑验证，请检查网络连接。
本任务每两台主机为一组，将主机A和B作为一组，主机C和D作为一组，主机E和F作为一组。现仅以主机A和主机B所在组为例，其它组的操作参考主机A和主机B所在组的操作。
1. 主机A和主机B建立连接。
（1）主机B模拟信息接收端，打开因特网校验和工具，设置类型为“接收方”，地址默认，端口设置为6006（这里端口号可以任意设置，但保证不被系统占用即可）；点击右侧的“创建”按钮，等待主机A的连接；
（2）主机A模拟信息发送端，打开因特网校验和工具，设置类型为“发送方”，地址为接收端主机B的IP地址，端口设置与主机B相同，设置为6006；
（3）主机A点击参数后面的“连接”按钮，建立与主机B的连接；
2. 主机A模拟信息发送端进行数据发送操作。
（1）在发送信息处，输入要发送的信息，发送数据为8位字符，（数字0-9或字符A-Z/a-z），例如我们这里选择发送Forouzan；
（2）点击“转换十六进制”按钮，将输入的待发送数据Forouzan转换成十六进制；
（3）点击“计算校验和”按钮，出现因特网校验和演示界面，在此界面中，待发送的数据报文已经添加完成，校验和设置为全0；
（4）我们需要手动计算“十六位字”与“校验和”的和，填入下面的“和（部分和）”，并将求出的进位填入最上方的“进位”处。最后一个进位会自动写入“和（部分和）”的下一行。此时再计算出“和（部分和）”与最高进位的和，填入下面的“和”处。最后再对这个“和”求反，得出“校验和（发送）”；
（5）计算完成后，点击“校验”按钮，对其进行校验，如果填入的数据有误，会以红色显示提示，需要重新填写，如无误，填写完成下面的表格，然后点击“确定”，回到初始界面。
● 记录实验数据。
发送端校验和的计算
发送端 | 数据 |
校验和(初始值) | 0000 |
和(部分和) | CCD0 |
进位 | 0001 |
和 | CCD0 |
校验和(发送) | 332F |
（6）在传输类型中选择“正常传输”或者“异常传输”，异常传输是指待发送的数据将随机改变一位，我们这里先选择正常传输，点击“发送”，将数据发送给主机B，此处允许连续发送。
3. 主机B接收到数据后，进行操作。
（1）点击“计算校验和”按钮，进入因特网校验和演示界面，在此界面中，接收的数据已添加完成；
（2）我们需要手动计算，得出这些十六位字的和，填入下面的“和（部分和）”，并将求的进位填入最上面的“进位”处。最后一个进位会自动写入“和（部分和）”的下一行。此时再计算出“和（部分和）”与最高进位的和，填入下面的“和”一行处。最后再对这个“和”求反，得出“校验和（新）”；
（3）计算完成后，点击“校验”按钮，对其进行校验，如果填入的数据有误，会以红色显示提示，需要重新填写，如无误，填写完成下面的表格，然后点击“确定”，回到初始界面；
● 记录实验数据。
接收端校验和的计算
发送端 | 数据 |
校验和(接收到) | 332F |
和(部分和) | FFFF |
进位 | 0001 |
和 | FFFF |
校验和(新) | 0000 |
（4）此时的校验和已被刚才的数据填入，如果是0000，则后面显示，否则显示；
（5）在接收信息处，我们可以看到，如果接收方校验和是0000，则显示“校验和的值是0，接收报文，数据为：主机A发送的原始数据信息（该任务中显示Forouzan）”，否则显示“校验和的值不是0，丢弃报文”。
4. 重新设置传输类型，重新进行实验。
（1）主机A可以将刚才设置的发送信息，选择“异常传输”，点击“发送”；
（2）主机B接收数据，并对数据进行校验，查看校验和是否为全0，判断报文传输是否正确，正确则接收，错误则丢弃；
（3）主机A和主机B完成实验操作后，分别记录校验和的计算过程数据以及实验的结果数据。
实验记录：
发送端校验和计算：
发送端 | 数据 |
校验和(初始值) | 0000 |
和(部分和) | CCD0 |
进位 | 0001 |
和 | CCD0 |
校验和(发送) | 332F |
异常传输后接收端校验和计算
发送端 | 数据 |
校验和(接收到) | 332F |
和(部分和) | 00FF |
进位 | 1101 |
和 | 0100 |
校验和(新) | FEFF |
实验结果:
(1)正常传输，检验和的值为0，接收报文，数据为30 31 32 33 34 35 36 37。
(2)异常传输：检验和的值不为-0，丢弃报文。
结论：
检验和使用较少的（16）位来检测任何长度报文中的差错。
发送方站点：
（1）报文被划分为16位字
（2）校验和设置为0
（3）所有字包括校验和使用反码运算相加
（4）求反变成校验和
（5）数据和校验和一起发送
接收方站点：
（1）报文被划分为16字
（2）用反码加法将所有字相加
（3）对该和求反形成新的校验和
（4）如果校验值为0则接收，否则丢弃报文。
