CRC算法及工作原理

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 CRC检验

CRC校验实用程序库 在数据存储和数据通讯领域,为了保证数据的正确,就不得不采用检错的手段。在诸多检错手段中,CRC是最著名的一种。CRC的全称是循环冗余校验,其特点是:检错能力极强,开销小,易于用编码器及检测电路实现。从其检错能力来看,它所不能发现的错误的几率仅为0.0047%以下。从性能上和开销上考虑,均远远优于奇偶校验及算术和校验等方式。因而,在数据存储和数据通讯领域,CRC无处不在:著名的通讯协议X.25的FCS(帧检错序列)采用的是CRC- CCITT,WinRAR、NERO、ARJ、LHA等压缩工具软件采用的是CRC32,磁盘驱动器的读写采用了CRC16,通用的图像存储格式GIF、TIFF等也都用CRC作为检错手段。

  CRC的本质是模-2除法的余数,采用的除数不同,CRC的类型也就不一样。通常,CRC的除数用生成多项式来表示。最常用的CRC码的生成多项式如表1所示。

  @@10A08800.GIF;表1.最常用的CRC码及生成多项式@@

  由于CRC在通讯和数据处理软件中经常采用,笔者在实际工作中对其算法进行了研究和比较,总结并编写了一个具有最高效率的CRC通用程序库。该程序采用查表法计算CRC,在速度上优于一般的直接模仿硬件的算法,可以应用于通讯和数据压缩程序。

  算法

  通常的CRC算法在计算一个数据段的CRC值时,其CRC值是由求解每个数值的CRC值的和对CRC寄存器的值反复更新而得到的。这样,求解 CRC的速度较慢。通过对CRC算法的研究,我们发现:一个8位数据加到16位累加器中去,只有累加器的高8位或低8位与数据相作用,其结果仅有256种可能的组合值。因而,我们可以用查表法来代替反复的运算,这也同样适用于CRC32的计算。本文所提供的程序库中,函数crchware是一般的16位 CRC的算法;mk-crctbl用以在内存中建立一个CRC数值表;crcupdate用以查表并更新CRC累加器的值;crcrevhware和 crcrevupdate是反序算法的两个函数;BuildCRCTable、CalculateBlockCRC32和UpdateCharacterCRC32用于CRC32的计算。

  /* CRC.C——CRC程序库 */
#define CRCCCITT 0x1021
#define CCITT-REV 0x8408
#define CRC16 0x8005
#define CRC16-REV 0xA001
#define CRC32-POLYNOMIAL 0xEDB88320L
/* 以上为CRC除数的定义 */
#define NIL 0
#define crcupdate(d,a,t)*(a)=(*(a)<<8)^(t)[(*(a)>>8)^(d)];
#define crcupdate16(d,a,t)*(a)=(*(a)>>8^(t)[(*(a)^(d))&0x00ff])
/* 以上两个宏可以代替函数crcupdate和crcrevupdate */
#include #include #include /* 函数crchware是传统的CRC算法,其返回值即CRC值 */ unsigned short crchware(data,genpoly,accum)
unsigned short data;/* 输入的数据 */
unsigned short genpoly;/* CRC除数 */
unsigned short accum;/* CRC累加器值 */
{
static int i;
data<<=8;
for(i=8;i>0;i--)
{
if((data^accum)&0x8000)
accum=(accum<<1)^genpoly;
else
accum<<=1;
data<<=1;
}


return (accum);
}
/* 函数mk-crctbl利用函数crchware建立内存中的CRC数值表 */
unsigned short *mk-crctbl(poly,crcfn);
unsigned short poly;/* CRC除数--CRC生成多项式 */
R>unsigned short (*crcfn)();/* 指向CRC函数(例如crchware)的指针 */
{
/* unsigned short */malloc(); */
unsigned short *crctp;
int i;
if((crctp=(unsigned short*)malloc(256*sizeof(unsigned)))==0)
return 0;
for(i=0;i<256;i++)
crctp=(*crcfn)(i,poly,0);
return crctp;
}
/* 函数mk-crctbl的使用范例 */
if((crctblp=mk-crctbl(CRCCCITT,crchware))==NIL)
{
puts("insuff memory for CRC lookup table.n");
return 1; */
/* 函数crcupdate用以用查表法计算CRC值并更新CRC累加器值 */
void crcupdate(data,accum,crctab)
unsigned short data;/* 输入的数据 */
unsigned short *accum;/* 指向CRC累加器的指针 */
unsigned short *crctab;/* 指向内存中CRC表的指针 */
{
static short comb-val;
comb-val=(*accum>>8)^data;
*accum=(*accum<<8)^crctab[comb-val];
}


/* 函数crcrevhware是传统的CRC算法的反序算法,其返回值即CRC值 */
unsigned short crcrevhware(data,genpoly,accum)
unsigned short data;
unsigned short genpoly;
unsigned short accum;
{
static int i;
data<<=1;
for(i=8;i>0;i--)
{
data>>=1;
if((data^accum)&0x0001)
accum=(accum>>1)^genpoly;
else
accum>>=1;
}
return accum;
}
/* 函数crcrevupdate用以用反序查表法计算CRC值并更新CRC累加器值 */
void crcrevupdate(data,accum,crcrevtab)
unsigned short data;
unsigned short *accum;

  CRC检验方法的工作原理

  循环冗余码CRC在发送端编码和接收端校验时,都可以利用事先约定的生成多项式G(X)来得到,k位要发送的信息位可对应一个(k-1)次多项式K(X),r位冗余位对应于一个(r-1)次多项式R(X),由k位信息位后面加上r位冗余位组成的n=k+r的码字则对应于一个(n-1)次多项式 T(X)X×K(X)+R(X)。也即在发送端产生一个循环冗余码,附加在信息位后面一起发送到接收端。接收端的检验过程就是将接收到的码字多项式除以 G(X),若余式为零则认为传输无差错;若余式不为零则传输有差错。

  CRC - Crazy Roller Crew

  CRC英文全称是Crazy Roller Crew,是疯狂轮滑阵线(CRF)核心成员团体。

  CRC是疯狂轮滑阵线组织力量和轮滑技术的核心,服务于疯狂轮滑阵线的技术团队,由阵线会员组成。但绝非纯技术团队,亲和力及沟通能力作为基本条件存在。荣誉承担疯狂轮滑阵线的各种对外技术交流活动。

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