CRC算法及工作原理

1、CRC算法及工作原理CRC檢驗(yàn) CRC校驗(yàn)實(shí)用程序庫(kù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域，為了保證數(shù)據(jù)的正 確，就不得不采用檢錯(cuò)的手段。在諸多檢錯(cuò)手段中， CRC是最著名的一種。 CRC 的全稱是循環(huán)冗余校驗(yàn)，其特點(diǎn)是 : 檢錯(cuò)能力極強(qiáng)，開(kāi)銷小，易于用編碼器及檢 測(cè)電路實(shí)現(xiàn)。從其檢錯(cuò)能力來(lái)看，它所不能發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤的幾率僅為0.0047%以下。從性能上和開(kāi)銷上考慮，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于奇偶校驗(yàn)及算術(shù)和校驗(yàn)等方式。因 而，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域， CRC無(wú)處不在：著名的通訊協(xié)議 X.25 的 FCRC檢驗(yàn)CRC校驗(yàn)實(shí)用程序庫(kù) 在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域，為了保證數(shù)據(jù)的正確，就不 得不采用檢錯(cuò)的手段。在諸多檢錯(cuò)手段中， C

2、RC是最著名的一種。 CRC的全稱是 循環(huán)冗余校驗(yàn)，其特點(diǎn)是 : 檢錯(cuò)能力極強(qiáng)，開(kāi)銷小，易于用 編碼器 及檢測(cè)電路實(shí) 現(xiàn)。從其檢錯(cuò)能力來(lái)看，它所不能發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤的幾率僅為0.0047%以下。從性能上和開(kāi)銷上考慮，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于奇偶校驗(yàn)及算術(shù)和校驗(yàn)等方式。因而，在數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域， CRC無(wú)處不在：著名的通訊協(xié)議 X.25 的 FCS（ 幀檢錯(cuò)序列 ） 采用的是 CRC-CCITT，WinRAR、 NERO、 ARJ、LHA等壓縮工具軟件采用的是 CRC3，2 磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的讀寫(xiě)采用了 CRC16，通用的圖像存儲(chǔ)格式 GIF、TIFF 等也都用 CRC作為檢錯(cuò)手段。CRC的本質(zhì)是模 -2 除法的

3、余數(shù)，采用的除數(shù)不同， CRC的類型也就不一樣。通 常， CRC的除數(shù)用生成多項(xiàng)式來(lái)表示。最常用的 CRC碼的生成多項(xiàng)式如表 1 所 示。10A08800.GIF;表1.最常用的 CRC碼及生成多項(xiàng)式 由于 CRC在通訊和數(shù)據(jù)處理軟件中經(jīng)常采用，筆者在實(shí)際工作中對(duì)其算法進(jìn)行 了研究和比較，總結(jié)并編寫(xiě)了一個(gè)具有最高效率的 CRC通用程序庫(kù)。該程序采 用查表法計(jì)算 CRC，在速度上優(yōu)于一般的直接模仿硬件的算法，可以應(yīng)用于通 訊和數(shù)據(jù)壓縮程序。算法通常的 CRC算法在計(jì)算一個(gè)數(shù)據(jù)段的 CRC值時(shí)，其 CRC值是由求解每個(gè)數(shù)值的 CRC值的和對(duì) CRC寄存器的值反復(fù)更新而得到的。這樣，求解 CRC的速

4、度較 慢。通過(guò)對(duì) CRC算法的研究，我們發(fā)現(xiàn) :一個(gè) 8位數(shù)據(jù)加到 16位累加器中去， 只有累加器的高 8位或低 8位與數(shù)據(jù)相作用，其結(jié)果僅有 256種可能的組合 值。因而，我們可以用查表法來(lái)代替反復(fù)的運(yùn)算，這也同樣適用于CRC32的計(jì)算。本文所提供的程序庫(kù)中，函數(shù) crchware 是一般的 16 位 CRC的算法 ;mk- crctbl 用以在內(nèi)存中建立一個(gè) CRC數(shù)值表 ;crcupdate 用以查表并更新 CRC累加 器的值 ;crcrevhware 和 crcrevupdate 是反序算法的兩個(gè)函 數(shù) ;BuildCRCTable 、CalculateBlockCRC32 和 Upd

5、ateCharac terCRC32 用于 CRC32的計(jì)算。/* CRC.C CRC程序庫(kù) */#define CRCCCITT 0x1021#define CCITT-REV 0x8408#define CRC16 0x8005#define CRC16-REV 0xA001#define CRC32-POLYNOMIAL 0xEDB88320L/* 以上為 CRC除數(shù)的定義 */#define NIL 0#define crcupdate(d,a,t)*(a)=(*(a)& lt ;8)(d);#define crcupdate16(d,a,t)*(a)=(*(a)8(t)(*(a)(d)& amp;0x00ff)/* 以上兩個(gè)宏可以代替函數(shù) crcupdate 和 crcrevupdate */#include #include #include /* 函數(shù) crchware 是傳統(tǒng)的 CRC算法，其返回值 即 CRC值 */ unsigned short crchware(data,genpoly,accum)unsigned short data;/* 輸入的數(shù)據(jù) */unsigned short genpoly;/* CRC除數(shù) */unsigned short accum;/* CRC