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【摘要】文中首先介紹了CRC算法，分析了該算法的原理，并重點(diǎn)針對(duì)其在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用問題進(jìn)行了研究，最后強(qiáng)調(diào)了該算法應(yīng)用過程中需注意的一系列問題，目的在于進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性，提高差錯(cuò)控制水平，降低通信差錯(cuò)發(fā)生的幾率。

【關(guān)鍵詞】CRC算法;計(jì)算機(jī);網(wǎng)絡(luò)通信;應(yīng)用

1CRC算法概述

1．1CRC算法簡(jiǎn)介

CRC算法即循環(huán)冗余校驗(yàn)算法，從本質(zhì)上看，屬于錯(cuò)誤檢驗(yàn)編碼的一種。目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信過程中，以該算法應(yīng)用最為廣泛。相對(duì)于其他錯(cuò)誤檢驗(yàn)編碼形式而言，循環(huán)冗余校驗(yàn)算法在漏檢率與誤判率的控制方面，體現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì)［1］。循環(huán)冗余校驗(yàn)算法，具有二元碼組簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，這是促使其誤判率降低的主要原因。參數(shù)表是CRC算法的重要組成部分，共包括512字節(jié)，是支撐算法完成的關(guān)鍵［2］。在CRC算法運(yùn)行前，需要首先確保存在可容納512字節(jié)大小的參數(shù)表的區(qū)域作為保證，以此為基礎(chǔ)，通過對(duì)參數(shù)表的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)整個(gè)計(jì)算過程。

1．2CRC算法的實(shí)現(xiàn)

從循環(huán)冗余校驗(yàn)算法實(shí)現(xiàn)的角度看，主要包括硬件實(shí)現(xiàn)與軟件實(shí)現(xiàn)兩種，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，相對(duì)于硬件實(shí)現(xiàn)而言，軟件實(shí)現(xiàn)速度更快、效率更高，因此，相應(yīng)領(lǐng)域目前一般以軟件實(shí)現(xiàn)作為該算法的主要實(shí)現(xiàn)方法，以太網(wǎng)便屬于循環(huán)冗余檢驗(yàn)算法軟件實(shí)現(xiàn)的代表。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間通信功能的實(shí)現(xiàn)，需要通過數(shù)據(jù)包的傳輸來控制，數(shù)據(jù)包的構(gòu)成情況如圖1［3］從圖1中可以看出，數(shù)據(jù)包主要由SOH、序號(hào)、長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)碼五大部分構(gòu)成。①SOH:SOH屬于整個(gè)數(shù)據(jù)包的包頭，功能在于對(duì)即將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的源站地址以及目的站地址等信息進(jìn)行保存，確保數(shù)據(jù)能夠從源站地，快速準(zhǔn)確的傳輸?shù)侥康恼?，避免?shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生錯(cuò)誤，提高數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)目煽啃约皞鬏斝?。②序?hào):序號(hào)同樣屬于數(shù)據(jù)包的主要組成部分之一，功能在于顯示數(shù)據(jù)包的組數(shù)，簡(jiǎn)單的說，兩者顯示的數(shù)值需保持一致，如存在3組數(shù)據(jù)包，則序號(hào)顯示為3。③長(zhǎng)度:長(zhǎng)度是顯示數(shù)據(jù)包中字節(jié)的主要部分，在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程中，同樣發(fā)揮著重要的作用。④數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信過程中，所需要傳輸?shù)母黝愋偷男畔?，是傳輸?shù)闹黧w以及主要傳輸對(duì)象。⑤校驗(yàn)碼:校驗(yàn)碼處于整個(gè)數(shù)據(jù)包的尾部，是糾正整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)生的錯(cuò)誤的主要部分。數(shù)據(jù)傳輸過程中，出現(xiàn)差錯(cuò)在所難免，如何降低差錯(cuò)出現(xiàn)的幾率，是有關(guān)人員研究的重點(diǎn)。作為數(shù)據(jù)包主要組成部分之一，校驗(yàn)碼的功能在于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)的差錯(cuò)進(jìn)行檢驗(yàn)，以使差錯(cuò)能夠被有效控制，最終達(dá)到提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信可靠性的目的。需注意的是，校驗(yàn)碼需對(duì)從“SOH”到“數(shù)據(jù)”的數(shù)據(jù)包中的每一部分進(jìn)行校驗(yàn)，以全面降低網(wǎng)絡(luò)通信出現(xiàn)差錯(cuò)的幾率。

2CRC算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用

從循環(huán)冗余校驗(yàn)算法的應(yīng)用過程、校驗(yàn)碼的生成以及該算法應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與缺陷三方面入手，對(duì)算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用情況進(jìn)行了研究:

2．1CRC算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用過程

與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)之間建立編碼關(guān)系，是循環(huán)冗余校驗(yàn)算法的主要原理之一［4］。上述原理的實(shí)現(xiàn)，需要通過將校驗(yàn)碼加入到數(shù)據(jù)包的末尾部分來達(dá)成。在與數(shù)據(jù)之間建立了聯(lián)系之后，數(shù)據(jù)便能夠從源地址正式開始傳輸。目的地地址在接收到數(shù)據(jù)之后，會(huì)通過“譯碼”這一過程，對(duì)本身加入了校驗(yàn)碼的數(shù)據(jù)，進(jìn)行反運(yùn)算，如運(yùn)算結(jié)果與源地址的結(jié)果相符，則說明在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信過程中，未出現(xiàn)錯(cuò)誤。相反，如通過對(duì)運(yùn)算結(jié)果的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在差異，則認(rèn)為數(shù)據(jù)傳輸過程中，發(fā)生了差錯(cuò)，此時(shí)，數(shù)據(jù)接收目的地，會(huì)反復(fù)循環(huán)完成“譯碼”過程，直到結(jié)果一致為止。在循環(huán)冗余算法的應(yīng)用過程中，數(shù)據(jù)包中的SOH及數(shù)據(jù)等，均以信息代碼組的形式體現(xiàn)，其傳輸過程，均以二進(jìn)制作為主要方式。在校驗(yàn)碼檢驗(yàn)計(jì)算過程中，需通過將代表數(shù)據(jù)包的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，與某一多項(xiàng)式相除，如計(jì)算發(fā)現(xiàn)，兩者相除能夠取整數(shù)，則認(rèn)為本次網(wǎng)絡(luò)通信過程中，未發(fā)生錯(cuò)誤，所接收到的數(shù)據(jù)，與源地址所發(fā)送的數(shù)據(jù)相符。相反，如果計(jì)算發(fā)現(xiàn)，兩者相除無法取整數(shù)，則證明傳輸過程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤。模2運(yùn)算法，是完成該計(jì)算過程所應(yīng)用的主要方法，實(shí)踐證明，該方法計(jì)算效率高，且計(jì)算結(jié)果能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)通信情況［5］。

2．2校驗(yàn)碼的生成

循環(huán)冗余算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用，以算法校驗(yàn)碼生成的過程為主，具體步驟如下:①完成初始化過程，并設(shè)置循環(huán)變量初始值。②信息被輸送到余數(shù)單元。③余數(shù)單元向左移動(dòng)8位。④余數(shù)單元向左移動(dòng)1位。⑤將最高位與1對(duì)比，判斷其是否等于1，如等于1，則需判斷余數(shù)是否整除，同時(shí)判斷是否循環(huán)8次，如循環(huán)8次，則可將余數(shù)存儲(chǔ)，并完成256次計(jì)算，最終結(jié)束計(jì)算。⑥如將最高位與1對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其不等于1，則需判斷是否循環(huán)8次，如否，則應(yīng)重新開始收集信息，并將其輸送到余數(shù)單元，如是，則可存儲(chǔ)余數(shù)，并在完成256次計(jì)算后，結(jié)束計(jì)算。⑦計(jì)算必須保證完成256次。采用上述校驗(yàn)碼生成方法的原因在于能夠有效糾正不同數(shù)量的錯(cuò)誤，實(shí)踐應(yīng)用中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的提高，能夠起到極大的促進(jìn)作用。

2．3CRC算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與缺陷

循環(huán)冗余算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用，優(yōu)勢(shì)較為顯著，具體體現(xiàn)在糾錯(cuò)效率高這一方面，可在短時(shí)間內(nèi)迅速完成計(jì)算，結(jié)束糾錯(cuò)過程，對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信速度的提高以及通信效率的保證，均具有重要價(jià)值，與傳統(tǒng)檢錯(cuò)碼糾錯(cuò)的應(yīng)用效果相比，優(yōu)勢(shì)顯著。但需要認(rèn)識(shí)到的是，該算法的應(yīng)用同樣具有一定的缺陷，主要體現(xiàn)在參數(shù)表的存儲(chǔ)方面，必須具備較大的空間，以存儲(chǔ)參數(shù)碼，否則，算法的糾錯(cuò)效率則會(huì)受到影響。

3CRC算法的糾錯(cuò)條件與注意事項(xiàng)

3．1CRC算法的糾錯(cuò)條件

循環(huán)冗余校驗(yàn)算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信糾錯(cuò)過程中的應(yīng)用，必須保證具備一定的條件:①能夠?qū)⑺衅鏀?shù)個(gè)的錯(cuò)誤進(jìn)行糾錯(cuò)處理。②單個(gè)突發(fā)性錯(cuò)誤可被有效糾正。③兩個(gè)錯(cuò)誤可被有效糾正。如糾錯(cuò)滿足上述條件，則認(rèn)為循環(huán)冗余校驗(yàn)算法，可有效滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)于通信可靠性以及通信效率的需求，可將其用于通信的糾錯(cuò)過程中，以使計(jì)算機(jī)通信整體水平得到進(jìn)一步的提高。

3．2CRC算法應(yīng)用注意事項(xiàng)

在循環(huán)冗余校驗(yàn)算法的應(yīng)用過程中，需注意的問題包括多項(xiàng)式的選擇以及算法編碼方法的選擇兩種。

3．2．1多項(xiàng)式的選擇

在算法執(zhí)行過程中，判斷通信是否存在錯(cuò)誤，需要將以二進(jìn)制為代表的數(shù)據(jù)包，與某一多項(xiàng)式相除，并通過對(duì)兩者是否能夠整除的判斷，實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)的功能。在這一過程中，如何選擇多項(xiàng)式，會(huì)對(duì)最終的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生極大的影響，進(jìn)而影響糾錯(cuò)效果，因此，在循環(huán)冗余校驗(yàn)算法的應(yīng)用過程中，必須重視多項(xiàng)式的選擇問題。通常情況下，多項(xiàng)式會(huì)自動(dòng)生成，而自動(dòng)生成的多項(xiàng)式，往往具有一定的規(guī)律。差錯(cuò)以及誤碼檢測(cè)的特點(diǎn)，是決定所生成的多項(xiàng)式的主要因素。為提高多項(xiàng)式生成的可靠性，必須確保所有發(fā)生錯(cuò)誤的位數(shù)，其余數(shù)不為零。另外，如錯(cuò)誤的位置較多，處于不同位置的錯(cuò)誤，其余數(shù)應(yīng)與其位置相互對(duì)應(yīng)，且與余數(shù)循環(huán)的規(guī)律相符合。在滿足上述條件的基礎(chǔ)上，多項(xiàng)式選擇的準(zhǔn)確率更高。

3．2．2算法編碼方法

在循環(huán)冗余算法的應(yīng)用過程中，需要首先將數(shù)據(jù)包編碼，目的主要在于使其第k位有效信息，能夠?qū)崿F(xiàn)左移r個(gè)單位的過程，進(jìn)而得到余數(shù)。可將編碼所包含與體現(xiàn)的信息，視為數(shù)值，并采用模2運(yùn)算的方法，對(duì)其余數(shù)的多項(xiàng)式進(jìn)行運(yùn)算，最終獲得相應(yīng)校驗(yàn)碼。

4結(jié)論

綜上所述，CRC算法屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信糾錯(cuò)算法的一種，具有糾錯(cuò)效率高的優(yōu)勢(shì)，且能夠有效發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過程中的錯(cuò)誤，提高通信的可靠性。在該算法的應(yīng)用過程中，應(yīng)注意有關(guān)多項(xiàng)式以及算法編碼方法等問題，同時(shí)，綜合應(yīng)用模2運(yùn)算法，確保通信過程發(fā)生的差錯(cuò)，能夠被有效發(fā)現(xiàn)與糾正，這對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信整體效率的提高以及效果的改善具有重要意義。

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作者:李欣 單位:新疆工程學(xué)院