C/C++如何實現crc碼計算和校驗

這篇文章主要講解了“C/C++如何實現crc碼計算和校驗”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“C/C++如何實現crc碼計算和校驗”吧！

算法介紹

循環冗余校驗（Cyclic Redundancy Check， CRC）是一種根據網絡數據包或計算機文件等數據產生簡短固定位數校驗碼的一種信道編碼技術，主要用來檢測或校驗數據傳輸或者保存后可能出現的錯誤。它是利用除法及余數的原理來作錯誤偵測的。

CRC校驗計算速度快，檢錯能力強，易于用編碼器等硬件電路實現。從檢錯的正確率與速度、成本等方面，都比奇偶校驗等校驗方式具有優勢。因而，CRC 成為計算機信息通信領域最為普遍的校驗方式。常見應用有以太網/USB通信，壓縮解壓，視頻編碼，圖像存儲，磁盤讀寫等

參數模型

CRC參數模型

不知道你是否遇到過這種情況，同樣的CRC多項式，調用不同的CRC計算函數，得到的結果卻不一樣，而且和手算的結果也不一樣，這就涉及到CRC的參數模型了。計算一個正確的CRC值，需要知道CRC的參數模型。

一個完整的CRC參數模型應該包含以下信息：WIDTH，POLY，INIT，REFIN，REFOUT，XOROUT。

NAME：參數模型名稱。

WIDTH：寬度，即生成的CRC數據位寬，如CRC-8，生成的CRC為8位

POLY：十六進制多項式，省略最高位1，如 x8 + x2 + x + 1，二進制為1 0000 0111，省略最高位1，轉換為十六進制為0x07。

INIT：CRC初始值，和WIDTH位寬一致。

REFIN：true或false，在進行計算之前，原始數據是否翻轉，如原始數據：0x34 = 0011 0100，如果REFIN為true，進行翻轉之后為0010 1100 = 0x2c

REFOUT：true或false，運算完成之后，得到的CRC值是否進行翻轉，如計算得到的CRC值：0x97 = 1001 0111，如果REFOUT為true，進行翻轉之后為11101001 = 0xE9。

XOROUT：計算結果與此參數進行異或運算后得到最終的CRC值，和WIDTH位寬一致。

接收端的校驗有兩種方式：

• 一種是和CRC計算一樣，在本地把接收到的數據和CRC分離，然后在本地對數據進行CRC運算，得到的CRC值和接收到的CRC進行比較，如果一致，說明數據接收正確，如果不一致，說明數據有錯誤。

• 另一種方法是把整個數據幀進行CRC運算，因為是數據幀相當于把原始數據左移8位，然后加上余數，如果直接對整個數據幀進行CRC運算（除以多項式），那么余數應該為0，如果不為0說明數據出錯

代碼計算

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

//求數的二進制最高位的冪指數，即MSB
static int getMinPolynomialBits(uint64_t n) {
	int r = 0;
	while (n >>= 1) r++;
	return r;
}

//append>0表示計算crc校驗碼，賦值到crcRemainder
//append=0，表示校驗輸入bit流是否正確；0表示正確，-1表示錯誤
//此處的多項式默認為0x96(高位補1后的結果)，默認crc位數為7，可根據代碼自行修改
static int crcCheck(const char* msg, int append, char* crcRemainder)
{
	if (msg == NULL || crcRemainder == NULL || strlen(msg) == 0) {
		printf("input parameter is unvalid!\n");
		return -1;
	}
	 //hex: 0x96 = b'10010110' = DEC:150 
	uint64_t poly = 0x96; 
	int polyLen = getMinPolynomialBits(poly + 1); //=7

	int msgLen = strlen(msg);
	//printf("%d\n", msgLen);

	//計算crc校驗碼
	if (append) {
		unsigned char* pBufCrc = (unsigned char*)calloc(msgLen + polyLen, sizeof(unsigned char)); 
		memset(pBufCrc, 0, msgLen + polyLen);

		for (int j = 0; j < msgLen; j++) {
			pBufCrc[j] = msg[j] - '0';
		}

		uint8_t* p = NULL;
		for (int i = 0; i < msgLen; i++) {
			if (pBufCrc[i]) {
				p = pBufCrc + i + polyLen;
				uint64_t t = poly;
				do {
					*(p--) ^= t & 1;
				} while (t >>= 1);
			}
		}
		p = NULL;

		size_t k;
		for (k = 0; k < polyLen; k++) {
			crcRemainder[k] = pBufCrc[k + msgLen] + 48;
		}
		if (pBufCrc) {
			free(pBufCrc);
			pBufCrc = NULL;
		}
	}
	else {
		// 校驗接受端的比特流
		unsigned char* pBuffer = (unsigned char*)calloc(msgLen, sizeof(unsigned char)); 
		memset(pBuffer, 0, msgLen);

		int inforLen = msgLen - polyLen;//提取出信息流部分，然后計算當前信息對應crc校驗碼

		for (int j = 0; j < inforLen; j++) {
			pBuffer[j] = msg[j] - '0';
		}

		uint8_t* p = NULL;
		for (int i = 0; i < inforLen; i++) {
			if (pBuffer[i]) {
				p = pBuffer + i + polyLen;
				uint64_t t = poly;
				do {
					*(p--) ^= t & 1;
				} while (t >>= 1);
			}
		}
		p = NULL;

		//計算得到的crc碼和輸入的crc碼進行對比驗證，若每一位都相同，則校驗成功
		for (size_t k = inforLen; k < msgLen; k++) {
			if (msg[k] != pBuffer[k] + 48) {
				if (pBuffer) {
					free(pBuffer);
					pBuffer = NULL;
				}
				return -1;
			}
		}
		if (pBuffer) {
			free(pBuffer);
			pBuffer = NULL;
		}
	}
	return 0;
}

感謝各位的閱讀，以上就是“C/C++如何實現crc碼計算和校驗”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對C/C++如何實現crc碼計算和校驗這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！