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的技术，用于检测和纠正数据传输过程中可能出现的错误。它的工作原理是向正在传输的数据添加额外的比特，以便在发生错误时进行标记。

在Java中实现位填充的一种常见方法是使用一个标志字节（如0x7E）来表示一个帧的开始和结束，并使用一个特殊的转义字节（如0x7D）来表示下一个字节是一个填充的位。例如，发送方将在传输的数据中每次出现标志字节之前添加一个填充位，这样标志字节在接收方就不会被误认为是一个帧的开始或结束。

下面是一个如何在Java中实现位填充的例子–

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;
}

在接收方，你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;
}

这是一个基本的比特填充技术的例子，它可以被增强以处理更多的错误情况，也可以使用CRC或校验和来验证数据。

例子

当然！这里有一个例子说明你如何在一个简单的程序中使用bitStuff()和bitUnStuff()方法：

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));
}

当你运行这个程序时，它将首先调用bitStuff()方法来填充原始数据，然后打印出原始数据和填充的数据。

然后它将调用 bitUnStuff() 方法来获取原始数据，然后打印出未填充的数据。

例子

对于给定的数据例子

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

输出

你将得到的输出为 ：

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]

你可以看到填充后的数据有一个额外的字节93，30，这是7E的填充版本。

你还可以看到未填充的数据与原始数据相同，这证实了数据被成功检索，没有任何错误。