1. 概要

このチュートリアルでは、ネットワークでのビットスタッフィング手法について例を挙げて説明します。

2. ビットスタッフィング入門

ビットスタッフィングは、転送されるデータに非情報ビットを挿入するプロセスです。データシーケンスを中断し、同期を支援します。

OSIモデルでは、データリンク層が物理層から受信したデータをデータフレームに分割します。 データフレームは、固定長または可変長のデータフレームの2つのカテゴリに分類されます。 可変長フレームでは、データフレームのサイズが異なる場合があります。 このような場合、フレームの終わりと始まりを検出することは非常に困難です。

したがって、ビットスタッフィングは、可変長データフレーム転送中にフレームの終了と開始をマークするために使用されます。

3. データフレーム

ビットのシーケンスを含むビット指向プロトコルのデータフレーム。データフレームには、ヘッダー、ペイロード、トレーラー、フラグのいくつかの部分があります。 ヘッダーフィールドには、送信元と宛先に関する情報が含まれています。 ペイロードには、ビットのシーケンスとして実際のメッセージが含まれています。 トレーラーフィールドは、エラー検出および訂正ビットを伝送します。 フラグは、データフレームの終了ビットと開始ビットを作成するビットパターンを保持します。

データフレームを見てみましょう。

4. ビットスタッフィングの例

ビットスタッフィングはフレーム管理の目的で使用されます。可変長フレームでは、フレームのペイロードにいくつかの余分なビットを追加するルールを定義できます。 これらの追加されたビットは情報を伝達せず、ビットストリームの終わりをマークするためにのみ使用されます。

たとえば、5つの連続したが発生するたびに、ペイロードフィールドのビットストリームの5つの最後に追加のビットが追加されるというルールを定義できます。

受信側のコンピューターは、このメッセージを受信すると、ビットストリーム内の5つの連続する1ごとに追加されたビットを検出し、それらを削除します。 詰め込まれていないデータは、さらなる操作のために上位層に送信されます。

ビットスタッフィングの例を見てみましょう。

ここで、送信側コンピュータは、受信したデータからフレームを形成するデータリンク層にデータを送信します。 ビットスタッフィング技術を使用して、ビットを追加し、フレームを受信側コンピューターに送信しました。 受信側のコンピュータはフレームを受信すると、ペイロードから余分に追加されたビットを削除し、さらに処理します。

5. 長所と短所

ビットスタッフィングは同期プロセスに役立ち、多重化の前に複数のチャネルを同期できます。 ランレングスリミテッド（RLL）コーディングでも役立ちます。

ビットスタッフィングの欠点は、予測不可能であり、受信するデータに完全に依存するビットスタッフィングの数です。

5. 結論

このチュートリアルでは、ビットスタッフィングについて詳しく学びました。 また、読者にビットスタッフィング技術の実用的なエッセンスを提供するための例を示しました。