了解 CRC 和校验和在数据传输中的关键差异和相似之处。根据特定需求选择适当的错误检测方法的重要性。
CRC 的定义
Cyclic Redundancy Check（循环冗余校验）或 CRC 是一种检验和算法，用于检测数据在传输或存储过程中的意外更改。
以下是 CRC 的工作原理：
- 原始数据被视为一个长的二进制数。
- 二进制数据被预先确定的“生成多项式”除以。
- 这个除法的余数成为 CRC 值。
- CRC 被附加到原始数据并传输。
- 接收方使用相同的多项式除以完整数据。如果余数与 CRC 匹配，则数据完好无损。
CRC 可以有效地检测位翻转、突发错误、插入/删除等常见错误。CRC 的长度越长，可靠性越高。常用的是使用 32 位余数的 CRC-32。
校验和的定义
Checksum（校验和）是通过对数据位进行算术运算计算的简单的错误检测值。常见的校验和算法包括：
- 将字节值相加
- 对所有数据字进行异或运算
- 计算模和
- 逻辑 AND/OR 操作
校验和与数据一起发送。接收方重新计算校验和以验证是否匹配。数据的任何更改也会改变校验和，表明数据已损坏。
校验和在硬件和软件中易于实现。但与 CRC 相比，它们具有更高的碰撞概率。
CRC 和校验和的区别
以下是 CRC 和校验和之间的一些关键区别：
错误检测能力 - 由于多项式除法，CRC 可以检测到比基本校验和更多类型的错误。
防碰撞能力 - CRC 比校验和更不容易漏检错误。不同的错误通常会导致不同的 CRC 余数。
复杂性 - CRC 计算更加复杂，需要进行多项式除法。校验和使用基本算术更简单。
性能 - 在软件和硬件中，校验和的计算速度比 CRC 更快。
定制性 - CRC 允许根据所需的错误检测能力配置生成多项式。校验和具有固定的算法。
CRC 和校验和的相似之处
CRC 和校验和也具有一些共同特点：
在传输之前，它们都会将计算出的完整性值附加到原始数据上。
它们能够检测到意外数据损坏，但无法检测到恶意篡改。
无论输入数据大小如何，都会生成固定长度的输出。
接收端的重新计算验证完整性。
数据保持不变，只添加额外的位。
结论
总之，由于其循环算法，CRC 提供更强大的错误检测，但需要更多的处理。对于较不关键的数据交换，校验和提供了更简单的完整性验证。
选择 CRC 还是校验和取决于可接受的错误率、实现复杂性和性能需求。在航空航天系统等关键应用中，同时使用两者还可以提供深度防御。
了解这些权衡可以选择适合特定用例的正确算法来验证数据完整性。无论是 CRC 还是校验和，都是确保数字数据在系统之间可靠传输的宝贵技术。
