错误检测码 – 校验和

校验和是一种由上层协议所使用的错误检测方法。与纵向冗余校验、垂直冗余校验以及循环冗余校验相比，校验和被认为更为可靠。

• 该方法在发送端使用了校验和生成器。
• 校验和检查器是在接收端使用的工具。
• 校验和是一种从数据中生成的唯一数字，用于验证数据的完整性。
• 如果这两个校验和一致，那么数据很可能是无错误的。

校验和是如何工作的呢？

校验和的计算方式是将所有数据段通过1的补码方式进行相加。接着，将得到的结果取反后，再将其添加到数据中。最后，在接收端进行验证，即检查最终得到的数值（包括校验和）是否为零。

发送方：

• 数据划分这些数据被划分为大小相等的子单元。n位（通常为16位）。
• 使用1的补数进行加法运算所有的子单元都通过1的补码算术方式相加在一起。如果最高位产生进位，那么进位会被绕回到最低位，然后再与最低位相加。
• 校验和计算最终得到的数值会进行补码运算。这个结果被称为……校验和.
• 传输原始数据以及校验和会被作为一个整体单元传输给接收方。

接收端：

• 接收数据和校验和接收方会收到原始数据以及校验和的组合体。
• 数据划分接收到的数据块被划分为若干个n位大小的子单元，这一过程与发送端的处理方式相同。
• 使用1的补数进行加法运算所有子单元，包括校验和，都通过1的补码加法方式相加在一起，同时还会进行循环进位处理。
• 最终补充与验证该求和的结果会被补充完善。如果最终结果为全零，那么这些数据就被认为是无误的。
• 错误检测如果结果不为零，那就意味着在传输过程中出现了错误，接收方会拒绝接受这些数据。

导致校验和数值不一致的因素

每当校验和的值不匹配时，似乎在数据传输过程中出现了一些干扰。下面列出了几种可能导致这种干扰的因素：

• 网络连接的中断可能会导致校验和数值出现不一致的情况。
• 存储空间或硬盘驱动器出现问题时，也可能导致校验和出现问题。
• 损坏的磁盘和文件可能会导致校验和错误。
• 如果第三方在数据传输过程中进行推断，那么也可能导致校验和的产生。

示例1 –如果需要传输的数据单元为 10101001 00111001，那么在发送方和接收方都需要遵循以下步骤来进行数据传输。

发送方网站：

10101001        子单元1  00111001        子单元2  11100010        总和（使用1的补码表示）00011101校验和（求和的补数）

传输给接收方的数据为：

接收站点：

10101001        子单元1  00111001        子单元2  00011101        校验和  11111111         总和00000000和补数结果为零，这意味着没有错误。

示例2 –如果随校验和一起传输的数据为 10101001 00111001 00011101，那么到达目的地的数据则可能是…0010100110111001 00011101.
接收站点：

00101001             1st第1个子单元有点损坏了。10111001              1st第2个子单元有损坏。  00011101            校验和  11111111                总和  00000000         正常，1的补码形式

虽然数据已经损坏了，但错误并未被检测到。因为数据1和数据2的变化相互抵消，所以最终的总数值保持不变。这就是简单校验和方法的局限性——它无法检测所有类型的错误，尤其是当多个错误相互抵消时。