校验算法专辑

Posted 2020-09-18

由于最近一直在接触公司的通讯协议，包括基于HTTP协议、SOCKET、串口通讯协议封装的PUSH、PULL通信协议SDK。

通讯协议无可避免的需要校验，想想以前在B公司自己定制的通讯协议连校验的算法都木有，简直low到不行，如此，问题来了，

主流的通讯协议校验算法都有哪些? 于是这篇文章就应运而生了：

首先，比较常用的算法有：

一、奇偶校验：

1. 定义

根据被传输的一组二进制代码中“1”的个数是奇数或偶数来进行校验。

使用：通常专门设置一个奇偶校验位，存放代码中“1”的个数为奇数还是偶数。若用奇校验，则奇偶校验位为奇数，表示数据正确。若用偶校验，则奇偶校验位为偶数，表示数据正确。

2. 应用

eg.  数据位为 10001100 （1）  -> 最后一位为校验位

此时若约定好为奇校验，那么数据表示为正确的，若为偶校验，那么数据传输出错了。

二、CRC校验：

1. 定义

CRC校验是数据通信领域中最常用的一种查错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。循环冗余检查（CRC）是一种数据传输检错功能，对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在帧的后面，接收设备也执行类似的算法，以保证数据传输的正确性和完整性。

2. 计算过程： 
a> 设置CRC寄存器，并给其赋值FFFF(hex)。 
b> 将数据的第一个8-bit字符与16位CRC寄存器的低8位进行异或，并把结果存入CRC寄存器。 
c> CRC寄存器向右移一位，MSB补零，移出并检查LSB。 
d> 如果LSB为0，重复第三步；若LSB为1，CRC寄存器与多项式码相异或。

e> 重复第3与第4步直到8次移位全部完成。此时一个8-bit数据处理完毕。

f> 重复第2至第5步直到所有数据全部处理完成。

g> 最终CRC寄存器的内容即为CRC值。

常用的CRC循环冗余校验标准多项式如下：   CRC(16位) = X16+X15+X2+1   CRC(CCITT) = X16+X12 +X5+1 
CRC(32位) = X32+X26+X23+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1 
以CRC(16位)多项式为例，其对应校验二进制位列为1 1000 0000 0000 0101。 

3. 应用：在发送端根据要传送的k位二进制码序列，以一定的规则产生一个校验用的r位监督码(CRC码)，附在原始信息后边，构成一个新的二进制码序列数共k+r位，然后发送出去。在接收端，根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验，以确定传送中是否出错。

三、LRC校验：

1. 定义：LRC校验用于ModBus协定的ASCII模式，这各校验比较简单，通讯速率较慢，它在ASCII协议中使用，检测了消息域中除开始的冒号及结束的回车换行号外的内容。它仅仅是把每一个需要传输的数据字节迭加后取反加1即可。

2. 应用

eg. 5个字节：01H+03H+21H+02H+00H+02H = 29H，然后取2的补码=D7H。

四、异或校验：

1. 定义

BCC校验其实是奇偶校验的一种，但也是经常使用并且效率较高的一种。所谓BCC校验法，就是在发送前和发送后分别把BCC以前包括ETX字符的所有字符按位异或后，按要求变换(增加或去除一个固定的值)后所得到的字符进行比较。相等即认为通信无错误，不相等则认为通信出错。

五、格雷码校验：

 

1. 定义

 

格雷码是一种无权码，也是一种循环码。是指任意两组相邻的代码之间只有一位不同，其余为都相同。

 

如：5的二进制为0101    6的二进制为0110

 

        5的格雷码为0111    6的二进制为0101

 

六、MD5校验

 

1. 定义

 

MD5的实际应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹)，可以防止被篡改。

 

七、校验和

 

1. 定义

 

校验一组数据项的和是否正确。通常是以十六进制为数制表示的形式。如果校验和的数值超过十六进制的FF，也就是255。

 

2. 应用

 

eg. 数据01020304的校验和为a。