吳冬梅 永城職業(yè)學院

計算機網(wǎng)絡(luò)通訊中CRC算法的應用研究

吳冬梅 永城職業(yè)學院

目前，計算機網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)大部分采用差錯檢測控制方法，檢測通信線路傳輸信息并進行糾正，提高通信線路傳輸質(zhì)量。CRC（Cyclic Redundancy Check）算法就是一種差錯檢驗控制方法，在計算機網(wǎng)絡(luò)通信中，選擇合適的CRC，冗余位少、漏檢率低、傳輸效率高，能夠比較準確的校驗數(shù)據(jù)通信線路傳輸?shù)男畔?。本文介紹了CRC算法的原理、分析、設(shè)計等，探討了計算機網(wǎng)絡(luò)通訊中CRC算法的應用研究。

計算機網(wǎng)絡(luò) CRC算法 通信 差錯檢驗控制

1 CRC算法簡介

CRC校驗是一種在計算機網(wǎng)絡(luò)通信中廣泛應用的錯誤檢驗編碼方式。其可靠性高、冗余位少、檢漏率低，可以有效地提高數(shù)字通信傳輸速率，廣泛應用于通信網(wǎng)絡(luò)中。發(fā)送端計算機運用CRC算法計算出待發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC校驗碼，通過附加在待發(fā)送數(shù)據(jù)尾端，發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)編碼過程。接收端計算機檢測發(fā)送后數(shù)據(jù)和CRC碼之間的數(shù)學關(guān)系，檢測是否正確，實現(xiàn)譯碼過程。數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中有誤碼時，校驗結(jié)果錯誤，通過發(fā)送端重傳校正錯誤，直至傳送正確為止。

數(shù)據(jù)信息在計算機網(wǎng)絡(luò)的實體間交換時，首先將較長的信息保溫分割成較小的、等長的數(shù)據(jù)段，然后每個數(shù)據(jù)段前面加上頭部，末尾加上校驗碼，構(gòu)成數(shù)據(jù)包。發(fā)送端將數(shù)據(jù)包通過通信線路傳輸至接收端，計算機從數(shù)據(jù)包中獲得所需控制信息和傳輸信息，從而實現(xiàn)傳輸中的差錯檢測控制，使其成為一項可管理的工作。接收端可以通過數(shù)據(jù)包提取有用信息，進行差錯分析。因此，數(shù)據(jù)信息的差錯分析，通過人為控制，可以實現(xiàn)差錯管理控制。

2 CRC算法在計算機網(wǎng)絡(luò)通信中的應用

2.1 在局域網(wǎng)上實現(xiàn)新的CRC算法

該CRC算法采用軟件校驗的方法，不需要設(shè)計另外的硬件電路，校驗速度非?？?，提高了計算機網(wǎng)絡(luò)通信的速度和報文傳輸?shù)臏蚀_性。其設(shè)計是針對目前很多無人值守站缺乏完整的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，存在諸多問題。為此，他們設(shè)計了包括中心處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊通道和小站環(huán)境監(jiān)測前置端機三部分的光傳輸無人值守站遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)通訊通道通過通訊網(wǎng)絡(luò)鏈接，在監(jiān)控中心實現(xiàn)與無人值守站前置端機的通訊與控制。中心處理系統(tǒng)通過指令控制前置端機，監(jiān)控、采集、處理、分析基站的環(huán)境信息，通過警告、報警等聲音提示，并建立可供用戶查看的警告數(shù)據(jù)庫。通過前置端機的看門狗電路收集數(shù)據(jù)，由微控制器傳輸至終端顯示系統(tǒng)，進而完成信息的采集與上傳。此外，為增強控制系統(tǒng)抗電磁干擾能力，增強其對環(huán)境的適應性，保證通訊安全，使用CRC循環(huán)冗余校驗法增強以太網(wǎng)幀的穩(wěn)定性。使用VC++6.0編寫相應的軟件，以CRC-CCITT編碼，保證控件性能穩(wěn)定、傳輸高效安全。該遠程控制系統(tǒng)采用CRC差錯校驗技術(shù)，抗電磁干擾能力強、傳輸安全穩(wěn)定，并且測試應用效果良好。石全峰等人將電路結(jié)構(gòu)結(jié)合串行CRC，提出一種硬件電路的實現(xiàn)方法，給出了一種基于VerilogHDL的CRC8校驗方法。串行算法在編碼前初始化寄存器，輸入信息序列后，在寄存器中得到CRC校驗碼。CRC初始化后，通過以太網(wǎng)幀計算FCS，先傳輸?shù)捅忍氐?，進行倒序輸入，再進行CRC計算。

2.2 無線收發(fā)器的CRC數(shù)據(jù)校驗模塊

無線收發(fā)器采用C8051F330單片機通過SPI接口控制CYRF6936的工作模式。本無線收發(fā)器應用于門禁系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)一個接收端和多個發(fā)送端的通信。CYRF6936是一種第二代無線通信芯片，基于WirelessUSB，采用直接序列擴展技術(shù)。無線發(fā)射器通過C8051F330單片機控制，采用CRC算法校驗數(shù)據(jù)。本設(shè)計可應用與智能建筑安防報警系統(tǒng)，通過監(jiān)控，防止設(shè)備丟失。硬件系統(tǒng)通過串行外設(shè)接口訪問串行總線，通過SCK、NSS、MISO、MOSI四個端口與CYRF6936進行數(shù)據(jù)交互。軟件部分是通過SPI控制CYRF6936，采用CRC校驗數(shù)據(jù)結(jié)果，生成多項式，簡化調(diào)試過程。CRC校驗模塊能夠校驗數(shù)據(jù)的正確性，無線接收器接收端接收的數(shù)據(jù)經(jīng)CRC校驗后，提高了數(shù)據(jù)的準確性。此外，該無線接收器能夠和多個發(fā)送端相連，同一PN碼才能進行通信。

2.3 在ZSP400的軟件仿真環(huán)境中運行，從時鐘周期數(shù)和執(zhí)行指令數(shù)進行統(tǒng)計

運行效率可以通過準余式表或反射余式表反映出CRC方法的效率。余式的產(chǎn)生實際就是對0到255計算CRC，通過左移、異或等操作，生成32位的多項式。運用反射余表法先將多項式反射，再求余式，經(jīng)過左移或右移將高比特變?yōu)榈捅忍?。右移求反射余式少了兩次反射操作，比反射求反射余式快?0倍。因而，優(yōu)化程序代碼和程序結(jié)構(gòu)可以提高運行速度。在時鐘周期數(shù)與執(zhí)行指令數(shù)統(tǒng)計時，通過余式比較CRC的效率。反射法在計算時使用發(fā)射生成多項式，應用時將余式表放入程序，執(zhí)行指令。在ZP400運行CMC32時，采用不同算法得到的結(jié)果相同，反射法、標準法、查表法效果基本相同。但在運行速度上稍有差別，查表法最快，不需要反射時，反射法最慢。

綜上所述，在計算機網(wǎng)絡(luò)通信中，選擇合適的CRC，冗余位少、漏檢率低、傳輸效率高、編碼簡單，易于在檢測電路上實現(xiàn)。CRC算法實現(xiàn)簡單，檢錯能力強，性價比高，比奇偶校驗和算術(shù)校驗效果好的多。CRC算法采用軟件校驗的方法，極大地提高了計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性。

[1]王倩麗.基于CYRF6936的無線收發(fā)器CRC算法實現(xiàn)[J].微處理機，2010

[2]陶傳會.淺議CRC算法在計算機網(wǎng)絡(luò)通信中應用[J].信息與電腦，2011