摘要
学习循环冗余校验（CRC）在网络中的错误检测中的应用。了解生成和检查 CRC 的过程，以及它的优势和局限性。
在网络传输过程中保持数据的完整性至关重要。循环冗余校验（CRC）在检测由于噪声引起的数据意外错误方面起着关键作用。本文将解释 CRC 的工作原理，并介绍它在网络协议和系统中如何利用它实现可靠的错误检测。
介绍
在数字通信中，数据可能因干扰或其他影响传输媒介和硬件的因素而受损坏。检测这些错误对于可靠的数据传输至关重要。CRC 是一种常用的网络数据完整性验证方法。
什么是 CRC？
Cyclic Redundancy Check（循环冗余校验）或 CRC 是一种检测数据意外更改的校验和算法。它将输入数据视为一个二进制多项式，该多项式被一个 CRC 生成多项式除。除法的余数成为附加到输入数据的 CRC 码。
在接收端，再次对数据计算 CRC 并将其与传输的 CRC 余数进行验证。如果它们匹配，则数据被认为是完整的。这提供了一种简单有效的错误检测机制。
CRC 在错误检测中的应用
以下是在网络中使用 CRC 进行错误检测的高级概述：
在传输数据之前，通过除以一个生成多项式来计算 CRC 余数。
将 CRC 码附加到数据帧或数据包。
将数据和 CRC 一起传输到网络中。
在接收节点上，重新计算接收到的数据的 CRC 并与提取的 CRC 余数进行比较。
如果两个 CRC 值匹配，则数据被认为是无错误的。否则会检测到错误。
生成 CRC
通过将输入数据视为一个长的二进制数，并通过生成多项式执行模 2 除法来生成 CRC 余数。
例如，对于输入 10011 和多项式 1001： 10011 / 1001 = 商 100，余数 110
这里 110 是 2 位 CRC 余数。真实协议中使用更复杂的多项式。
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检查 CRC
接收方从数据包或帧中提取数据位和传输的 CRC 余数。它使用与生成 CRC 相同的多项式对数据进行除法运算。如果得到的 CRC 余数与接收到的 CRC 相匹配，则确认数据完整无损。
此 CRC 验证可检测传输过程中对有效载荷的任何更改。损坏的数据包可以被丢弃并重新传输。
使用 CRC 的好处
使用 CRC 进行错误检测的一些好处：
- 在软件和硬件中实现简单快速。
- 以低开销获得高错误检测可靠性。
- 检测常见错误，如位翻转、突发错误、噪声等。
- 数学属性提供了强大的完整性检查。
CRC 的局限性
需要考虑一些限制：
- 无法检测所有可能的错误。特定模式可能无法被检测到。
- 需要重新传输有错误的数据包。
- 如果使用不正确，存在密码学弱点。
- 容易受到恶意篡改。
因此，CRC 应与其他分层检查相结合，以实现全面的错误检测。
结论
CRC 提供了一种轻量而强大的方法，用于检测网络上的意外数据损坏。在接收时生成 CRC 校验和并验证它们有助于可靠地识别传输错误。这样可以丢弃损坏的数据包并请求重新传输以恢复完整的数据。当在协议和系统中正确使用时，CRC 可以极大地提高网络数据传输的完整性和准确性。
