網(wǎng)絡(luò)可靠遠(yuǎn)程單工通信指令傳輸系統(tǒng)

1 單工通信

信息在網(wǎng)絡(luò)通道的傳輸方式有單工方式、半雙工方式和全雙工方式。單工方式，是指信息只能從通道的一端向另一端傳輸?shù)姆绞?。在單工通道中，信息只能從?guī)定的發(fā)送端傳輸?shù)揭?guī)定的接受端，而不能從接收端發(fā)送信息到發(fā)送端。

2 可靠TCP傳輸

2.1 服務(wù)端完成功能

（1）Winsock套接字庫(kù)加載，在此加載 Winsock套接字庫(kù)的版本號(hào)為2.2；

（2）確認(rèn)Winsock套接字是否支持2.2版本；

（3）創(chuàng)建TCP套接字：sockConn；

（4）將創(chuàng)建的套接字綁定到本地IP地址和端口號(hào)上；

（5）將套接字設(shè)置為監(jiān)聽(tīng)模式，等待客戶端的請(qǐng)求；

（6）接收客戶端的連接請(qǐng)求，并驗(yàn)證連接是否成功；

（7）關(guān)閉服務(wù)器端套接字；

（8）終止服務(wù)器端套接字庫(kù)。

2.2 客戶端完成功能

（1）Winsock套接字庫(kù)加載，在此加載 Winsock套接字庫(kù)的版本號(hào)同樣為2.2；

（2）確認(rèn)Winsock套接字是否支持2.2版本；

（3）創(chuàng)建TCP套接字：sockConn；

（4）向服務(wù)器端發(fā)送連接請(qǐng)求，并驗(yàn)證連接是否成功；

（5）關(guān)閉服務(wù)器端套接字；

（6）終止服務(wù)器端套接字庫(kù)。

3 網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)陌踩珕?wèn)題

網(wǎng)絡(luò)信息主要是以高低電壓或電波負(fù)載由“1”和“0”組成的二進(jìn)制字符串傳輸?shù)?。信息的傳輸過(guò)程容易受到客觀或主觀因素影響，造成傳輸信息的變化，如二進(jìn)制字符串中“1”、“0”順序變化和置反、長(zhǎng)度的增減、丟失、重傳等，從而無(wú)法保障數(shù)據(jù)完整性、正確性。

現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)大部分使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這樣的網(wǎng)絡(luò)是開(kāi)放式的，傳輸?shù)膬?nèi)容容易被截獲，根據(jù)報(bào)文的格式分析截獲數(shù)據(jù)包的內(nèi)容可獲得一些有用的信息，也可以修改數(shù)據(jù)包內(nèi)容重發(fā)數(shù)據(jù)以欺騙接收端。對(duì)此，常采用校驗(yàn)、糾錯(cuò)和數(shù)據(jù)加密技術(shù)保障數(shù)據(jù)包所代表的意義僅被接收者所識(shí)別，其中檢驗(yàn)技術(shù)主要是檢查接收的數(shù)據(jù)包是否出錯(cuò)，糾錯(cuò)技術(shù)完成數(shù)據(jù)包出錯(cuò)的糾正，還原源數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)加密技術(shù)防止數(shù)據(jù)包截獲者了解數(shù)據(jù)包的含義。校驗(yàn)、糾錯(cuò)和數(shù)據(jù)加密技術(shù)可采用的方法有很多，特別是量子數(shù)據(jù)加密技術(shù)的出現(xiàn)。

檢驗(yàn)是糾錯(cuò)的前提，檢驗(yàn)技術(shù)是數(shù)據(jù)發(fā)送方根據(jù)雙方的協(xié)定對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成校驗(yàn)結(jié)果并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)包中，而數(shù)據(jù)接收方同樣根據(jù)雙方的協(xié)定對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成校驗(yàn)結(jié)果，把接收方生成的校驗(yàn)結(jié)果和發(fā)送方生成的校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)比較結(jié)果判斷數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)，如果出錯(cuò)判斷出數(shù)據(jù)出錯(cuò)的位置。

4 海明碼原理

海明碼是一種可以對(duì)一串只包含0和1的序列進(jìn)行糾錯(cuò)一位的編碼。該編碼是在0和1序列的2^i（i=0，1，2，3…）位置處增加校驗(yàn)位，使碼距均勻拉大。

增加的校驗(yàn)位數(shù) r由 0和 1序列的信息位數(shù) k確定，要求2^r>=k+r+1，海明碼是由信息位和校驗(yàn)位構(gòu)成的編碼，長(zhǎng)度為k+r，如k=7，則r=4。校驗(yàn)位的值是由相關(guān)信息位的值異或所確定的，相關(guān)信息位又是由位置號(hào)確定的。把位置號(hào)數(shù)值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的0和1序列，其中數(shù)值位為1的位置號(hào)就是所關(guān)聯(lián)的校驗(yàn)碼的位置號(hào)。對(duì)于所有校驗(yàn)位的值初始化為 0，從第一個(gè)校驗(yàn)位開(kāi)始依次順序判斷其所有相關(guān)聯(lián)的位置號(hào)的數(shù)值（0或1）中1的個(gè)數(shù)gs，如果gs為偶數(shù)則賦值為0，gs為奇數(shù)則賦值為1，這樣就生成海明碼。

糾錯(cuò)時(shí)，是把校驗(yàn)位的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)值 err。如果 err等于0，則說(shuō)明接受的0和1序列沒(méi)有出錯(cuò)，否則接受的0和1序列中有一位出錯(cuò)，而err數(shù)值就是出錯(cuò)的位置號(hào)，對(duì)該位置號(hào)的信息位取反，就得到正確的海明碼，再把海明碼中在2^i（i=0、1、2、3…）位置號(hào)的數(shù)據(jù)刪去后，剩下的就是海明碼生成前的0和1序列。

海明碼的生成：如一個(gè)海明碼的7個(gè)信息位為d0，d1，d2，d3，d4，d5，d6，則4個(gè)校驗(yàn)位為r0，r1，r2，r3；生成的海明碼順序?yàn)閔1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8 h9 h10 h11。r0=h1=h1 h3 h5 h7 h9 h11的異或，r1=h2=h2 h3 h6 h7 h10 h11的異或，r2=h4=h4 h5 h6 h7 的異或，r3=h8=h8 h9 h10 h11的異或。

分析r3的相關(guān)位置號(hào)：由于二進(jìn)制e=1000等于8，所以與r3關(guān)聯(lián)的位置號(hào)從第8位開(kāi)始，把9轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為1001，右起數(shù)第四位為1，所以與r3相關(guān)，再把10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為1010，右起數(shù)第四位為1，所以也與r3相關(guān)，順序計(jì)算就能得出相關(guān)的位置號(hào)。

海明碼的校驗(yàn)（對(duì)上面生成的海明碼進(jìn)行校驗(yàn)）：e0=h1 h3 h5 h7 h9 h11的異或，e1=h2 h3 h6 h7 h10 h11的異或，e2=h4 h5 h6 h7的異或，e3=h8 h9 h10 h11的異或。

轉(zhuǎn)換二進(jìn)制計(jì)算十進(jìn)制err=e3*2^3+e2*2^2+e1*2^1+e0*2^0。如果err等于0，則沒(méi)出錯(cuò)；原來(lái)的0和1序列是：d0，d1，d2，d3，d4，d5，d6。如果err等于5，則說(shuō)明在海明碼的第5位置號(hào)的數(shù)據(jù)出錯(cuò)；如果該數(shù)據(jù)位的值是0，則改為1；如果該數(shù)據(jù)位的值是1，則改為0。

例：7個(gè)信息位為1011011，4個(gè)校驗(yàn)位為r0，r1，r2，r3。其r0=0 1 0 1 0 1的異或；r1=0 1 1 1 1 1的異或；r2=0 0 1 1的異或；r3=0 0 1 1的異或。所以r0 r1 r2 r3等于1100，生成的海明碼為11100110011。

海明碼校驗(yàn)：把上面生成的海明碼的5為變?yōu)?，得錯(cuò)誤的海明碼為1110 1 110011。e0=1 1 1 1 0 1的異或，e1=1 1 1 1 1 1的異或，e2=0 1 1 1的異或，e3=0 0 1 1的異或，e0 e1 e2 e3的值是1010，err= 0*2^3+1*2^2+0*2^1+1*2^0=5，把第5位置號(hào)的數(shù)據(jù)“1”取反得“0”，再把校驗(yàn)碼刪除的正確的信息序列為1011011。對(duì)于上述的“異或”運(yùn)算，在程序編程中運(yùn)用數(shù)值的十進(jìn)制相加計(jì)算其總和為cout，再用cout對(duì)2取余，如果余數(shù)為1則賦值為1，否則賦值為0來(lái)代替實(shí)現(xiàn)。

5 服務(wù)端

5.1 服務(wù)端的功能和流程

功能：（1）用戶的登錄；（2）與客戶端的可靠連接；（3）接受輸入的指令；（4）完成海明碼的生成和發(fā)送；（5）發(fā)送錯(cuò)一位的海明碼。

流程：（1）進(jìn)入主界面并單擊登錄轉(zhuǎn)到登錄窗口，輸入用戶名和密碼；（2）將用戶名和密碼記錄在控件的相關(guān)成員變量；（3）連接access數(shù)據(jù)庫(kù)，判斷用戶是否存在，如果用戶存在則進(jìn)入下一個(gè)流程，用戶不存在則返回流程1；（4）返回主界面輸入指令，如 a1，再單擊發(fā)送指令；（5）存儲(chǔ)指令到控件的成員變量m_Zhi1ing中；（6）在編輯框顯示發(fā)送的指令。

5.2 舉例檢查海明校驗(yàn)

選擇了3個(gè)不同類型字符：一個(gè)是數(shù)字字符‘1’；一個(gè)是特殊字符‘@’；一個(gè)是字符‘z’。該函數(shù)分3次發(fā)送了3個(gè)錯(cuò)誤的海明碼“1@z”，供客戶端接收校驗(yàn)。其中‘1’的錯(cuò)誤在第四位，把本應(yīng)為‘0’的數(shù)據(jù)改為‘1’；‘@’的錯(cuò)誤發(fā)生在第 11 位，把本應(yīng)為‘1’的數(shù)據(jù)改為‘0’；‘z’的錯(cuò)誤發(fā)生在第 6位，把本應(yīng)為‘0’的數(shù)據(jù)改為‘1’；如下：

char CuoWuHm1[12]={'0'，'0'，'1'，'1'，'0'，'0'，'0'，'0'，'1'，'1'，'0'}；//字符數(shù)組的內(nèi)容是 1 低4位出錯(cuò)，應(yīng)為0

char CuoWuHm2[12]={'1'，'1'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'1'，'0'，'0'，'0'}；//字符數(shù)組的內(nèi)容是 @ 低11位出錯(cuò)，應(yīng)為1

char CuoWuHm3[12]={'0'，'1'，'0'，'0'，'1'，'1'，'1'，'1'，'1'，'1'，'1'}；//字符數(shù)組的內(nèi)容是 z 第6位出錯(cuò)，應(yīng)為0

6 客戶端功能和流程

6.1 功能

（1）與服務(wù)端進(jìn)行TCP可靠連接；（2）接收服務(wù)端發(fā)來(lái)的海明碼，并進(jìn)行海明校驗(yàn)；（3）校驗(yàn)后顯示正確的指令。

6.2 流程

（1）輸入服務(wù)器IP地址；（2）單擊：“連接”按鈕；（3）在列表框中顯示海明校驗(yàn)后的指令。