Java实现计网循环冗余检验算法的方法示例

相关知识点

在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。

循环冗余检验的原理

• 在发送端，先把数据划分为组。假定每组 k 个比特。
• 在每组 M 后面再添加供差错检测用的 n 位冗余码，然后一起发送出去。

冗余码的计算

• 用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n 个 0。
• 得到的 (k + n) 位的数除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 少 1 位，即 R 是 n 位。
• 将余数 R 作为冗余码拼接在数据 M 后面，一起发送出去。

接收端对收到的每一帧进行 CRC 检验

• (1) 若得出的余数 R = 0，则判定这个帧没有差错，就接受 (accept)。
• (2) 若余数 R ≠ 0，则判定这个帧有差错，就丢弃。
• 但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。
• 只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数 P，那么出现检测不到的差错的概率就很小很小。

冗余码的计算举例

• 现在 k = 6, M = 101001。
• 设 n = 3, 除数 P = 1101，
• 被除数是 2nM = 101001000。
• 模 2 运算的结果是：商 Q = 110101，余数 R = 001。
• 把余数 R 作为冗余码添加在数据 M 的后面发送出去。发送的数据是：2nM + R，即：101001001，共 (k + n) 位。

模2除法步骤

• 用除数对被除数最高几位做模2减，没有借位；
• 除数右移一位，若余数最高位为1，商为1，并对余数做模2减。若余数最高位为0，商为0，除数继续右移一位；
• 一直做到余数的位数小于除数时，该余数就是最终余数。

代码实现

package computernetwork;

// 循环冗余检验 Cyclic Redundancy Check (CRC)
public class CRC {

    private int[] generatingCode; // 生成码

    // 设置生成码
    public void setGeneratingCode(String str) {
        generatingCode = stringToArray(str);
    }

    // 获取帧检验序列
    public String getFCS(String message) {
        for (int i = 0; i < generatingCode.length - 1; i++) {
            message += "0";
        }
        return getRemainder(stringToArray(message));
    }

    // 判断接受码是否产生跳变
    public boolean judge(String res) {
        return Integer.parseInt(getRemainder(stringToArray(res))) == 0;
    }

    // 将01字符串转换为数组
    private int[] stringToArray(String str) {
        char[] chars = str.toCharArray();
        int[] res = new int[chars.length];
        for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
            res[i] = chars[i] - '0';
        }
        return res;
    }

    // 求余数
    private String getRemainder(int[] code) {
        int len = code.length - generatingCode.length + 1;
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (code[i] != 0) {
                for (int j = 0; j < generatingCode.length; j++) {
                    code[i + j] ^= generatingCode[j];
                }
            }
        }
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        for (int i = len; i < code.length; i++) {
            res.append(code[i]);
        }
        return res.toString();
    }
}

class TestCRC {
    public static void main(String[] args) {
        CRC crc = new CRC();
        crc.setGeneratingCode("10011");
        System.out.println(crc.getFCS("1101011011")); // 1110
        System.out.println(crc.judge("11010110111110")); // true
        System.out.println(crc.judge("11010110111011")); // false
    }
}

总结

到此这篇关于Java实现计网循环冗余检验算法的文章就介绍到这了,更多相关Java计网循环冗余检验算法内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！