Transmission de données

La transmission de données 数据传输 signifie déplacer des données d'un endroit à un autre — par exemple de votre ordinateur vers un site web, ou d'un téléphone vers une imprimante。

Les données voyagent souvent le long d'un câble. Deux types courants sont illustrés ci-dessous。

Avant d'être envoyées, les données sont découpées en petites pièces de taille égale appelées paquets 数据包. Chaque paquet voyage séparément et ils sont reconstitués à l'autre extrémité。

L'utilisation de paquets présente des avantages :

• si un paquet est perdu ou endommagé, seul ce paquet est renvoyé, et non tout le fichier ;
• les paquets peuvent emprunter des routes différentes, évitant ainsi les routes congestionnées ou défaillantes ;
• de nombreux utilisateurs peuvent partager la même connexion simultanément。

Chaque paquet comporte trois parties.

L'en-tête de paquet contient :

• l'adresse IP de l'expéditeur 地址 (d'où vient le paquet),
• l'adresse IP du destinataire (où il va),
• le numéro de paquet (pour que les paquets puissent être remis dans le bon ordre).

La commutation par paquets 数据包交换 est la méthode permettant d'envoyer des paquets sur un réseau.

• Des appareils spéciaux appelés routeurs 路由器 lisent l'en-tête de chaque paquet et choisissent le meilleur itinéraire pour celui-ci.
• Chaque paquet peut suivre son propre chemin, donc les paquets peuvent voyager différemment.
• Les paquets peuvent arriver hors ordre.
• Une fois le dernier paquet arrivé, les paquets sont remis en ordre grâce à leurs numéros de paquet.

Série et parallèle

Série envoie un bit après l'autre sur un seul fil. Parallèle envoie plusieurs bits en même temps sur plusieurs fils, ce qui est plus rapide sur de courtes distances.

Simplex, demi-duplex et full-duplex

Ces termes décrivent la direction dans laquelle les données peuvent circuler.

Choisir une méthode

Le choix dépend de la distance, de la vitesse requise, du coût, et si les données doivent circuler dans les deux sens simultanément.

Le bus série universel 通用串行总线 (USB) est un interface 接口 courant (point de connexion) pour relier des appareils à un ordinateur.

Avantages :

• le même connecteur est utilisé par de nombreux appareils (une norme unique);
• l'appareil est détecté automatiquement et le pilote correct est chargé;
• il transporte de l'énergie, donc il peut alimenter ou charger un appareil;
• le connecteur ne s'insère que dans un sens, donc il est difficile de le brancher incorrectement.

Inconvénients :

• le câble ne peut avoir qu'une longueur limitée (quelques mètres);
• les anciennes versions USB sont plus lentes que les nouvelles;
• les vitesses de transfert peuvent être inférieures à celles de certains autres types de connexion.

Pendant le transit des données, des interférences 干扰 peuvent les modifier. Trois choses peuvent mal tourner :

• perte de données — certains bits n'arrivent pas;
• gain de données — des bits supplémentaires sont ajoutés;
• modification de données — certains bits sont inversés.

Ainsi, le destinataire vérifie si les données sont arrivées correctement.

Contrôle de parité

Un contrôle de parité 奇偶校验 ajoute un bit supplémentaire, le bit de parité 奇偶校验位, à chaque octet. Il existe deux types :

• parité paire — le nombre total de 1 dans l'octet (y compris le bit de parité) doit être paire;
• parité impaire — le nombre total de 1 doit être impaire.

Exemple (parité paire) : les données 1011001 ont quatre 1, qui sont déjà pairs, donc le bit de parité est 0 :

parity bit + data
    0        1011001

Pour trouver une erreur : le destinataire compte les 1. Si la parité paire a été convenue mais qu'un octet arrive avec un nombre impair de 1, une erreur s'est produite lors de la transmission.

Un contrôle de parité ne peut pas détecter toutes les erreurs. Si deux bits s'inversent, le comptage peut sembler correct.

Exemple résolu. Un bit de parité unique vous dit qu'une erreur s'est produite, mais pas où. Un bloc de parité 奇偶校验块 peut localiser le bit exact. Plusieurs octets sont envoyés ensemble, chacun avec un bit de parité de ligne, et un octet de parité supplémentaire octet de parité 奇偶校验字节 en bas contient un bit de parité pour chaque colonne. La parité paire est utilisée ci-dessous, et un bit a été inversé lors de la transmission. Trouvez-le.

          b1 b2 b3 b4 b5 | parity
 byte 1    1  0  1  1  0 |   1
 byte 2    0  1  1  0  1 |   1
 byte 3    1  1  1  1  0 |   1    <- row: odd number of 1s
 byte 4    0  0  1  1  0 |   0
 ------------------------------
 parity    0  0  1  1  1 |   1
                 ^ column b3: odd number of 1s

La ligne byte 3 brise la parité paire, et la colonne b3 brise la parité paire. Le bit inversé se trouve à leur intersection : byte 3, bit b3. Le changer de 1 à 0 répare les données. Un bit de parité unique indique seulement qu'une erreur s'est produite ; un bloc de parité indique exactement où, permettant au destinataire même de la corriger.

Somme de contrôle

Une somme de contrôle 校验和 est une valeur calculée à partir de toutes les données avant l'envoi. Le destinataire recalculer la somme de contrôle à partir des données reçues. Si les deux valeurs ne correspondent pas, une erreur s'est produite et les données sont renvoyées.

Contrôle par écho

Dans un contrôle par écho 回送校验, le destinataire renvoie les données à l'expéditeur. L'expéditeur les compare avec l'original. Si elles diffèrent, une erreur s'est produite. (Cela nécessite d'envoyer les données deux fois, donc c'est lent.)

Demande de répétition automatique (ARQ)

La demande de répétition automatique 自动重传请求 (ARQ) utilise des messages appelés accusés de réception 确认.

• Le destinataire envoie un accusé de réception positif si un paquet est arrivé correctement, ou un accusé de réception négatif sinon.
• L'expéditeur démarre un minuteur de délai d'attente 超时. Si aucun accusé de réception positif ne revient à temps, l'expéditeur renvoie le paquet.

Chiffre de contrôle

Un chiffre de contrôle 校验码 est un chiffre supplémentaire placé à la fin d'un nombre, calculé à partir des autres chiffres. Il sert à détecter les erreurs lors de la saisie manuelle d'un nombre.

Lorsque le nombre est saisi, le chiffre de contrôle est recalculé et comparé. Il peut détecter :

• non chiffre incorrect saisi,
• une erreur de transposition 换位错误 (deux chiffres échangés, ex. 21 tapé comme 12),
• un chiffre oublié ou un chiffre supplémentaire ajouté,
• une erreur phonétique (un chiffre sonnant similaire, ex. 13 et 30).

Les chiffres de contrôle sont utilisés dans les codes-barres 条形码 et les ISBN (numéros de livre).

Pourquoi nous avons besoin de cryptographie

La cryptographie 加密 brouille les données afin qu'elles ne puissent pas être comprises si elles sont interceptées 拦截 (capturées) par la mauvaise personne. Les données lisibles sont appelées texte en clair 明文 ; après cryptographie, elles deviennent texte chiffré 密文.

La cryptographie ne stoppe pas les données d'être interceptées. Elle empêche seulement leur compréhension.

Chiffrement symétrique

La cryptographie symétrique 对称加密 utilise une seule clé 密钥 pour chiffrer et déchiffrer les données. L'expéditeur et le destinataire doivent partager cette même clé secrète. Le risque est que la clé elle-même puisse être volée pendant le partage.

Cryptographie asymétrique

La cryptographie asymétrique 非对称加密 utilise deux clés différentes :

• une clé publique 公钥 que tout le monde peut avoir, utilisée pour chiffrer;
• une clé privée 私钥 gardée secrète, utilisée pour déchiffrer.

Les données chiffrées avec la clé publique ne peuvent être déchiffrées qu'avec la clé privée correspondante, donc la clé n'a jamais besoin d'être partagée. C'est plus sûr que de partager une seule clé secrète.

• Les données sont envoyées sous forme de paquets (un en-tête avec les adresses et le numéro de paquet, une charge utile et une fin de trame). Les paquets peuvent emprunter des chemins différents et arriver hors ordre, puis être remis en ordre selon leurs numéros de paquet.
• Associez les types de transmission : série (un bit à la fois, efficace sur de longues distances) vs parallèle (plusieurs bits simultanément, courtes distances) ; simplex / demi-duplex / full-duplex décrivent la direction.
• Un bit de parité unique indique seulement qu'une erreur s'est produite ; un bloc de parité localise le bit erroné exact — la ligne et la colonne qui échouent toutes deux.
• Apprenez les méthodes de détection d'erreurs et ce que chacune fait : contrôle de parité, somme de contrôle, contrôle par écho, ARQ et le chiffre de contrôle (pour les nombres saisis manuellement).
• Symétrique utilise une clé partagée ; asymétrique utilise une clé publique pour chiffrer et une clé privée pour déchiffrer, donc aucune clé secrète n'est jamais partagée.