在實作 IDD Features 時，咱們在 Config 類別裡新增一個成員變數 is_e2e_protection_supported，它表示 IDS 伺服器是否支援 E2E-Protection，今天本喵就來說明它是什麼。

1. 用途

E2E-Protection (End-to-End) 是利用計數器和 CRC 來保證資料的完整性和明確性，由 IDD Characteristic 的 Flags 欄位的 bit 0 來指示系統是否支援。E2E-Protection 基本是「全有或全無」的設定，除非特別說明，否則一啟用，所有 characteristics 都必須支援；若關閉，所有 characteristics 也必須移除其相關欄位。

2. E2E-Counter

E2E-Counter 的特性如下：

• 資料型態為 uint8
• 若 E2E-Protection 啟用，其有效值是 1～255；否則為 0
• 分為傳送 (Read、Notify、Indicate) 和接收 (Write) 兩種
• 每次連線，傳送的 E2E-Counter 都由 1 開始
• 每次連線，接收的 E2E-Counter 都由 255 開始
• 每次傳送資料與接收資料後，相應的 E2E-Counter 須遞增 1
• 當 E2E-Counter 到達 255 後，下一次的 E2E-Counter 須為 1
• 除非特別說明，否則所有 characteristics 都有各自的 E2E-Counter
• 滿足
  目前接收的 E2E-Counter - (上次接收的 E2E-Counter mod 255) = 1

由以上描述，咱們應該可以很清楚如何實作：

class Counter:
    def __init__(self, init_value):
        self.value = init_value
        self._init_value = init_value

    def reset(self):
        self.value = self._init_value

    def inc_counter(self):
        counter = self.value + 1
        self.value = (counter >> 8) + (counter & 0xFF)

class TxCounter(Counter):
    def __init__(self):
        super().__init__(1)

class RxCounter(Counter):
    def __init__(self):
        super().__init__(255)

    def check(self, received_counter: int) -> bool:
        return received_counter - (self.value % 255) == 1

3. E2E-CRC

E2E-CRC 是使用 CRC-CCITT，其生成多項式是 g(D) = D^16 + D^12 + D^5 + 1，即 0x1021，CRC 初始值是 0xFFFF。依照此定義所實作的程式如下：

def add_int8(self, data: int):
    for bit in range(8):
        # 目前要處理的位元
        in_bit = (data >> bit) & 1

        msb = (self.crc >> 15) & 1
        self.crc <<= 1
        if in_bit ^ msb:
            self.crc ^= 0x1021

    self.crc &= 0xFFFF

不過這還不完整，因為 IDS 規格書要求算出的 CRC 必須將位元由高到低顛倒，也就是：

• 算出的 CRC: b15, b14, b13, ... b2, b1, b0
• 需要的 CRC: b0, b1, b2, ... b13, b14, b15

為了省下顛倒的動作，咱們將生成多項式先顛倒：

def add_int8(self, data: int):
    for bit in range(8):
        # 目前要處理的位元
        in_bit = (data >> bit) & 1
        
        msb = self.crc & 1
        self.crc >>= 1

        if in_bit ^ msb:
            # 0x8408 是將 0x1021 顛倒後的值
            self.crc ^= 0x8408

有 CRC 相關程式經驗的看官說不定會說：「既然那麼在乎效率，怎不使用查表法，還要一個一個位元計算呢？」
看官說的極是啊！
其實本喵一開始也是使用查表法的，但好景不長 ...
不久就遇到了記憶體不足、碎片化造成的怪現象，本喵只好想方設法省記憶體，最後屠刀就動到 CRC 上了
｡ﾟヽ(ﾟ´Д)ﾉﾟ｡`

這裡額外說一下查表法大致會消耗多少記憶體，若咱們用 tuple 來儲存：

• 一個 tuple 需要 40 bytes
• 每個項目需要 8 bytes，共有 256 個項目
• 總共要花費：40 + 8*256 = 2088 bytes

要超過 2 KB 的空間來儲存表格 ... 這 ... 實在太多了 ... 本喵投降
(｡-_-｡)

欲知如何與 IDD Features 整合，且聽下回分曉～