CRC32(循環冗餘校驗)算法的簡單介紹

CRC校驗實用程序庫 在數據存儲和數據通訊領域，爲了保證數據的正確，就不得不採用檢錯的手段。在諸多檢錯手段中，CRC是最著名的一種。CRC的全稱是循環冗餘校驗，其特點是:檢錯能力極強，開銷小，易於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機率僅爲0.0047%以下。從性能上和開銷上考慮，均遠遠優於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)採用的是CRC-CCITT，ARJ、LHA等壓縮工具軟件採用的是CRC32，磁盤驅動器的讀寫採用了CRC16，通用的圖像存儲格式GIF、TIFF等也都用CRC作爲檢錯手段。 
CRC的本質是模-2除法的餘數，採用的除數不同，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@@ 
由於CRC在通訊和數據處理軟件中經常採用，筆者在實際工作中對其算法進行了研究和比較，總結並編寫了一個具有最高效率的CRC通用程序庫。該程序採用查表法計算CRC，在速度上優於一般的直接模仿硬件的算法，可以應用於通訊和數據壓縮程序。 
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寄存器的值反覆更新而得到的。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覆的運算，這也同樣適用於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用以查表並更新CRC累加器的值；crcrevhware和crcrevupdate是反序算法的兩個函數；BuildCRCTable、CalculateBlockCRC32和UpdateCharac 
terCRC32用於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 
/* 以上爲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<stdio.h> 
#include<stdlib.h> 
#include<alloc.h> 
/* 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=(accum<<1)^genpoly; 
else 
accum<<=1; 
data<<=1; 
} 
return (accum); 
} 
/* 函數mk-crctbl利用函數crchware建立內存中的CRC數值表 */ 
unsigned short *mk-crctbl(poly,crcfn); 
unsigned short poly;/* CRC除數--CRC生成多項式 */ 


R>unsigned short (*crcfn)();/* 指向CRC函數(例如crchware)的指針 */ 
{ 
/* unsigned short */malloc(); */ 
unsigned short *crctp; 
int i; 
if((crctp=(unsigned short*)malloc(256*sizeof(unsigned)))==0) 
return 0; 
for(i=0;i<256;i++) 
crctp[i]=(*crcfn)(i,poly,0); 
return crctp; 
} 
/* 函數mk-crctbl的使用範例 */ 
if((crctblp=mk-crctbl(CRCCCITT,crchware))==NIL) 
{ 
puts("insuff memory for CRC lookup table.\n"); 
return 1; */ 
/* 函數crcupdate用以用查表法計算CRC值並更新CRC累加器值 */ 
void crcupdate(data,accum,crctab) 
unsigned short data;/* 輸入的數據 */ 
unsigned short *accum;/* 指向CRC累加器的指針 */ 
unsigned short *crctab;/* 指向內存中CRC表的指針 */ 
{ 
static short comb-val; 
comb-val=(*accum>>8)^data; 
*accum=(*accum<<8)^crctab[comb-val]; 
} 
/* 函數crcrevhware是傳統的CRC算法的反序算法，其返回值即CRC值 */ 
unsigned short crcrevhware(data,genpoly,accum) 
unsigned short data; 
unsigned short genpoly; 
unsigned short accum; 
{ 
static int i; 
data<<=1; 
for(i=8;i>0;i--) 
{ 
data>>=1; 
if((data^accum)&0x0001) 
accum=(accum>>1)^genpoly; 
else 
accum>>=1; 
} 
return accum; 
} 
/* 函數crcrevupdate用以用反序查表法計算CRC值並更新CRC累加器值 */ 
void crcrevupdate(data,accum,crcrevtab) 
unsigned short data; 
unsigned short *accum;DvNews