巡回冗長検査 (CRC)
Cyclic Redundancy Check (CRC)
Cyclic Redundancy Check (CRC) は、データ伝送において、ネットワークを介して送信されたデータの正確性を保証するために広く使用されている誤り検出コードです。データブロックに対して一意のチェックサムを生成し、データと共に送信することでこれを実現します。データを受信すると、受信システムは受信データに対して独自のCRCを計算し、それを送信されたCRCと比較します。二つの値が一致しない場合、誤りが検出され、データが伝送中に破損した可能性を示します。
CRCアルゴリズムは、送信されるデータに対して数学的計算を行ってCRC値を作成することで機能します。この値はデータに付加され、受信システムに送信されます。受信者は受信したデータに対して同じ計算を行い、自身のCRC値を生成します。計算されたこの値を送信されたCRCと比較します。二つの値が一致する場合、データが正確かつ誤りなく伝送されたと仮定されます。
CRCの動作原理
CRCプロセスは次のステップに分けることができます：
メッセージの準備：送信者のシステムは、送信されるデータを取得し、CRC計算の準備を行います。
被除数多項式の生成：データは多項式として扱われ、そのビットは多項式の係数を表します。この多項式は、事前に定義された除数多項式で、2進数で除算されます。
CRCの計算：CRC計算には、多項式除算の余りを求めることが含まれます。この余りがCRC値です。
CRCの送信：計算されたCRC値は元のデータに付加され、受信システムに送信されます。
受信側でのCRC検証：データと送信されたCRC値を受信すると、受信者のシステムは送信者と同じ計算を行い、自身のCRC値を生成します。
CRCの比較：受信者は計算したCRCを送信されたCRCと比較します。二つの値が一致する場合、データが誤りなく伝送されたことが仮定されます。値が一致しない場合、誤りが検出され、データが伝送中に破損した可能性を示します。
CRCアルゴリズムは完全ではなく、誤りを訂正することはできません。主にデータ伝送に対する高い信頼性を提供するために誤りを検出します。誤りが検出された場合、データが再送信され、その正確性が保証されます。
CRCの応用
CRCは様々な通信プロトコルやアプリケーションで広く使用されています。いくつかの応用例を以下に示します：
Ethernet：Ethernetでは、ネットワークリンク上でのデータ伝送の誤りを検出するためにCRCが使用されます。データパケットの整合性を確認し、ノイズや干渉、その他の要因によって引き起こされるエラーを特定する手段を提供します。
無線通信：Wi-FiやBluetoothなどの無線通信システムでは、送信されたデータの正確性を確保するためにCRCが使用されます。信号の劣化や干渉、その他の無線伝送問題によって発生する可能性のある誤りを検出するのに役立ちます。
ストレージシステム：ハードドライブやソリッドステートドライブなどのストレージシステムでは、読み書き操作中にデータの整合性を確保するためにCRCが使用されます。データの保存や取得中に発生する可能性のある誤りを検出するのに役立ちます。
ファイル転送プロトコル：FTPやBitTorrentなどのファイル転送プロトコルでは、転送されたファイルの整合性を確保するためにCRCが一般に使用されます。ファイル転送中に発生する可能性のある誤りを検出するのに役立ちます。
予防のヒント
CRCの有効性を確保し、データ整合性を強化するための次の予防策を検討してください：
ネットワークプロトコルにCRCチェックを実装：ネットワークプロトコルや通信システムにCRCチェックを組み込み、送信されたデータの整合性を確認します。これにより誤りを検出し、データ伝送の正確性を保証できます。
高品質なCRCアルゴリズムを使用：ビット幅が大きく、強力な数学的特性を持つCRCアルゴリズムを選択します。高品質なアルゴリズムは、検出されない誤りのリスクを最小限に抑え、データ整合性に対する高い信頼性を提供します。
CRCアルゴリズムを定期的に更新：CRCアルゴリズムの進歩に対応し、定期的に更新して新たに発生する脆弱性から保護します。これにより、誤りを検出し、データ整合性を維持するためのCRCの効果が確保されます。
これらの予防策を実施することで、組織はデータ伝送の信頼性を強化し、データの破損のリスクを最小限に抑え、送信されたデータの整合性を確保することができます。
関連用語
Checksum：Checksumはデータの整合性を検証するために使用されるもう一つの誤り検出技術です。CRCと同様に、データから値を生成し、送信された値と比較します。ただし、チェックサムはCRCよりも単純で堅牢性が低いです。
Error-Correcting Code (ECC)：CRCとは異なり、ECC（誤り訂正コード）は誤りを検出するだけでなく、それを訂正することもできます。ECCは、特に誤り訂正が不可欠な重要なシステムにおいて、より高いレベルのデータ精度を提供するために使用されます。