O controle de erros envolve:

Detecção de erros: cada mensagem recebida deve ter verificada a integridade de seu conteúdo. Mensagens corrompidas devem ser rejeitadas (descartadas)
Recuperação de erros: mensagens descartadas devido a erros podem ser recuperadas. Existem duas abordagens:
- Correção de erros: mensagens incluem bits de redundância que possibilita, dentro de certos limites, corrigir bits corrompidos.
- Retransmissão: mensagens descartadas são simplesmente retransmitidas

O protocolo de comunicação a ser desenvolvido no projeto 1 deve receber apenas mensagens corretas. Para isso, pelo menos deve ser implementada uma função de detecção de erros.

Detecção de erros

Durante uma transmissão. uma mensagem pode ser corrompida, pois bits podem ter seus valores invertidos ou serem mesmo suprimidos. Para ter uma ideia da chance disso ocorrer, deve-se tomar como base a taxa de erro de bit do canal de comunicação, apelidada de BER (Bit Error Rate). Assim, se BER é a probabilidade de um bit sofrer um erro, a probabilidade de um quadro de tamanho F bits não sofrer erros é:

$P_{F}=(1-BER)^{F}$

Por exemplo se BER for $10^{-6}$ , e F for 1500 bytes, a probabilidade de um quadro não ter erros é:

$P_{F}=(1-10^{-6})^{12000}=0.9881$

... o que não é muito bom: entre 1 e 2% dos quadros em média terão erros, uma taxa razoavelmente alta.

A detecção de erros implica adiciona à mensagem transmitida uma certa quantidade de bits de redundância. Os valores desses bits são determinados com base no conteúdo da mensagem. Na recepção, calcula-se novamente o valor dos bits de redundância e compara-se com os bits de redundância incluídos na mensagem. Se forem iguais, presume-se que mensagem está correta.

Bits de redundância para detecção de erros

A detecção de erros envolve basicamente a escolha de uma dentre duas técnicas:

Checksum (soma de verificação): os bits de redundância são calculados como uma soma de todos os octetos da mensagem.
CRC (verificação de redundância cíclica): os bits de redundância são calculados usando uma forma de álgebra polinomial.

Atividade

Analise e escolha uma das técnicas para detecção de erros para seu protocolo.
Implemente a técnica escolhida.

Exemplo da classe Enquadramento com métodos para cálculo e verificação de CRC baseados no código de referência da RFC 1662 (protocolo PPP)

#ifndef FRAMING_H
#define FRAMING_H
 
#include <cstdint>
#include "Serial.h"
 
class Enquadramento {
 public:
  Enquadramento(Serial & dev, int bytes_min, int bytes_max);
  ~Enquadramento();
 
  // envia o quadro apontado por buffer
  // o tamanho do quadro é dado por bytes 
  void envia(char * buffer, int bytes);
 
  // espera e recebe um quadro, armazenando-o em buffer
  // retorna o tamanho do quadro recebido
  int recebe(char * buffer);
 
 private:
  int min_bytes, max_bytes; // tamanhos mínimo e máximo de quadro
  Serial & porta;  
  char buffer[4096]; // quadros no maximo de 4 kB (hardcoded)
 
  enum Estados {Q0, Q1, Q2};
 
  // bytes recebidos pela MEF até o momento  
  int n_bytes; 
 
  // estado atual da MEF
  int estado;
 
  // aqui se implementa a máquina de estados de recepção
  // retorna true se reconheceu um quadro completo
  bool handle(char byte);
 
  // verifica o CRC do conteúdo contido em "buffer". Os dois últimos 
  // bytes desse buffer contém o valor de CRC
  bool check_crc(char * buffer, int len);

  // gera o valor de CRC dos bytes contidos em buffer. O valor de CRC
  // é escrito em buffer[len] e buffer[len+1]
  void gen_crc(char * buffer, int len);

  // calcula o valor de CRC dos bytes contidos em "cp".
  // "fcs" deve ter o valor PPPINITFCS16
  // O resultado é o valor de CRC (16 bits)
  // OBS: adaptado da RFC 1662 (enquadramento no PPP)
  uint16_t pppfcs16(uint16_t fcs, char * cp, int len);

};
 
#endif

PTC29008: Projeto 1: Controle de erros

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