如何简单的计算且通俗的理解CRC码(循环冗余校验码)含过程推演详细步骤

本文介绍了CRC码的出现背景,解释了模2运算的概念,并详细阐述了简单求CRC码的步骤,包括如何将有效信息转换为多项式、进行模2除法以及如何确定最终的CRC码。

如何简单的计算且通俗的理解CRC码(循环冗余校验码)

CRC码的出现的契机

CRC(Cyclic Redundancy Check)码即循环冗余校验码 ,在计算机运行及数据传输时,由于种种原因会导致数据存储或接收时出现差错。为了发现并纠正信息在存储或传送过程中连续的多位错误代码,因此CRC校验码被广泛应用。

什么是模2运算

模2运算的特点是不考虑进位和借位的运算

  1. 模2加、模2减 :这两者的运算结果是相等的,即0±1=1,0±0=0,1±-=1,1±1=0;(即两个位的异或结果
  2. 模2乘:模2和求部分积之和;
  3. 模2除 :可类比于平常的除法,只是不需要考虑借位;

怎么简单的求CRC码

1.若已知生成多项式G(x)=1011、有效信息(或被传输的信息)D共有n位,需写出它的多项式M(x)并找到多项式中最高次幂的值k;
那么问题来了,如何写出D的多项式呢?假设D有4位,D的值(D3D2D1D0)为1010。则M(x)=1x3+0x2+1x1+0x0。(可以看到xi的系数为Di的取值,xi的次幂与该位的Di的权值相关

显然,D的多项式M(x)的最高次幂的值为3,即k=3;
2.由1式中计算所得的k值可知,在计算模2除法之前(CRC码的编码主要由模2除法运算求得)需将有效信息D扩展(左移)至n+k位。
续1式中的例子,则D左移k=3位

<think>好的,用户现在想让我解释海明校验的原理和过程给非计算机背景的人。首先,我需要回顾之前的对话。用户之前问了关于MySQL的问题,现在突然转向海明,这可能是因为他们在学习计算机基础知识,或者需要处理数据校验的问题。不过用户明确说明是给非计算机背景的人,所以必须用简单易懂的语言,避免技术术语。 先看看用户提供的引用内容。引用1和2讲的是16位海明电路设计,原理、实现和优化。引用3是C语言实现海明,提到了校验位的添加和奇偶校验。这些引用的内容比较技术性,但用户现在需要的是简化解释,所以得抛开电路设计和代实现,专注于核心原理。 用户之前的问题和我的回答主要集中在MySQL的使用和错误解决,但这次的问题完全不同,属于数据校验领域。不过用户希望参考之前的对话,可能需要保持回答的结构清晰,逐步解释,就像之前解决MySQL问题那样分步骤说明。 接下来分析用户的需求:解释海明的基本原理和步骤,用简单语言。非计算机背景的人可能不了解二进制、校验位、奇偶校验等术语,所以需要类比和日常例子。 首先,海明的核心目的是检测和纠正数据传输中的错误。比如,发送一个消息,中间可能有干扰导致数据出错,海明能发现错误并修正。可以用现实中的例子,比如快递包裹编号,如果某个数字写错了,系统能发现并纠正。 步骤方面,海明步骤大致是:确定校验位的位置,计算校验位的值,检测错误位置。需要分解这些步骤,用简单的话解释。 确定校验位的位置:校验位放在2的幂次位置,比如1,2,4,8等。需要解释为什么是这些位置,因为它们对应二进制中的位权,方便定位错误。可以用位置编号的二进制形式来说明,比如第3位是11,第5位是101,这样校验位覆盖不同的位组合。 计算校验位:每个校验位负责不同的数据位,通过奇偶校验(偶数个1)来确定值。比如,校验位1检查位置1,3,5等,这些位置二进制形式的最低位是1。可以类比为不同的小组长检查不同的成员,确保每组1的数量是偶数。 检测和纠错:接收方重新计算校验位,与接收到的校验位比较,不同的校验位组合起来指出错误的位置。例如,如果校验位1和2都出错,可能错误在位置3(1+2)。这个过程类似于用多个线索定位错误的位置。 需要考虑用户的可能疑问,比如为什么校验位放在特定位置,如何定位错误,奇偶校验的作用等。需要用类比和图示来辅助解释,但因为是文字回答,可能需要用简单的例子代替图表。 还需要检查是否有技术术语需要进一步简化,比如“奇偶校验”可以解释为“确保1的数量是偶数”。避免使用术语如“线性纠错”或“扩展海明”,因为用户可能不需要这些细节。 最后,确保结构清晰,分步骤说明,每个步骤简单例子说明,并总结应用场景,让非专业读者明白海明的实际用途。</think>### 海明校验原理与过程通俗版) **一句话理解**: 海明就像给数据“上保险”——传输信息时添加几把“密锁”,如果中途被篡改,接收方可以通过锁的状态快速找到并修正错误。 --- #### **基本原理(快递包裹类比)** 想象你网购了一盒**16块巧克力**,商家为了防止运输损坏,在盒子里放了**几张小纸条**(校验位)。每张纸条写着一句话,比如: - 纸条1:“第1、3、5块巧克力完好” - 纸条2:“第2、3、6块巧克力完好” …… 如果运输中**有一块巧克力碎了**,接收时对比纸条内容,就能通过矛盾的纸条快速定位到哪一块坏了,甚至能修复它。 --- #### **具体步骤(分三步走)** 假设你要传输一段**4位二进制数据**:`1011` ##### **第1步:插入“密锁”(确定校验位位置)** - 校验位像“密锁”一样插入到数据中**特定位置**,规则是:放在**2的幂次位置**(第1、2、4、8位等)。 - 例如,4位数据需要插入3个校验位(位置1、2、4),最终总长度是7位: ``` 位置:1 2 3 4 5 6 7 内容:? ? 1 ? 0 1 1 (?代表校验位) ``` ##### **第2步:设置“密锁”(计算校验位值)** 每个校验位负责检查**特定数据位**的组合,规则是: - **校验位1(位置1)**:检查所有**位置二进制编号末位是1**的位(1,3,5,7) - **校验位2(位置2)**:检查所有**位置二进制编号第二位是1**的位(2,3,6,7) - **校验位4(位置4)**:检查所有**位置二进制编号第三位是1**的位(4,5,6,7) 通过**奇偶校验**(让1的总数为偶数)计算校验位: - 校验位1:1(数据位3=1,5=0,7=1 → 1+0+1=2,偶数,所以校验位1设为0) - 校验位2:0(数据位3=1,6=1,7=1 → 1+1+1=3,奇数,所以校验位2设为1) - 校验位4:1(数据位5=0,6=1,7=1 → 0+1+1=2,偶数,所以校验位4设为0) 最终编结果: ``` 位置:1 2 3 4 5 6 7 内容:0 1 1 0 0 1 1 ``` ##### **第3步:检测与纠错(定位错误)** 假设传输后第3位出错(1→0): ``` 接收数据:0 1 0 0 0 1 1 ``` 重新计算校验位并对比: - 校验位1实际是0,但根据接收数据计算应为1(0+0+1=1,奇数→校验位应为1) → **矛盾** - 校验位2实际是1,计算应为0(0+1+1=2,偶数→校验位应为0) → **矛盾** - 校验位4实际是0,计算应为1(0+1+1=2,偶数→校验位应为0) → **一致** 将矛盾的位置编号相加:1(校验位1错) + 2(校验位2错) = **3** → 第3位出错,将0纠正为1[^1]。 --- #### **应用场景** - 内存纠错(防止电脑蓝屏) - 卫星通信(避免信号干扰导致数据丢失) - 二维容错(即使部分破损仍可扫描)[^2]
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