Java 使用比特填充错误检测技术

比特填充是一种在数据通信系统中用于检测和纠正在数据传输过程中可能发生的错误的技术。它通过在传输的数据中添加额外的比特来标记错误的发生。

在Java中实现比特填充的一种常见方式是使用一个标识字节（例如0x7E）来指示帧的开始和结束，并使用一个特殊的转义字节（例如0x7D）来表示下一个字节是填充比特。例如，发送方在传输的数据中的每个标识字节之前添加一个填充比特，以防接收方将标识字节误认为帧的开始或结束。

以下是一个使用Java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;
}

这是一种比特填充技术的基本示例，可以通过使用CRC或校验和来增强来处理更多的错误情况并验证数据。

示例

当然！以下是一个简单程序中如何使用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));
}

当您运行这个程序时，它首先会调用bitStuff()方法来填充原始数据，然后打印出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，然后打印出未填充的数据。

示例

对于给定的数据示例：

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

输出

你将得到以下输出：

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]

你可以看到填充的数据中有一个额外的字节93，30，这是7E的填充版本。

同时你可以看到未填充的数据与原始数据相同，这证实数据被成功地检索出来而没有任何错误。