使用Java的比特填充错误检测技术


比特填充是一种用于数据通信系统中检测和纠正数据传输过程中可能发生的错误的技术。它的工作原理是向被传输的数据添加额外的比特位,以便在发生错误时进行标记。

在Java中实现比特填充的一种常用方法是使用标志字节(例如0x7E)来指示帧的开始和结束,并使用特殊的转义字节(例如0x7D)来指示下一个字节是填充位。例如,发送方会在被传输数据中标志字节的每次出现之前添加一个填充位,以便接收方不会将标志字节误认为帧的开始或结束。

以下是如何在Java中实现比特填充的示例:

public static byte[] bitStuff(byte[] data) {
    final byte FLAG = 0x7E;
    final byte ESCAPE = 0x7D;

    // Create a new byte array to store the stuffed data
    byte[] stuffedData = new byte[data.length * 2];

    // Keep track of the current index in the stuffed data array
    int stuffedIndex = 0;

    // Iterate through the original data
    for (int i = 0; i < data.length; i++) {
        byte b = data[i];

        // If the current byte is the flag or escape byte, stuff it
        if (b == FLAG || b == ESCAPE) {
            stuffedData[stuffedIndex++] = ESCAPE;
            stuffedData[stuffedIndex++] = (byte) (b ^ 0x20);
        } else {
            stuffedData[stuffedIndex++] = b;
        }
    }

    return stuffedData;
}

在接收端,您可以使用类似的概念来检索原始数据。

public static byte[] bitUnStuff(byte[] data) {
    final byte FLAG = 0x7E;
    final byte ESCAPE = 0x7D;

    // Create a new byte array to store the unstuffed data
    byte[] unstuffedData = new byte[data.length];

    // Keep track of the current index in the unstuffed data array
    int unstuffedIndex = 0;

    // Iterate through the stuffed data
    for (int i = 0; i < data.length; i++) {
        byte b = data[i];

        // If the current byte is the escape byte, unstuff the next byte
        if (b == ESCAPE) {
            unstuffedData[unstuffedIndex++] = (byte) (data[++i] ^ 0x20);
        } else {
            unstuffedData[unstuffedIndex++] = b;
        }
    }

    return unstuffedData;
}

这是一个比特填充技术的简单示例,可以对其进行增强以处理更多错误情况,并使用CRC或校验和验证数据。

示例

当然!以下是如何在一个简单的程序中使用bitStuff()和bitUnStuff()方法的示例:

public static void main(String[] args) {
   byte[] data = {0x48, 0x65, 0x6C, 0x6C, 0x6F, 0x7E};  // Hello~
   byte[] stuffedData = bitStuff(data);
   System.out.println("Original Data: "+Arrays.toString(data));
   System.out.println("Stuffed Data: "+ Arrays.toString(stuffedData));

   byte[] unstuffedData = bitUnStuff(stuffedData);
   System.out.println("Unstuffed Data: "+ Arrays.toString(unstuffedData));
}

运行此程序时,它将首先调用bitStuff()方法来填充原始数据,然后打印原始数据和填充后的数据。

然后,它将调用bitUnStuff()方法来检索原始数据,然后打印解填充后的数据。

示例

对于给定的数据示例

0x48, 0x65, 0x6C, 0x6C, 0x6F, 0x7E,

输出

您将获得以下输出:

Original Data: [72, 101, 108, 108, 111, 126]
Stuffed Data: [72, 101, 108, 108, 111, 93, 30, 126]
Unstuffed Data: [72, 101, 108, 108, 111, 126]

您可以看到填充后的数据多了一个字节93, 30,这是7E的填充版本。

您还可以看到解填充后的数据与原始数据相同,这证实数据已成功检索,没有任何错误。

更新于:2023年2月8日

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