CRC

代数学的一般性算法

在代数编码理论中,将一个码组表示为一个多项式,码组中各码元当作多项式的系数。例如 1100101 表示为
1·x6+1·x5+0·x4+0·x3+1·x2+0·x+1,即 x6+x5+x2+1。

设编码前的原始信息多项式为P(x),P(x)的最高幂次加1等于k;生成多项式为G(x),G(x)的最高幂次等于r;CRC多项式为R(x);编码后的带CRC的信息多项式为T(x)。

发送方编码方法:将P(x)乘以xr(即对应的二进制码序列左移r位),再除以G(x),所得余式即为R(x)。用公式表示为
T(x)=xrP(x)+R(x)

接收方解码方法:将T(x)除以G(x),如果余数为0,则说明传输中无错误发生,否则说明传输有误。

举例来说,设信息码为1100,生成多项式为1011,即P(x)=x3+x2,G(x)=x3+x+1,计算CRC的过程为

       xrP(x)      x3(x3+x2)      x6+x5                     x
      -------- = ---------- = -------- = (x3+x2+x) + --------
        G(x)        x3+x+1       x3+x+1                  x3+x+1

即 R(x)=x。注意到G(x)最高幂次r=3,得出CRC为010。

如果用竖式除法,计算过程为

                1110
             -------    
       1011 /1100000      (1100左移3位)
             1011
             ----
              1110
              1011
              -----
               1010
               1011
               -----
                0010
                0000
                ----
                 010

因此,T(x)=(x6+x5)+(x)=x6+x5+x, 即 1100000+010=1100010

如果传输无误,

        T(x)      x6+x5+x
       ------ = --------- = x3+x2+x,
        G(x)      x3+x+1

无余式。回头看一下上面的竖式除法,如果被除数是1100010,显然在商第三个1时,就能除尽。

上述推算过程,有助于我们理解CRC的概念。但直接编程来实现上面的算法,不仅繁琐,效率也不高。实际上在工程中不会直接这样去计算和验证CRC。

下表中列出了一些见于标准的CRC资料:

名称 生成多项式 简记式* 应用举例
CRC-4 x4+x+1   ITU G.704
CRC-12 x12+x11+x3+x+1    
CRC-16 x16+x12+x2+1 1005 IBM SDLC
CRC-ITU** x16+x12+x5+1 1021 ISO HDLC, ITU X.25, V.34/V.41/V.42, PPP-FCS
CRC-32 x32+x26+x23+...+x2+x+1 04C11DB7 ZIP, RAR, IEEE 802 LAN/FDDI, IEEE 1394, PPP-FCS
CRC-32c x32+x28+x27+...+x8+x6+1 1EDC6F41 SCTP
     *   生成多项式的最高幂次项系数是固定的1,故在简记式中,将最高的1统一去掉了,如04C11DB7实际上是104C11DB7。
     ** 前称CRC-CCITT。ITU的前身是CCITT。

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