Zyklische Redundanzprüfung (CRC).
Zyklische Redundanzprüfung (CRC)
Die zyklische Redundanzprüfung (CRC) ist ein weit verbreiteter Fehlererkennungscode, der in der Datenübertragung eingesetzt wird, um die Genauigkeit der über Netzwerke übertragenen Daten zu gewährleisten. Dies wird erreicht, indem eine eindeutige Prüfsumme für einen Datenblock erstellt wird, die zusammen mit den Daten gesendet wird. Beim Empfang der Daten berechnet das empfangende System seine eigene CRC für die empfangenen Daten und vergleicht sie mit der übertragenen CRC. Wenn die beiden Werte nicht übereinstimmen, wird ein Fehler erkannt, der darauf hinweist, dass die Daten während der Übertragung beschädigt worden sein könnten.
Der CRC-Algorithmus funktioniert, indem eine mathematische Berechnung an den zu übertragenden Daten durchgeführt wird, um einen CRC-Wert zu erstellen. Dieser Wert wird dann an die Daten angehängt und an das empfangende System gesendet. Der Empfänger führt die gleiche Berechnung an den empfangenen Daten durch, um seinen eigenen CRC-Wert zu erzeugen. Anschließend vergleicht er diesen berechneten Wert mit der übertragenen CRC. Stimmen die beiden Werte überein, wird angenommen, dass die Daten genau und fehlerfrei übertragen wurden.
Wie CRC funktioniert
Der CRC-Prozess kann in die folgenden Schritte unterteilt werden:
Nachrichten-Vorbereitung: Das System des Senders nimmt die zu übertragenden Daten und bereitet sie für die CRC-Berechnung vor.
Dividend-Polynom-Generierung: Die Daten werden als Polynom behandelt, wobei ihre Bits die Koeffizienten des Polynoms darstellen. Dieses Polynom wird unter Verwendung der binären Division durch ein vordefiniertes Divisor-Polynom geteilt.
CRC-Berechnung: Die CRC-Berechnung umfasst die Bestimmung des Rests der Polynomdivision. Der resultierende Rest ist der CRC-Wert.
CRC-Übertragung: Der berechnete CRC-Wert wird an die ursprünglichen Daten angehängt und an das empfangende System gesendet.
CRC-Überprüfung beim Empfänger: Beim Empfang der Daten und des übertragenen CRC-Werts führt das System des Empfängers die gleichen Berechnungen wie der Sender durch, um seinen eigenen CRC-Wert zu erzeugen.
CRC-Vergleich: Der Empfänger vergleicht seinen berechneten CRC mit der übertragenen CRC. Stimmen die beiden Werte überein, wird angenommen, dass die Daten fehlerfrei übertragen wurden. Wenn die Werte nicht übereinstimmen, wird ein Fehler erkannt, was darauf hinweist, dass die Daten während der Übertragung beschädigt worden sein könnten.
Es ist wichtig zu beachten, dass der CRC-Algorithmus nicht narrensicher ist und keine Fehler korrigieren kann. Sein Hauptzweck besteht darin, ein hohes Maß an Vertrauen in die Datenübertragung zu bieten, indem er Fehler erkennt. Wenn ein Fehler erkannt wird, können die Daten erneut übertragen werden, um ihre Genauigkeit sicherzustellen.
Anwendungen von CRC
CRC wird in verschiedenen Kommunikationsprotokollen und Anwendungen weit verbreitet eingesetzt. Einige Beispiele für seine Anwendungen sind:
Ethernet: CRC wird im Ethernet verwendet, um Fehler bei der Datenübertragung über Netzverbindungen zu erkennen. Es bietet eine Möglichkeit, die Integrität von Datenpaketen zu überprüfen und Fehler zu identifizieren, die durch Rauschen, Interferenzen oder andere Faktoren verursacht werden.
Drahtlose Kommunikation: CRC wird in drahtlosen Kommunikationssystemen wie Wi-Fi und Bluetooth verwendet, um die Genauigkeit der übertragenen Daten sicherzustellen. Es hilft, Fehler zu erkennen, die durch Signalverschlechterung, Interferenzen oder andere drahtlose Übertragungsprobleme auftreten können.
Speichersysteme: CRC wird in Speichersystemen wie Festplatten und Solid-State-Laufwerken verwendet, um die Datenintegrität bei Lese- und Schreibvorgängen sicherzustellen. Es hilft, Fehler zu erkennen, die während der Datenspeicherung oder -abrufung auftreten können.
Dateiübertragungsprotokolle: CRC wird häufig in Dateiübertragungsprotokollen wie FTP und BitTorrent verwendet, um die Integrität der übertragenen Dateien sicherzustellen. Es hilft, Fehler zu erkennen, die während der Dateiübertragung auftreten können.
Präventionstipps
Um die Effektivität von CRC zu gewährleisten und die Datenintegrität zu erhöhen, sollten die folgenden Präventionstipps beachtet werden:
Implementierung von CRC-Überprüfungen in Netzwerkprotokollen: Integrieren Sie CRC-Überprüfungen in Netzwerkprotokolle und Kommunikationssysteme, um die Integrität der übertragenen Daten zu überprüfen. Dies hilft, Fehler zu erkennen und die Genauigkeit der Datenübertragung sicherzustellen.
Verwendung hochwertiger CRC-Algorithmen: Wählen Sie CRC-Algorithmen mit großer Bitbreite und starken mathematischen Eigenschaften. Hochwertige Algorithmen helfen, das Risiko nicht erkannter Fehler zu minimieren und bieten ein höheres Maß an Vertrauen in die Datenintegrität.
Regelmäßige Aktualisierung der CRC-Algorithmen: Halten Sie sich über Fortschritte in den CRC-Algorithmen auf dem Laufenden und aktualisieren Sie sie regelmäßig, um sich vor neuen Schwachstellen zu schützen. Dies hilft, die Effektivität von CRC bei der Fehlererkennung und der Aufrechterhaltung der Datenintegrität sicherzustellen.
Durch die Umsetzung dieser Präventionstipps können Organisationen die Zuverlässigkeit der Datenübertragung erhöhen, das Risiko von Datenbeschädigungen minimieren und die Integrität der übertragenen Daten sicherstellen.
Verwandte Begriffe
Prüfsumme: Eine Prüfsumme ist eine andere Fehlererkennungstechnik, die zur Verifizierung der Datenintegrität verwendet wird. Ähnlich wie bei CRC wird ein Wert aus den Daten generiert und mit einem übertragenen Wert verglichen. Prüfsummen sind jedoch einfacher und weniger robust als CRC.
Fehlerkorrekturcode (ECC): Im Gegensatz zu CRC kann ECC (Error-Correcting Code) nicht nur Fehler erkennen, sondern auch korrigieren. ECC wird verwendet, um ein höheres Maß an Datenkorrektheit zu gewährleisten, insbesondere in kritischen Systemen, in denen Fehlerkorrektur unerlässlich ist.