CRC工作原理及算法研究

CRC檢驗

　　CRC校驗實用程序庫 在數據存儲和數據通訊領域，為了保證數據的正確，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的全稱是循環冗余校驗，其特點是:檢錯能力極強，開銷小，易于用編碼器及檢測電路實現。從其檢錯能力來看，它所不能發現的錯誤的幾率僅為0.0047%以下。從性能上和開銷上考慮，均遠遠優于奇偶校驗及算術和校驗等方式。因而，在數據存儲和數據通訊領域，CRC無處不在：著名的通訊協議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的本質是模-2除法的余數，采用的除數不同，CRC的類型也就不一樣。通常，CRC的除數用生成多項式來表示。最常用的CRC碼的生成多項式如表1所示。

　　@@10A08800.GIF;表1.最常用的CRC碼及生成多項式@@

　　由于CRC在通訊和數據處理軟件中經常采用，筆者在實際工作中對其算法進行了研究和比較，總結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算CRC，在速度上優于一般的直接模仿硬件的算法，可以應用于通訊和數據壓縮程序。

　　算法

　　通常的CRC算法在計算一個數據段的CRC值時，其CRC值是由求解每個數值的CRC值的和對CRC寄存器的值反復更新而得到的。這樣，求解CRC的速度較慢。通過對CRC算法的研究，我們發現:一個8位數據加到16位累加器中去，只有累加器的高8位或低8位與數據相作用，其結果僅有256種可能的組合值。因而，我們可以用查表法來代替反復的運算，這也同樣適用于CRC32的計算。本文所提供的程序庫中，函數crchware是一般的16位CRC的算法;mk-crctbl用以在內存中建立一個CRC數值表;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;BuildCRCTable、CalculateBlockCRC32和UpdateCharac

　　terCRC32用于CRC32的計算。

　　/* 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crcupdate和crcrevupdate */

　　#include #include #include /* 函數crchware是傳統的CRC算法，其返回值即CRC值 */ unsigned short crchware(data,genpoly,accum)

　　unsigned short data;/* 輸入的數據 */

　　unsigned short genpoly;/* CRC除數 */

　　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;

　　}