INTEGRITAS DATA Objektif: Mengetahui maksud ralat dalam komunikasi data Memahami teknik mengenal error dan membetulkan error

Pendahuluan Metoda Pengujian Ralat Parity Checking Vertical Redundancy Check Longitudanal Redundancy Check Cyclical Redundancy Check Checksums Kode Hamming Echo Checking Parity bulatan (cyclical)

Dalam rangkaian komunikasi data, mungkin ditemukan error dalam transmisi data Mengecek atau membetulkan error ini disebutintegriti data Integriti ~ data yg diterima apakah sama dengan data yang dihantar. Keselamatan ~ data yang dihantar selamat sampai ketujuan tanpa ada sabotase dari pihak lain

Parity Checking Hanya satu bit dalam unit data seperti (byte, kharakter, paket) yg berubah dari bit 1 ke bit 0 atau bit 0 ke bit 1. Contoh: bit 01000001 (ASCII huruf ‘A’) dihantar, tetapi 01001001 (ASCII huruf ‘I’) diterima. Hanya digunakan untuk pengiriman data melalui transmisi serial. Contoh: 8 jalur kawat digunakan utk menghantar 8 bit bagi satu byte pd saat yg sama, dan salah satu kawat amat sibuk, satu bit akan menjadi rusak dalam setiap byte.

Contoh

Parity Checking Pariti Genap: bil. bit 1 perlu genap pd setiap byte Pariti Ganjil: bil. bit 1 perlu ganjil pd setiap byte Pariti Ruang: menggunakan bit 0 utk setiap bit pariti Pariti Tanda: menggunakan bit 1 utk setiap bit pariti * Gunakan kod ASCII 7-bit. Bit paling kiri adalah bit pariti ASCII Pariti Genap Pariti Ganjil Pariti Ruang Pariti Tanda A 01000001 11000001 B 01000010 11000010 C 11000011 01000011 D 01000100 11000100

Proses VRC (Pariti genap)

Contoh VRC (Pariti genap) Andaikan pengirim ingin menghantar perkataan “world”, dlm ASCII, lima aksara dikodekan sebagai: Setiap 4 aksara pertama mempunyai bilangan bit 1 yg genap, oleh itu bit pariti adalah 0. Aksara terakhir ‘d’, mempunyai 3 bit 1 (ganjil), oleh itu parity bit adalah 1 untuk menjadikan bit 1 sebagai pariti genap. 1110111 1101111 1110010 1101100 1100100 w o r l d 01110111 01101111 01110010 01101100 11100100 w o r l d

Contoh VRC (cont.) Andaikan perkataan “world” diterima oleh penerima tanpa ada ralat pada saat transmisi. Penerima mengira bit 1 dalam setiap aksara dan memperolehi nomor genap (6,6,4,4,4). Data tersebut dapat diterima.

Contoh VRC (cont..) Andaikan perkataan “world” yg diterima oleh penerima mempunyai ralat selama transmisi. Penerima mengira bit 1 dalam setiap aksara dan mendapati terdapat bilangan genap dan ganjil (7,6,5,4,4). Penerima tahu bhw data tersebut telah diubah, dan membuangnya serta memohon transmisi di ulangi. 01111111 01101111 01110110 01101100 11100100 DEL o v l d

Longitudinal Redundancy Check 11100111 11011101 00111001 10101001 10101010 Original LRC Original Plus LRC

Contoh LRC/2-dimensi Andaikan blok di bawah dihantar: Selama transmisi, gangguan terjadi yg mengakibatkan beberapa bit berubah (‘burst error’) Apabila penerima memeriksa LRC, setengah bit tidak mengikuti peraturan pariti genap, maka keseluruhan blok tidak diterima. 10101001 11001010 11000011 11100100 01000100 T e a r LRC 10100011 01111010 11000011 11100100 01000100 Q = a r LRC 10100011 01111010 11000011 11100100 01000100 Q = a r LRC

Cyclical Redundancy Check (CRC) Teknik pemeriksaan ralat yg terbaik menggunakan konsep pengulangan Metoda penandaan ralat yang hampir tepat berdasarkan bentuk bit sebagai polinomial. Yaitu berdasarkan sebahagian (dibagi 2 bagian) Urutan bit pengulangan yg dinamakan sbg CRC atau wadah CRC, diletakkan bersamaan pada akhir unit data supaya hasilnya dapat dibagi dgn suatu nomor separoh kedua (yg ditentukan)

CRC (samb…) Pada penerima, unit data yg diterima dibagi dgn separoh kedua tadi Pada tahap ini, jika tiada wadah, unit data dianggap tidak berubah dan diterima Kehadiran wadah menunjukkan bhw unit data telah rusak saat penghantaran dan ditolak. Bit pengulangan yg digunakan oleh CRC didapat dari pembagian unit data dengan pembagi, yaitu wadh dalam CRC

Sebagai pengesahan, CRC harus mempunyai dua kualitas. Harus mempunyai kurang 1 bit dari pembahagi, Menambahnya pd penghujung rentetan data yang menghasilkan rangkaian bit yg dapat dibagi dgn tepat oleh pembahagi.

Proses CRC Urutan n bit 0 ditambah pd ujung unit data. n adalah suatu nomor yg kurang 1 dr bilangan bit yg terdapat dalam pembagi (bil bit pembagi = n+1) Unit data yg terhasil (dr langkah 1.) dibagi dengan pembagi menggunakan proses pembahagian separoh unit. Wadah drp pembagian ini merupakan CRC CRC (Wadah) bagi n bit yg terdapat dalam langkah 2. akan menggantikan bit-bit 0 yang ditambah pd ujung unit data (CRC mungkin juga suatu rangkaian bit 0 cth : 0000)

Proses CRC (samb…) Unit data tiba pada penerima, diikuti oleh CRC. Penerima mengambil keseluruhan rangkaian bit yg diterima (unit data + CRC) dan membaginya dgn pembahagi yg sama utk mendapatkan wadah CRC Jika urutan sampai tanpa ralat, metoda CRC akan mendapat tiada wadah (wadah=0) dan unit data diterima Jika urutan berubah selama transmisi, pembagian menghasilkan wadah dan unit data tidak diterima

Proses CRC

Pembagian dlm wadah CRC Jika bit plg kiri bg wadah = 0, gunakan pembagi dgn semua bit 0 (dan bukan pembagi asal) Operasi XOR (⊕)

Pembahagian dlm metoda CRC

Polinomial mewakili pembahagi

* Tingkat polinomial Name Polynomial Application CRC-8 x8 + x2 + x + 1 ATM header CRC-10 x10 + x9 + x5 + x4 + x 2 + 1 ATM AAL ITU-16 x16 + x12 + x5 + 1 HDLC ITU-32 x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1 LANs * Tingkat polinomial

Checksum/Jumlah pengecekan Juga berasaskan konsep pengulangan yaitu dibentuk dengan menambah bit stream menggunakan arithmetik komplimen 1 (one’s complement arithmetic) dan kemudian mengkomplimen hasilnya Pada pengirim, pengeluar checksum membagik data unit kedalam segmen yg sama utk beberapa n bit Segmen ini ditambah bersama2 menggunakan one’s complement arithmetic supaya jumlah panjangnya juga n bit Jumlah itu kemudian dikomplimen dan ditambah pada ujung data unit asal sbg bit pengulang, yang dikenal sebagai medan jumlah pengecekan (checksum field)

Checksum (samb…) Data unit tsb dihantar melalui rangkaian. Jika jumlah segmen data adalah T, maka checksum adalah –T. Penerima membagikan data unit, dan menambah semua segmen bersama2 dan komplimen hasilnya. Jika data unit tidak mengandungi ralat, jumlah nilai dgn menambah data segmen dan medan checksum hendaklah 0. Jika hasilnya bukan 0, paket tersebut mengandung ralat dan penerima menolak data tsb.

Pengirim mengikut langkah2 ini: Unit dibahagikan kpd k sesi, setiap satu n bit. Semua sesi ditambah menggunakan one’s complement untuk mendapat jumlah. Jumlahnya dikomplemen dan menjadi medan checksum Checksum akan dihantar bersama2 data unit. Penerima mengikut langkah2 ini: Unit dibagikan kpd k sesi, setiap satu n bit. Jumlahnya dikomplemen. Jika hasilnya adalah 0, data diterima, jika tidak, data ditolak.

Contoh Checksum Andaikan blok yg mengandung 16 bit berikut dihantar menggunakan checksum 8 bit: 10101001 00111001 Nombor ditambah menggunakan 1’s complement arithmetic Corak yg dihantar adalah: 10101001 00111001 SUM 11100010 CHECKSUM 00011101 10101001 00111001 00011101 checksum

Contoh Checksum (samb…) Andaikan penerima menerima data yg dihantar dan tidak mengandungi ralat: 10101001 00111001 00011101 Apabila penerima menambah tiga sesi bersama2, maka akan mendapat semua nilai 1s, dan apabila dikomplimen, nilai menjadi 0s menunjukkan tiada ada ralat. checksum 10101001 00111001 00011101 SUM 11111111 COMPLEMENT 00000000

Contoh Checksum (samb…) Andaikan burst error untuk panjang 5 bit yg mempengaruhi 4 bit: 10101111 11111001 00011101 Apabila penerima menambah 3 sesi bersama-sama, maka akan mendapat: Maka data unit mengandungi ralat. checksum 10101111 11111001 00011101 SUM 11000110 COMPLEMENT 00111001

Prestasi Checksum Untuk mengecek semua ralat termasuk bit nomor ganjil dan genap. Walau bagaimanapun, jika satu atau lebih bit dalam satu segmen rusak, dan nilai bit yg sama yg terdapat bertentangan dalam segmen kedua juga rusak, dan jumlah dalam kolom tidak berubah, maka penerima tidak dapat mengetahui ralat.

Kode Hamming Metoda ini bukan hanya sekadar mengetahui ralat, tetapi dapat juga membetulkan ralat dengan ketepatan 100% Kode Hamming utk aksara ASCII 7-bit memerlukan 4 bit pariti, menjadikannya 11 bit Bit pariti berada pada posisi 1,2,4,8 (2X), dan bit data berada pada posisi 3,5,6,7,9,10,11 Dapat juga menggunakan pariti genap dan ganjil

Contoh Hamming Code Andaikan aksara ‘A’ dihantar menggunakan hamming code: 1000001 Posisi 1,2,4,8 digunakan utk bit pariti, manakala posisi 3,5,6,7,9,10,11 digunakan utk bit data 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ? P1 P2 B1 P4 B2 B3 B4 P8 B5 B6 B7

Contoh Kod Hamming (genap) Andaikan hamming code menggunakan pariti genap Bit 1,3,5,7,9,11 dicek oleh bit pariti 1 (P1) Bit 2,3,6,7,10,11 dicek oleh bit pariti 2 (P2) Bit 4,5,6,7 dicek oleh bit pariti 4 (P4) Bit 8,9,10,11 dicek oleh bit pariti 8 (P8) Maka bit 00100001001 dihantar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 P1 P2 B1 P4 B2 B3 B4 P8 B5 B6 B7

Bagaimana mengesan & membetulkan ralat? Tentukan pariti mana yg mengesan ralat (jika semuanya tidak ada ralat maka penghantaran dianggap tidak ada ralat) Jumlahkan lokasi pariti bit yg diralat (andaikan P2 dan P4) Jumlah tersebut adalah lokasi ralat Tukarkan bit tersebut (jika 1 jadikan 0 dan sebaliknya).

Oleh karena itu bit pd kedudukan ke-6 diganti dari bit 1 ke bit 0 Andaikan hamming code menggunakan pariti genap dan bit yg dihantar mengandungi ralat pariti 1 (P1) dan pariti 8 (P8) mencek dan mendapatkan bil. bit 1 adalah genap. (tidak ada ralat) pariti 2 (P2) dan pariti 4 (P4) mencek dan mendapatkan bil. bit 1 adalah ganjil. (ada ralat) Apabila kita menambah pariti yg mempunyai ralat (2+4=6), maka menunjukkan bit 6 tidak benar Oleh karena itu bit pd kedudukan ke-6 diganti dari bit 1 ke bit 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 P1 P2 B1 P4 B2 B3 B4 P8 B5 B6 B7

Cyclical Parity (Pariti Kitaran) menggunakan 2 bit pengemas ralat. Melalui pariti bulatan, maka meningkatkan kecekapan mengecek ralat. Dapat juga mempunyai pengecekan pariti bulatan genap dan ganjil. Setiap bit pariti mengecek bit-bit tertentu dalam sesuatu bait. Contohnya, bit pariti pertama mengemas bit pada lokasi 1,3,5,7 dan bit pariti kedua mengemas pada lokasi 2,4,6.

Contoh Pariti Bulatan (genap) Andaikan, kita menggunakan pariti bulatan genap, dan rentetan data unit yang hendak dihantar adalah: 1000011 Maka bit pariti pertama akan memasukkan nilai 0 (kerana jumlah bit adalah genap), dan bit pariti kedua akan memasukkan nilai 1 (kerana jumlah bit adalah ganjil). Data unit P1 P2 1

Semakan Talun (Echo Checking) Penerima mengulang semua data unit yg diterima daripada pengirim Jika aksara “ABC” ditransmit menggunakan penyemakan echo, penerima akan menghantar kembali “ABC” kepada pengirim Pengirim boleh mengenalpasti sama ada data unit yg dihantar mengandungi ralat atau tidak Jika mengandungi ralat, pengirim boleh mentransmit semula data unit tersebut