誤り検出（error detection）は、データの記録や伝送の際に発生する可能性のあるエラーを特定するための重要な技術です。
特に、デジタル通信やデータストレージにおいて、データの整合性を保つために欠かせない要素となっています。本記事では、誤り検出の基本概念、使用される技術、さまざまな方式について詳しく解説します。
誤り検出の基本概念
誤り検出とは？
誤り検出とは、データを保存または送信する際に、特別な符号を追加することで、受信側が途中で発生したエラーを検出できるようにする技術です。
このために使用される符号を「誤り検出符号」（Error-Detecting Code、EDC）と呼びます。
エラーの原因
データが記憶装置に書き込まれたり、通信回線を通じて送信されたりする際に、さまざまな理由でデータが欠落したり改変されたりすることがあります。
これを完全に防ぐことは難しいため、誤り検出技術を用いて、受信時にエラーの有無を確認する必要があります。
誤り検出の仕組み
符号の生成
データを送信または保存する際、一定の長さごとに特定の計算手順を用いて誤り検出符号を算出し、データに付加します。
この過程で使用される一般的な方法には以下のようなものがあります。
- パリティ符号: データビットの合計が偶数か奇数かを示す簡易的な方法。
- チェックサム: データのビット合計を利用し、送信するデータに付加される数値。
- 巡回冗長符号（CRC）: データの整合性をより厳密に検証するための方法で、特にデジタル通信で広く使われています。
エラーの検出と通知
受信側では、データと誤り検出符号を分離し、一定の計算手順を用いてデータにエラーがないか確認します。
エラーが検出された場合、ユーザーに通知したり、通信の場合は再送を要求したりします。
誤り検出の種類と限界
誤り検出方式の選択
誤り検出には様々な方式が存在しますが、どの方式も一定の限界があります。
特定の長さのデータに対して、何ビットまでの誤りを検出可能かは、使用する符号に依存します。
符号を長くすれば、検出可能な誤りも増えますが、計算量が増加し、記録や伝送に必要な容量や帯域も増えるため、コストと誤りの発生率を考慮して適切な方式を選択することが重要です。
誤り訂正との関連
誤りを検出するだけでなく、少数の誤りであれば元のデータに復元できる手法を「誤り訂正」（error correction）と呼びます。
誤り検出と訂正を合わせて「誤り検出訂正」（error detection and correction）と総称されることもあります。
まとめ
誤り検出は、データの信頼性を確保するために不可欠な技術です。
多様な誤り検出符号や手法が存在し、それぞれの特性に応じて選択されます。
誤り検出と訂正技術を活用することで、データ通信やストレージの整合性を高めることが可能です。
今後もこの分野の技術革新が期待されます。
さらに参考してください。