CRC32校验原理及实现

CRC即循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check)：是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。

CRC校验实用程序库：在数据存储和数据通讯领域，为了保证数据的正确性，就不得不采用检错的手段。

CRC码校验原理：

发送端：发送端根据信息字段与生成多项式生产呢个CRC码，CRC码作为数据发送给接收端，同时也会把计算出的校验字段的数据一同发送(注：目的是如果接受端检测到发送的数据是正确的，接收端能够从CRC码中提取出信息字段的数据)。

接收端：接收到CRC码数据后，检测接收到的数据是否正确，方法：将CRC码数据与生成多项式进行模2除，如果余数为0，则说明接收到的数据是正确的。然后，从CRC码中提取出信息字段的数据。

实现方法：

1、发送端生成CRC码方法：

CRC码是由两部分组成的，前部分是信息字段，就是需要校验的信息，后部分是校验字段，如果CRC码共长n个bit，信息字段长k个bit，就称为(n，k)码。它的编码规则是：

• 首先将信息字段值(k bit)左移r位(k+r=n)
• 运用一个生成多项式g(x) (也可看成二进制数) 模2除上面的式子，得到的余数就是校验字段值。
• 生成的CRC码值为：信息字段值+校验字段值(单位：位bit，次序：高位到低位)，例如字段值为1001，校验字段值为110，则CRC码为1001110

2、接收端验证过程：略；

CRC32校验算法-C实现：

 /*****************************************************
 ** Name         : crc32.c
 ** Author       : gzshun
 ** Version      : 1.0
 ** Date         : 2011-12
 ** Description  : CRC32 Checking
 ******************************************************/
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>
 #include <errno.h>
 #include <unistd.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <sys/stat.h>

 #define BUFSIZE     1024*4

 static unsigned int crc_table[256];
 const static char * program_name = "crc32";

 static void usage(void);
 static void init_crc_table(void);
 static unsigned int crc32(unsigned int crc, unsigned char * buffer, unsigned int size);
 static int calc_img_crc(const char * in_file, unsigned int * img_crc);

 static void usage(void)
 {
     fprintf(stderr, "Usage: %s input_file\n", program_name);
 }

 /*
 **初始化crc表,生成32位大小的crc表
 **也可以直接定义出crc表,直接查表,
 **但总共有256个,看着眼花,用生成的比较方便.
 */
 static void init_crc_table(void)
 {
     unsigned int c;
     unsigned int i, j;

     for (i = 0; i < 256; i++) {
         c = (unsigned int)i;
         for (j = 0; j < 8; j++) {
             if (c & 1)
                 c = 0xedb88320L ^ (c >> 1);
             else
                 c = c >> 1;
         }
         crc_table[i] = c;
     }
 }

 /*计算buffer的crc校验码*/
 static unsigned int crc32(unsigned int crc,unsigned char *buffer, unsigned int size)
 {
     unsigned int i;
     for (i = 0; i < size; i++) {
         crc = crc_table[(crc ^ buffer[i]) & 0xff] ^ (crc >> 8);
     }
     return crc ;
 }

 /*
 **计算大文件的CRC校验码:crc32函数,是对一个buffer进行处理,
 **但如果一个文件相对较大,显然不能直接读取到内存当中
 **所以只能将文件分段读取出来进行crc校验,
 **然后循环将上一次的crc校验码再传递给新的buffer校验函数,
 **到最后，生成的crc校验码就是该文件的crc校验码.(经过测试)
 */
 static int calc_img_crc(const char *in_file, unsigned int *img_crc)
 {
     int fd;
     int nread;
     int ret;
     unsigned char buf[BUFSIZE];
     /*第一次传入的值需要固定,如果发送端使用该值计算crc校验码,
     **那么接收端也同样需要使用该值进行计算*/
     unsigned int crc = 0xffffffff;

     fd = open(in_file, O_RDONLY);
     if (fd < 0) {
         printf("%d:open %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
         return -1;
     }

     while ((nread = read(fd, buf, BUFSIZE)) > 0) {
         crc = crc32(crc, buf, nread);
     }
     *img_crc = crc;

     close(fd);

     if (nread < 0) {
         printf("%d:read %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
         return -1;
     }

     return 0;
 }

 int main(int argc, char **argv)
 {
     int ret;
     unsigned int img_crc;
     const char *in_file = argv[1];

     if (argc < 2) {
         usage();
         exit(1);
     }

     init_crc_table();

     ret = calc_img_crc(in_file, &img_crc);
     if (ret < 0) {
         exit(1);
     }

     printf("The crc of %s is:%u\n", in_file, img_crc);

     return 0;
 }

 /*
 **测试程序
 **环境:
 **Linux ubuntu 2.6.32-24-generic-pae #39-Ubuntu SMP Wed Jul 28 07:39:26 UTC 2010 i686 GNU/Linux
 **gcc version 4.4.3 (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5)
 **
 gzshun@ubuntu:~/apue/crc32$ ls
 crc32.c
 gzshun@ubuntu:~/apue/crc32$ gcc crc32.c -o crc32
 gzshun@ubuntu:~/apue/crc32$ ./crc32 crc32.c
 The crc of crc32.c is:3892136086
 */