算法 - 循环冗余校验(CRC)

循环冗余校验(CRC)是一种基于多项式除法的错误检测方法,用于检测数据传输或存储中的错误。它通过添加冗余码来扩展数据,然后使用特定生成多项式进行校验。在实践中,选择不同的CRC类型(如CRC-4或CRC-16)对应不同的除数,通过除法计算得出的余数作为校验结果。

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循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check, CRC)是一种根据网络数据包或电脑文件等数据产生简短固定位数校验码的一种散列函数,主要用来检测或校验数据传输或者保存后可能出现的错误。它是利用除法及余数的原理来作错误侦测的。

工作原理

在对信息的处理过程中,我们可以将要被处理的数据块M看成一个n阶的二进制多项式
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CRC校验就是基于这种多项式进行的运算,以GF(2)(The integers modulo 2)多项式算术为数学基础,即(模-2)除法的余数运算,使用的除数不同,CRC的类型也就不一样。CRC传输实际上就是在长度为 k 的数据后面添加供差错检测(Frame Check Sequence) 用的 r 位冗余码(Redundant code 没错CRC里面的R就是这个),使原数据构成 n = k + r 位并发送出去, 此方式又叫(n, k)码。可以证明存在一个最高次幂为n-k=r的多项式G(x), 根据G(x)可以生成k位信息的校验码,而 G(x) 叫做这个CRC码的生成多项式( Poly )。
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实践案例

1、先确定您要使用的CRC校验形式,以此确定对应除数(用G来表示)和选定阶数(用r来表示)。(如果选择CRC-4的话,r就等于4,选择CRC-16话,r就等于16,以此类推。)
2、在待处理的数据块M’后附加上r个0。假设原始数据块的长度是m位的话,附加之后的长度就变成m+r位了,我们用M来代表附加后的值。
3、用第一步选择的生成多项式的值(即对应除数G)来除第二步附加0后生成的值(M),循环计算,一直到余数的阶数小于等于r-1,这时所得到的余数(用Y表示)就是原始数据
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参考资料:
百度百科
CRC-知识解析 cyclic redundancy check

### 关于CRC循环冗余校验的相关软件或工具 对于CRC循环冗余校验)的应用,存在多种可用的软件和在线工具来帮助计算和验证CRC值。这些工具不仅适用于开发人员调试通信协议中的错误检测机制,也适合学习者理解CRC的工作原理。 #### 1. 在线CRC计算器 网络上提供了许多免费的在线CRC计算器,用户可以直接输入二进制字符串、十六进制数值或其他形式的数据流,并指定使用的生成多项式[^1]。这类网站通常界面友好,无需安装任何额外程序即可快速获得结果。 #### 2. Python库`crcmod` Python拥有强大的第三方模块支持,其中`crcmod`是一个非常流行的用于创建自定义CRC函数的库。通过简单的几行代码就可以实现特定标准下的CRC编码解码功能: ```python import crcmod.predefined # 创建预定义的标准CRC-32对象 crc32_func = crcmod.predefined.mkCrcFun('crc-32') data = b'example data' print(hex(crc32_func(data))) ``` 该库还允许开发者根据需求定义新的CRC算法,只需提供相应的参数配置文件即可完成个性化设置[^2]。 #### 3. C/C++编程环境集成解决方案 针对嵌入式系统工程师,在Visual Studio Code等IDE内可通过插件方式获取到专门处理CRC运算的功能扩展包;另外也有开源项目如libcrc能够方便地移植至各种平台之上进行高效能编译链接操作[^3]。 #### 4. Windows/Linux命令行实用程序 操作系统自带或者可以通过包管理器轻松安装一些小型应用程序来进行批量CRC检验工作。例如Linux下的`cksum`命令可以用来查看文件的内容摘要信息,包括其对应的CRC值[^4]。
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