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x)=Xr*K(x)+R(x)。(4)循环冗余校验码的特点CRC校验码的检测能力很强,不仅能检查出离散错误,还能检查出突发错误。CRC校验码具有以下检错能力:?CRC检验码可检测出所有单个错误。?CRC检验码可检测出所有奇数位错误。?CRC检验码可检测出所有双位的错误。?CRC检验码可检测出所有小于、等于校验位长度的突发错误。?CRC检验码可以[1-(1/2)k-1]的概率检测出长度为(K+1)位的突发错误。四、帧封装的过程1、填充帧头部字段要完成一次帧封装的过程,首先要完成的就是帧头部的装入,这一过程非常7:..简单,只要将前导码、定界符、目的地址、源地址、长度字段的响应数值按顺序写入就可以了。其中,长度字段的值即为要发送的数据的实际长度。我们可以通过以下两种方式来获得长度字段的值。方法一While(!())//读数据至缓冲区buf{(a);buf[j]=a;//通过j来记录输入数据的长度j++;}(argv[1],ios::binary);//(0,ios::end);//将文件读指针移到末尾shortlength=(short)();//获得位置偏移量,(char(length/256));//将该长度写入数据长度字段(2B)(char(length%256));注意,上面程序的最后两行是把读到的数据长度值按逆序填入长度字段。这就涉及网络字节序的问题。计算机数据存储有两种字节优先顺序,即高位字节优先和低位字节优先。?低位字节优先:低序字节存储在起始地址。?高位字节优先:高序字节存储在起始地址。上的数据以高位字节优先顺序在网络上传输,所以对于在机器内部以低位字节优先方式存储的数据来说,上传输数据时就需要进行转换,否则就会出现数据不一致。下面是几个字节顺序转换函数:?Htonl():把32位值从主机字节序转换成网络字节序。?Htons():把16位值从主机字节序转换成网络字节序。?Ntonl():把32位值从网络字节序转换成主机字节序。?Ntons():把16位值从网络字节序转换成主机字节序。2、填充数据字段在填充数据字段的过程中要注意的主要问题是数据字段的长度。,最大长度为1500B。如果数据不足46B,则需要通过填充0来补足;如数据长度超过1500B,则将超过部分封装入下一个8:..帧进行发送。由于帧头部分应该包括6B目的地址、6B源地址字段、2B长度字段以及4B帧校验字段,因此帧头部分长度为18B。前导码与帧前定界符不计入帧头部长度中。那么,帧的最小长度为64B,最大长度为1518B。填充数据字段的代码如下:if(len==1500)//读满1500B后,封装成一个帧并输出{……//封装成一个帧并输出len=0;//长度计数重置0)//如果数据的长度小于46则补0If(len<64){for(i=len;i<46;i++){[i]=0x00;//在数据字段中填充0}}data_len=len;//获得数据的实际长度放入data_len3、CRC校验帧封装的最后一步就是对数据进行校验,并将校验结果记入帧校验字段。下面举例说明在本程序中是如何实现CRC-8校验算法的。设数据为10010010,CRC-8的生成多项式为X8+X2+X1+1即10000111。先看一下在代数学中计算CRC校验的一般算法。如果用竖式除法,计算过程如下:10010001100000111√1001001000000000(后面补8个0)10000001111000110001000001111111100001000001**********:..CRC编码实际上是一个循环移位的模2运算。对于CRC-8,假设有一个9位的寄存器,通过反复移位和进行CRC除法,最终该寄存器中的值去掉最高一位就应该是我们所需要的余数。上述步骤可以用下面的流程描述://crc是一个9位的寄存器把crc中的值置为0在原始数据input后添加8个0While(数据未处理完)beginif(crc首位是1)crc=crcXOR100000111把crc中的值左移一位,从input中读一位新的数据并置于crc的0位endcrc中后8位就是经过CRC-8校验的余数。这样,我们只需要看后8位即可,因此上面流程可以简化。构造一个8位的寄存器crc,初始值为0,数据依次移入crc的0位,同时crc的7位移出。当移出的数据为1时,crc才和0000111进行XOR运算;移出的数据为0时,不做运算。每次crc中数据左移后就需要从输入数据中读入一位新的数据。由于左移时crc0位补0,因此当读入的数据最高位为1时还需要对crc0位进行处理(将crc与00000001异或使0位置1)。下面给出伪代码://crc是一个8位的寄存器把crc中的值置为0在原始数据input后添加8个0while(数据未处理完)beginif(crc首位是1)crc左移1位crc=crcXOR00000111elsecrc左移1位10:..从input中读入的新的数据)end五、帧封装流程图开始以二进制、可读写方式打开输出文件写入前导码和帧前定界符获取当前文件指针写入目的地址和源地址打开输入数据文件,获取文件长度length,并将长度值写入输出文件将输入数据文件的内容填入数据字段N数据字段长度>=46BYY填充(46-length)字节0’关闭输入数据文件添加1字节0,用于CRC计算计算CRC值,填充校验字段封装完成,关闭输出文件结束11:..图四帧封装流程图六、帧封装方法的相关扩展除了上面介绍的方法之外,还有其它一些算法可以完成CRC校验。例如,多项式除法,可用除法电路来实现。除法电路的主体由一组移位寄存器和模2加法器(异或单元)组成。以CRC-ITU为例,它由16级移位寄存器和3个加法器组成,见下图(编码/解码共用)。编码、解码前将各寄存器初始化为,信息位随着时钟移入。当信息位全部输入后,从寄存器组输出CRC结果。图五除法电路实现CRC1、比特型算法上面的CRC-ITU除法电路,完全可以用软件来模拟。定义一个寄存器组,初始化为全。依照电路图,每输入一个信息位,相当于一个时钟脉冲到来,从高到低依次移位。移位前信息位与bit0相加产生临时位,其中bit15移入临时位,bit10、bit3还要加上临时位。当全部信息位输入完成后,从寄存器组取出它们的值,这就是CRC码。2、字节型算法比特型算法逐位进行运算,效率比较低,不适用于高速通信的场合。数字通信系统(各种通信标准)一般是对一帧数据进行CRC校验,而字节是帧的基本单位。最常用的是一种按字节查表的快速算法。该算法基于这样一个事实:计算本字节后的CRC码,等于上一字节余式CRC码的低8位左移8位,加上上一字节CRC右移8位和本字节之和后所求得的CRC码。如果我们把8位二进制序列数的CRC(共256个)全部计算出来,放在一个表里,编码时只要从表中查找对应的值进行处理即可。CRC-ITU的计算算法如下:1)寄存器组初始化为全。2)寄存器组向右移动一个字节。12:..刚移出的那个字节与数据字节进行异或运算,得出一个指向值表的索引。4)索引所指的表值与寄存器组做异或运算。5)数据指针加1,如果数据没有全部处理完,则重复步骤b。6)寄存器组取反,得到CRC,附加在数据之后。CRC-ITU的验证算法如下:1)寄存器组初始化为全。2)寄存器组向右移动一个字节。3)刚移出的那个字节与数据字节进行异或运算,得出一个指向值表的索引。4)索引所指的表值与寄存器组做异或运算。5)数据指针加1,如果数据没有全部处理完,则重复步骤b(数据包括CRC的两个字节)。6)寄存器组的值是否等于“MagicValue”(0xF0B8),若相等则通过,否则失败。七、程序调试分析与结果先进入MicrosoftVisualC++,编译运行源程序,生成可执行文件。。然后进入DOS中,进行帧的封装,其过程如下图五所示。图六帧封装过程图其中,输入命令行中的“lizeyin”指的是生成的可执行文件,;“原始数据文件”指的是在可执行文件存放路径下的一个数据文件,,其中的内容为:Mynameislizeyin!!!计科05104班。13:..图七原始数据的二进制形式图“输出结果”是将原始数据文件进行封装后所得到的一个文件,它也将存放在可执行文件存放的路径下,这里封装后的文件名是:,其中的内容是:鋯:€鎒!Mynameislizeyin!!!计科05104班其二进制形式如下图八所示:图八输出结果的二进制形式图八、课程设计心得与体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新日异,当今计算机应用在生活中可以说得是无处不在,因此作为二十一世纪的大学来说掌握计算机开发技术是十分重要的。回顾起此次课程设计,我感慨颇多。它不仅巩固了我所学过的知识,而且让我学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在该设计过程中我遇到了许多的问题,让我发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,看到了自己的实践经验还是比较缺乏,理论联系实际的能力还急需提高。14:..[1]吴功宜、胡晓英等,计算机网络课程设计,北京:***出版社,[2]杨丰瑞、杨丰任,实用教程最新计算机网络,北京:中国铁道出版社,[3]胡晓英等,计算机网络课程设计,北京:***出版社,[4]郭国强等著,教程,北京:清华出版社,:..附录二:帧封装源程序#include<>#include<>voidmain(intargc,char*argv[]){if(argc!=3)//判断输入的命令行格式是否正确{请按以下格式输入命令行:;return;}fstreamfile;//(argv[2],ios::in|ios::out|ios::binary|ios::trunc);//打开指定输出文件,读写方式为以二进制方式可读可写,如文件存在则清除其for(inti=0;i<7;i++)(char(0xaa));//(char(0xab));//写入1B帧前界定符longpCrcs=();//获得当前文件指定指针位置,计算CRC时从这里开始chardst_addr[6]={char(0x00),char(0x00),char(0xe4),char(0x86),char(0x3a),char(0xdc)};(dst_addr,sizeof(dst_addr));//写入6B目的地址charsrc_addr[6]={char(0x00),char(0x00),char(0x80),char(0x1a),char(0xe6),char(0x65)};(src_addr,sizeof(src_addr));//写入6B源地址ifstreaminfile;//(argv[1],ios::binary);//(0,ios::end);//将文件读指针移到末尾shortlength=(short)();//获得位置偏移量,(char(length/256));//将该长度写入数据长度字段(2B)(char(length%256));char*data=newchar[length];(0,ios::beg);(data,length);//(data,length);//();//关闭输入文件deletedata;//回收dataif(length<46)for(inti=0;i<46-length;i++)(char(0x00));//数据字段不足46B的部分用0填充longpCrc=();//获得当前位置,(char(0x00));16:..//数据后补1B的0,用于crc计算shorttotal=short(())-(short)pCrcs;//(pCrcs,ios::beg);//将读指针指向目的地址字段,从这里开始crc计算unsignedcharcrc=0;//初始余数为0while(total--){unsignedchartemp;(temp);//读1B的数据//以下模拟数据除以100000111的二进制除法过程for(unsignedchari=(unsignedchar)0x80;i>0;i>>=1){if(crc&0x80){crc<<=1;if(temp&i)crc^=0x01;//将输入数据相应位的值递补到余数末位crc^=0x07;//进行除法运算(即减去除数的低8位:00000111)}else{crc<<=1;if(temp&i)crc^=0x01;//将输入数据相应位的值递补到余数末位}}}(pCrc,ios::beg);(crc);帧文件封装完成;();//关闭文件}17