CRC校验算法及C#程序实现

http://maxcola.blog.163.com/blog/static/1971640832011112311424571/

CRC校验可以运用于传输数据过程中的验证，发送端发送有效数据时，先根据有效数据和生成多项式（比如CCITT标准的多项式是X16+X12+X5+1）计算出CRC校验码，把CRC校验码加到有效数据后面一起发送；当接收数据时，取出前面有效数据部分，用同样生成多项式计算出CRC校验码，然后取出接收数据后面CRC校验码部分，对比两个校验码是否相同。如果相同，认为接收到的数据与发送的数据是一致的，传输正确；如果不同，认为传输数据出错。

CRC（循环冗余校验）算法主要是一个计算除法的过程。算法有两个输入值，第一个是输入的信号，这通常是一个很长的数据，作为被除数。第二个是一个与具体的CRC算法相关的多项式，称为生成多项式，用作除数。基本的计算过程是，两者作模2除法（本质上是对应位做异或运算）,余数就是CRC校验码的结果。

I、基本算法（人工笔算）：
以CRC16-CCITT为例进行说明，它的生成多项式是X16+X12+X5+1，CRC校验码为16位，生成多项式17位。假如数据流为4字节：BYTE[3]、BYTE[2]、BYTE[1]、BYTE[0]；
数据流左移16位，相当于扩大256×256倍，再除以生成多项式0x11021，做不借位的除法运算（相当于按位异或），所得的余数就是CRC校验码。
发送时的数据流为6字节：BYTE[3]、BYTE[2]、BYTE[1]、BYTE[0]、CRC[1]、CRC[0]；
II、计算机算法1（比特型算法）：
1)将扩大后的数据流（6字节）高16位（BYTE[3]、BYTE[2]）放入一个长度为16的寄存器；
2)如果寄存器的首位为1，将寄存器左移1位(寄存器的最低位从下一个字节获得)，再与生成多项式的简记式异或；
否则仅将寄存器左移1位(寄存器的最低位从下一个字节获得)；
3)重复第2步，直到数据流（6字节）全部移入寄存器；
4)寄存器中的值则为CRC校验码CRC[1]、CRC[0]。
III、计算机算法2（字节型算法）：
字节型算法的一般描述为：本字节的CRC码，等于上一字节CRC码的低8位左移8位，与上一字节CRC右移8位同本字节异或后所得的CRC码异或。
字节型算法如下：
1)CRC寄存器组初始化为全"0"(0x0000)。（注意：CRC寄存器组初始化全为1时，最后CRC应取反。）
2)CRC寄存器组向左移8位,并保存到CRC寄存器组。
3)原CRC寄存器组高8位（右移8位）与数据字节进行异或运算，得出一个指向值表的索引。
4)索引所指的表值与CRC寄存器组做异或运算。
5)数据指针加1，如果数据没有全部处理完，则重复步骤2)。
6)得出CRC。

简单例子

下面用一个简单的例子来说明CRC算法的计算过程。输入信号是101111，生成多项式是1001(对应数学表达式为X3+1)。被除数后面需要补充3个0。即101111000对1001做模2除法运算，得到一个3位的余数010，这个就是CRC校验码。在上例中，余数为010。将余数附加到输入信号后面，即发送数据为101111010，取接收端接收到的数据的前六位对1001做模2除法运算，看看得到的CRC校验码是不是等于接收数据的后三位。如果是，传输正确，如果不是，传输错误。

4 C#程序代码

这是采用比特型算法编写的程序。

以下CRCVerifyLHY类中的GetCRC方法就是用来计算CRC校验码的，在Main函数中byte数组用来存放要传输的数据（注意：前面两个字节都初始为0，用来存放CRC校验码结果，真正要传输的数据从第三个字节开始）。这里简单地只传输一个字节的数据，如下面的157，可以先人工用笔算出一个CRC校验码，然后看程序的输出是否和人工算的一致，经本人验证，此算法程序应该是正确的。

 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
namespace CRCVerify
{
  class CRCVerifyLHY
  {
    //dataStream数组中的dataStream[0]和dataStream[1]为CRC校验码的初始值，即0x0000。
    //其他的数组元素即为要传输的信息码，cRC_16为生成多项式的简记式
    //以CRC16-CCITT为例进行说明，CRC校验码为16位，生成多项式17位，其简记式实际是0x11021，
    //但是生成多项式的最高位固定为1，故在简记式中忽略最高位1了，CRC16-CCITT的简记式就可以写为0x1021
    public static ushort GetCRC(byte[] dataStream, ushort cRC_16)
    {
      ushort cRC_temp = Convert.ToUInt16((dataStream[dataStream.Length - 1] << 8) + 
                                           dataStream[dataStream.Length - 2]);
      int totalBit = (dataStream.Length - 2) * 8;
      for (int i = totalBit - 1; i >= 0; i--)
      {
        ushort a = Convert.ToUInt16(i / 8);
        ushort b = Convert.ToUInt16(i % 8);
        ushort nextBit = Convert.ToUInt16((dataStream[a] >> b) & 0x01);
        if (cRC_temp >= 32768)
        {
          cRC_temp = Convert.ToUInt16(((cRC_temp - 32768) << 1) + nextBit);
          cRC_temp = Convert.ToUInt16(cRC_temp ^ cRC_16);
        }
        else
        {
          cRC_temp = Convert.ToUInt16((cRC_temp << 1) + nextBit); 
        }
      }
      return cRC_temp;
    }
  }
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
  {
  byte[] array = new byte[] { 0, 0, 157 };
  ushort cRC_Result = CRCVerifyLHY.GetCRC(array, 0x1021);
  Console.WriteLine(cRC_Result);
  Console.ReadKey();
}
}
}
 

建议使用以下：

using System; 
namespace USTC 
{ 
  /// <summary> 
  /// 消息CRC校验算法 
  /// </summary> 
  public class CRC 
  { 
    //private int key = 0x11021H; 
    public CRC() 
  { 
} 
public static int GetKey(byte[] data) 
{ 
  int count = data.Length; 
  byte[] buf = new byte[data.Length + 2]; 
  data.CopyTo(buf, 0); 
  int ptr = 0; 
  int i = 0; 
  int crc = 0; 
  byte crc1, crc2, crc3; 
  crc1 = buf[ptr++]; 
  crc2 = buf[ptr++]; 
  buf[count] = 0; 
  buf[count + 1] = 0; 
  while (--count >= 0) 
  { 
    crc3 = buf[ptr++]; 
    for (i = 0; i < 8; i++) 
    { 
      if (((crc1 & 0x80) >> 7) == 1)//判断crc1高位是否为1 
      { 
        crc1 = (byte)(crc1 << 1); //移出高位 
        if (((crc2 & 0x80) >> 7) == 1)//判断crc2高位是否为1 
        { 
          crc1 = (byte)(crc1 | 0x01);//crc1低位由0变1 
        } 
        crc2 = (byte)(crc2 << 1);//crc2移出高位 
        if (((crc3 & 0x80) >> 7) == 1) //判断crc3高位是否为1 
        { 
          crc2 = (byte)(crc2 | 0x01); //crc2低位由0变1 
        } 
      crc3 = (byte)(crc3 << 1);//crc3移出高位 
      crc1 = (byte)(crc1 ^ 0x10); 
      crc2 = (byte)(crc2 ^ 0x21); 
    } 
    else 
    { 
      crc1 = (byte)(crc1 << 1); //移出高位 
      if (((crc2 & 0x80) >> 7) == 1)//判断crc2高位是否为1 
      { 
        crc1 = (byte)(crc1 | 0x01);//crc1低位由0变1 
      } 
      crc2 = (byte)(crc2 << 1);//crc2移出高位 
      if (((crc3 & 0x80) >> 7) == 1) //判断crc3高位是否为1 
      { 
        crc2 = (byte)(crc2 | 0x01); //crc2低位由0变1 
      } 
      crc3 = (byte)(crc3 << 1);//crc3移出高位 
    } 
  } 
} 
crc = (int)((crc1 << 8) + crc2); 
return crc; 
} 
} 
} 
 

CRC算法验证：http://www.lammertbies.nl/comm/info/crc-calculation.html?crc=12345678&method=ascii