计算机网络 CRC校验码

计算机网络的分类与一般的事物分类方法一样，可以按事物所具有的不同性质特点（即事物的属性）分类。计算机网络通俗地讲就是由多台计算机（或其它计算机网络设备）通过传输介质和软件物理（或逻辑）连接在一起组成的。总的来说计算机网络的组成基本上包括：计算机、网络操作系统、传输介质（可以是有形的，也可以是无形的，如无线网络的传输介质就是空间）以及相应的应用软件四部分。 数据通信是计算机网络的最主要的功能之一。数据通信是依照一定的通信协议，利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信息的一种通信方式和通信业务。它可实现计算机和计算机、计算机和终端以及终端与终端之间的数据信息传递，是继电报、电话业务之后的第三种最大的通信业务。数据通信中传递的信息均以二进制数据形式来表现，数据通信的另一个特点是总是与远程信息处理相联系，是包括科学计算、过程控制、信息检索等内容的广义的信息处理。 计算机网络中的CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验）是一种广泛用于数据通信领域中的差错检测机制，其主要目标是确保在数据传输过程中数据的完整性。差错控制是计算机网络通信中至关重要的一环，它分为检错和纠错两部分。检错是指接收方检查接收到的数据是否正确，如果发现错误，可以选择丢弃数据或者通知发送方重新发送；纠错则是接收方尝试修复错误，使之恢复成正确的数据。 CRC校验码的工作原理是这样的：在发送数据时，发送方会根据一定的规则，对数据进行计算，生成一个额外的校验码（冗余码），这个校验码通常由固定数量的比特组成。然后，将原始数据和校验码一起发送给接收方。接收方在接收到数据后，使用相同的计算规则对数据重新计算校验码，并将其与接收到的校验码进行比较。如果两者匹配，那么数据在传输过程中很可能没有错误；如果不匹配，则表明数据在传输中可能发生了错误。 具体到CRC的计算，我们可以以一个简单的例子来说明。假设待传送的数据是M=1010001101，有10位（k=10 bits）。要生成一个5位的冗余码（n=5 bits），首先在M后面添加5个0，得到101000110100000，然后用一个预先选定的生成多项式P，例如P=110101（n+1 bits），对扩展后的数据进行模2除法运算。在这个例子中，商是Q=1101010110，余数是R=01110。冗余码R（余数）被添加到原始数据M后面，形成实际发送的数据101000110101110。在接收端，接收到的数据同样除以P，如果余数为0，那么数据被认为是在传输过程中没有发生错误。 CRC的数学表达是基于多项式代数，其中数据M对应于一个多项式M(X)，生成多项式P(X)对应于P，计算过程可以用Q(X)表示商，R(X)表示余数。若R(X)不为0，则表示检测到差错。虽然CRC不能保证100%检测到所有错误，但通过精心选择生成多项式P，可以极大地降低漏检错误的概率。国际上推荐了一些标准的生成多项式，如P=1100000001111（13位）和P=11000000000000101（17位）等，这些多项式设计得足够复杂，能够提供极高的检测效率。 总结来说，CRC校验码在计算机网络中的作用是通过计算和比较冗余码来检测数据在传输过程中的错误，从而确保数据的准确无误。这种机制在诸如以太网、串行通信、硬盘驱动器等许多领域都有广泛应用，有效地提升了数据通信的可靠性。