高速以太網(wǎng)CRC校驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)

一 引言

為了確保數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中傳輸和存儲(chǔ)中正確可靠，引入了信道編碼。對(duì)于信道編碼有兩個(gè)方面，一是要求編碼后的碼流頻譜適應(yīng)信道頻率特性，二是檢測并糾正產(chǎn)生的誤碼。前者屬于譜成形技術(shù)，后者為差錯(cuò)控制技術(shù)。CRC碼屬于后者。它是通過增加冗余信息，達(dá)到發(fā)現(xiàn)誤碼的目的。常見的冗余校驗(yàn)有奇偶校驗(yàn)，海明校驗(yàn)，循環(huán)冗余校驗(yàn)。

本文討論循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）的實(shí)現(xiàn)，及其在以太網(wǎng)中的應(yīng)用。

二 循環(huán)冗余碼介紹

1循環(huán)冗余碼是建立在近世代數(shù)基礎(chǔ)上的。編解碼電路簡單，檢錯(cuò)能力強(qiáng)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及傳輸中得到廣泛應(yīng)用。

2編碼原理

設(shè)待發(fā)送比特?cái)?shù)據(jù)為D（x）,生成多項(xiàng)式為G（x）。信息碼長k位，校驗(yàn)碼長n-k位，則編碼后的碼長為n位。如圖1：

，得到的多項(xiàng)式除以生成多項(xiàng)式G（x），最終得到的余式R（x）即為CRC校驗(yàn)碼。它跟在信息碼后一并發(fā)往信道。

并不是所有的多項(xiàng)式都可以做位生成多項(xiàng)式G(x)，常見的生成多項(xiàng)式有：

CRC8=X8+X5+X4+1

CRC-CCITT=X16+X12+X5+1

CRC12=X12+X11+X3+X2+1

CRC16=X16+X15+X5+1

CRC32=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X1+1

3 CRC32的實(shí)現(xiàn)

以太網(wǎng)信道編碼采用的是CRC32，所以在這里給出CRC32的實(shí)現(xiàn)，它在一般CRC基礎(chǔ)上增加了些細(xì)節(jié)。

介紹以太網(wǎng)MAC幀結(jié)構(gòu)

，然后除以G（x），得到余式R（x）。

（4） 對(duì)該比特位逐位求補(bǔ)，結(jié)果作為CRC。

主要實(shí)現(xiàn)方式有串行和并行兩種：

（a）通過線性反饋移位寄存器串行實(shí)現(xiàn)（以CRC-CCITT為例），見圖2

信息流由低位送入寄存器，當(dāng)所有信息比特送入寄存器完畢后，寄存器中則為校驗(yàn)碼。

（b）CRC32的并行實(shí)現(xiàn)

串行處理對(duì)于高速以太網(wǎng)如100M，10G等，顯然是不合適的，在此我門給出CRC的并行實(shí)現(xiàn)方法，以一個(gè)字節(jié)位處理單位。下面給出C語言實(shí)現(xiàn)的CRC32源程序：