تسلسل فحص الاطار FCS

يشير تسلسل فحص الإطار (FCS) إلى البايتات والأحرف الإضافية إلى مجموعة من البيانات لكشف المشاكل والتحكم بها حيث يتم إرسال بيانات الشبكة في إطارات، ويتكون كل إطار من وحدات بت من البيانات الملحقة بالرأس والتي تحتوي على معلومات أساسية مثل العناوين وتطبيقات التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) المصدر والوجهة، حيث تتم إضافة مجموعة كبيره من الأحرف إلى نهاية الإطارات والتي يتم فحصها في الوجهة وتشير مطابقة (FCS) إلى أن البيانات المقدمة صحيحة كما تعد تقنية (FCS) واحدة من أفضل تقنيات التحكم في الأخطاء وتظل شائعة بسبب بساطتها.

ما هو تسلسل فحص الإطار

تسلسل فحص الإطار (FCS): هو يشير إلى البتات المضافة إلى الإطار لاكتشاف الخطأ، حيث يتم استخدامه لاكتشاف أخطاء (HDLC)، مع العلم إن حقل “2 بايت” أو “4 بايت” يستخدم لاكتشاف الأخطاء في حقل العنوان ومجال التحكم ومجال المعلومات للإطارات المرسلة عبر الشبكة، كما يتم استخدامه لضمان عدم تلف إطار البيانات بواسطة وسيط الإرسال أثناء إرساله من المرسل إلى المستقبل.

والهدف من تسلسل فحص الاطار (FCS) غالباً ما تتلف إطارات البيانات أثناء النقل عبر وسيط اتصال، كما تتم إضافة بتات (FCS) إلى الإطار قبل إرساله عبر الشبكة، حيث يتم احتساب رمز (FCS) مرة أخرى في الموقع ومقارنته مع بتات (FCS) للإطار، مع العلم إذا تطابق (FCS) فسيتم اعتبار الإرسال ناجحاً وإلا يتم تجاهل الإطارات، ومن ثم يتم استخدامه لاكتشاف الأخطاء، حيث يتم استخدام (FCS) فقط لاكتشاف الأخطاء ولا يحدد أي تفاصيل حول استعادة الأخطاء، كما تعتمد تقنية استعادة الأخطاء بالكامل على بروتوكول الإرسال.

كيفية استجابة البروتوكولات المختلفة للأخطاء المكتشفة باستخدام FCS

1. برتوكول Ethernet

هو بروتوكول ارتباط البيانات حيث يحدد أنه يجب تجاهل إطار البيانات في حالة اكتشاف الخطأ ولا يتخذ أي إجراء لاستعادة الأخطاء، مع العلم إذا أرسل المرسل بعض الرسائل إلى الوجهة باستخدام بروتوكول إيثرنت يتم تقسيم الرسالة إلى إطارات بيانات مع بتات (FCS) متصلة بكل إطار، حيث ثم يتم إرسال هذه الإطارات عبر الوسيط في حالة تلف أي من الإطارات أثناء الإرسال.

كما سيتم تغيير بتات (FCS) في الوجهة ويتم حساب (FCS) ومقارنته مع بتات (FCS) لكل إطار ولن يتطابق (FCS) للإطار التالف مع (FCS) المحسوب وبالتالي سيتم تجاهل الإطار، وذلك نظراً لأن إيثرنت لا يحدد أي إجراء يجب اتخاذه مثل إعادة إرسال الإطار التالف في حالة اكتشاف الخطأ وبالتالي ستفقد البيانات.

2. برتوكول TCP

يحدد بروتوكول (TCP) طبقة النقل، حيث أنه يجب تجاهل إطارات البيانات في حالة اكتشاف الخطأ وإعادة إرسال الإطارات التالفة والبدء في استعادة الأخطاء، مع العلم إذا أرسل المرسل بعض الرسائل إلى الوجهة باستخدام بروتوكول (TCP) حيث يتم تقسيم الرسالة إلى إطارات بيانات مع بتات (FCS) متصلة بكل إطار، ثم يتم إرسال هذه الإطارات عبر الوسيط في حالة تلف أي من الإطارات أثناء الإرسال.

كما سيتم تغيير بتات (FCS) في الوجهة ويتم حساب (FCS) ومقارنتها مع بتات (FCS) لكل إطار ولن تتطابق (FCS) للإطار التالف مع (FCS) المحسوبة وبالتالي سيتم تجاهل الإطار، وثم يبدأ (TCP) في استعادة الأخطاء وإعادة إرسال الإطارات التالفة وبالتالي لن تضيع البيانات في هذه الحالة.

الأساليب المستخدمة لاكتشاف الأخطاء في الإطارات المرسلة (FCS)

1. فحص التماثل البسيط (Simple Parity Check)

سوف تتم إضافة بته تماثل إلى مكان الخطأ، حيث يوجد نوعين منهم فحص التكافؤ الفردي والتحقق من التكافؤ، حيث تحتوي البيانات على تفاصيل تحتوي على تفاصيل التكافؤ منها البيان من التماثل، حيث يتم تعيين بت التكافؤ على “1” إذا كانت البيانات تحتوي على عدد فردي من “1s” وتعيينها إلى “0”، أما إذا كانت البيانات تحتوي على عدد زوجي من “1” ثانية سوف تشكل بتات التكافؤ كرمز الاطار.

2. فحص التكافؤ ثنائي الأبعاد(Two-dimensional Parity Check)

حيث يتم حساب بتات التماثل لكل صف وكل عمود وإلحاقها بإطار البيانات، كما يشبه حساب بتات التكافؤ للصفوف أو الأعمدة الفردية فحص التماثل البسيط في هذه التقنية، حيث تشكل مجموعة بتات التكافؤ لجميع الصفوف والأعمدة رمز (FCS).

3. فحص اختباري (Checksum)

تنقسم البيانات إلى مقاطع متعددة ويتم إضافة جميع المقاطع، وذلك باستخدام العمليات الحسابية التكميلية “1 ثانية” ويتم استكمال المجموع الذي تم الحصول عليه للحصول على المجموع الاختباري، حيث يتم إرسال المجموع الاختباري جنباً إلى جنب مع الأجزاء الأخرى إلى الوجهة وفي المجموع النهائي للمستقبل يتم حساب جميع المقاطع باستخدام مكمل “1”، ومن ثم يتم استكمال المجموع الذي تم الحصول عليه إذا كانت النتيجة النهائية صفراً، فسيتم اعتبار الإرسال ناجحاً وإلا يتم تجاهل الإطار في بعض الأحيان، حيث يعتبر المجموع الاختباري رمز “FCS” لخوارزمية اكتشاف خطأ “CRC”.

4. فحص التكرار الدوري (CRC)

يتم إضافة سلسلة من البتات الزائدة إلى نهاية وحدة البيانات، بحيث تكون البيانات الناتجة قابلة للقسمة تماماً على رقم ثنائي محدد مسبقاً، حيث تسمى هذه البتات بتات فحص التكرار الدوري وفي نهاية جهاز الاستقبال سوف يتم تقسيم البيانات على هذا الرقم المحدد مسبقاً، وإذا كان الباقي يساوي “0” فسيتم قبول الإطار وإلا فسيتم إهماله، وفي هذه الخوارزمية تعتبر بتات التكرار الدوري بتات “FCS”.

كيفية عمل تسلسل فحص الاطار FCS

غالباً ما تتلف البيانات أثناء الإرسال، ومن ثم يتم إلحاق تسلسل فحص الإطار بنهاية الإطار أثناء الإرسال، حيث يتم حساب (FCS) باستخدام أي تقنيات للكشف عن الأخطاء مثل التحقق من التكافؤ والمجموع الاختباري وما إلى ذلك في الوجهة، ومن ثم يتم حساب (FCS) مرة أخرى باتباع نفس الأسلوب الذي تم استخدامه لإنشاء (FCS) في موقع المرسل ثم تتم مقارنة النتيجة مع بتات (FCS) الموجودة في إطار البيانات، وإذا كان كلاهما متماثلاً  فسيتم قبول الإطار ويعتبر الإرسال ناجحاً وإلا يتم تجاهل الرتل بافتراض حدوث خطأ ما أثناء الإرسال.

على سبيل المثال يفترض أن هناك جهازين داخل شبكة يقولان “A” و “B” ويتبعان بروتوكول “TCP”، حيث يريد “A” إرسال بعض البيانات إلى “B” بطريقة لا تقبل “B” الإطارات التالفة، حيث يكون الاتصال خالياً من الأخطاء ولذلك يقسم “A” بيانات كل إطار في بعض الأجزاء ذات الحجم “m” ويحسب المجموع الاختباري عن طريق تلخيص جميع المقاطع، وذلك باستخدام مكمل “1” وإلحاقه بنهاية كل إطار ثم ينقل الإطار

الآن سيحسب “B” المجموع الجري للإطار جنباً إلى جنب مع بتات فحص الاطار المتسلسل “FCS” باستخدام مكمل “1” وإذا كان المجموع صفراً  فسيتم قبول الإطار بواسطة “B” وإلا فسيتم إهماله، وذلك نظراً لأن الشبكة تتبع بروتوكول “TCP A” فيمكن إعادة إرسال الإطارات التالفة في حالة اكتشاف الفشل، وبهذه الطريقة سيكون الاتصال أكثر كفاءة حيث لن يؤدي أي خطأ إلى عدم الاتساق في الاتصال.