CRC工作原理及算法研究

CRC檢驗(yàn)

　　CRC校驗(yàn)實(shí)用程序庫 在數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域，為了保證數(shù)據(jù)的正確，就不得不采用檢錯的手段。在諸多檢錯手段中，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:檢錯能力極強(qiáng)，開銷小，易于用編碼器及檢測電路實(shí)現(xiàn)。從其檢錯能力來看，它所不能發(fā)現(xiàn)的錯誤的幾率僅為0.0047%以下。從性能上和開銷上考慮，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)存儲和數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域，CRC無處不在：著名的通訊協(xié)議X.25的FCS(幀檢錯序列)采用的是CRC-CCITT，WinRAR

　　、NERO、ARJ、LHA等壓縮工具軟件采用的是CRC32，磁盤驅(qū)動器的讀寫采用了CRC16，通用的圖像存儲格式GIF、TIFF等也都用CRC作為檢錯手段。

　　CRC的本質(zhì)是模-2除法的余數(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)際工作中對其算法進(jìn)行了研究和比較，總結(jié)并編寫了一個具有最高效率的CRC通用程序庫。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)算一個數(shù)據(jù)段的CRC值時，其CRC值是由求解每個數(shù)值的CRC值的和對CRC寄存器的值反復(fù)更新而得到的。這樣，求解CRC的速度較慢。通過對CRC算法的研究，我們發(fā)現(xiàn):一個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是反序算法的兩個函數(shù);BuildCRCTable、CalculateBlockCRC32和UpdateCharac

　　terCRC32用于CRC32的計(jì)算。

　　/* CRC.C——CRC程序庫 */

　　#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)8)^(t)[(*(a)>>8)^(d)];

　　#define crcupdate16(d,a,t)*(a)=(*(a)>>8^(t)[(*(a)^(d))0x00ff])

　　/* 以上兩個宏可以代替函數(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累加器值 */

　　{

　　static int i;

　　data=8;

　　for(i=8;i>0;i--)

　　{

　　if((data^accum)0x8000)

　　accum=(accum1)^genpoly;

　　else

　　accum=1;

　　data=1;

　　}