通信プロトコルに付加されるCRCの仕組みを教えてください

2023/9/16 技術メモ

CRC（巡回冗長検査、Cyclic Redundancy Check）は、データ通信やデータストレージの分野でデータの整合性をチェックするための技術の1つです。エラーチェックのために特定の計算アルゴリズムを使用して得られる、短い固定長の値を生成します。

この値はデータに添付されて送信され、受信側で同じ計算を行い、送信されたCRC値と比較してデータの正確性を確認します。

CRCとは？

CRCは、データ通信やストレージの分野でよく用いられる技術です。データの正確性を確認するための短い固定長の値を生成し、これをデータに添付して送信します。

CRCの基本的な仕組み

生成多項式：CRCは特定の「生成多項式」と呼ばれるパラメータに基づいて動作します。この多項式はエラーチェックの効率性と、検出可能なエラーの種類を決定します。
初期化：CRCの計算は、特定の初期値から開始されることが多い。この初期値はプロトコルによって定義されている。
データの処理：データはビットごと、あるいは特定のブロックサイズごとに、生成多項式との「割り算」に似た操作を使用して処理されます。この操作は、通常、ビット単位のXOR（排他的論理和）を使用して実行されます。
結果の取得：データ全体が処理されると、得られる「残り」はCRCとしてデータに添付される値です。
データの送信：元のデータとCRC値は一緒に送信されます。
受信側でのチェック：受信側で、同じ生成多項式と初期値を使用してデータのCRCを計算します。計算結果が送信されたCRC値と一致する場合、データはエラーフリーとみなされます。一致しない場合、データにエラーがあると判断されます。

まとめ:

CRCは、一般的にランダムなエラーや、連続するビットでのエラーなど、さまざまなタイプのエラーを検出するのに非常に効果的です。しかし、生成多項式や処理方法によっては、特定のエラーパターンを検出できない場合もあります。そのため、使用するCRCのバージョンや設定は、特定のアプリケーションの要件に合わせて選択する必要があります。