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基本的CRC32维基百科实现与在线看到的标准CRC32不同。

c#crccrc32
12

我有一个基本的CRC32实现，遵循维基百科上的Code Fragment:1示例。 我认为我已经做得很正确了，只是修改了使用n位寄存器来代替示例中的n + 1位剩余多项式。

我得到的结果与在线CRC32实现的结果不同。我需要在这里更改什么？

请忽略逻辑中的Console.Writeline语句。

    const UInt32 poly = 0x04C11DB7;

    public static UInt32 GenerateCRC_32(byte[] message)
    {
        byte[] augmentedMsg = new byte[message.Length + 4];
        message.CopyTo(augmentedMsg, 0);

        UInt32 remainder = Convert.ToUInt32(augmentedMsg[0]) << 24 |
                           Convert.ToUInt32(augmentedMsg[1]) << 16 |
                           Convert.ToUInt32(augmentedMsg[2]) <<  8 |
                           Convert.ToUInt32(augmentedMsg[3]);

        for (Int32 i = 4; i < augmentedMsg.Length; i++)
        {
            for (int bit = 0; bit < 8; bit++)
            {
                UInt32 nextBit = ((UInt32)augmentedMsg[i] >> (7 - bit)) & 0x01;
                if ((remainder & 0x80000000) > 0)
                {
                    Console.WriteLine("---------------DO XOR --------------------");
                    Console.WriteLine(Convert.ToString(((remainder << 1) | nextBit), 2).PadLeft(32, '0'));
                    Console.WriteLine(Convert.ToString(poly, 2).PadLeft(32, '0'));
                    Console.WriteLine("------------------------------------------");

                    remainder = ((remainder << 1) | nextBit) ^ poly;

                    Console.WriteLine(Convert.ToString(remainder, 2).PadLeft(32, '0'));
                    Console.WriteLine("------------------------------------------");
                }
                else
                {
                    remainder = (remainder << 1) | nextBit;

                    Console.WriteLine("--------------NO---------------------");
                    Console.WriteLine(Convert.ToString(remainder, 2).PadLeft(32, '0'));
                    Console.WriteLine("------------------------------------------");
                }
            }
        }

        Console.WriteLine(Convert.ToString(remainder, 2).PadLeft(32, '0'));
        Console.WriteLine(remainder.ToString("X"));

        return remainder;
    }

我并不打算优化逻辑，只是想用C#遵循维基百科的样例。

输入信息：'A' (十六进制：0x41)；输出结果：0x30476DC0。根据这个网站，应该得到的输出结果是：0xD3D99E8B。

我认为我可能忽略了CRC的反转或初始化，但我不确定如何修改这个基本实现，以获得与该网站相同的结果。

运行我的程序后输出：

--------------NO---------------------
10000010000000000000000000000000
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
00000100000000000000000000000000
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
00000000110000010001110110110111
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00000001100000100011101101101110
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00000011000001000111011011011100
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00000110000010001110110110111000
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00001100000100011101101101110000
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00011000001000111011011011100000
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00110000010001110110110111000000
------------------------------------------
00110000010001110110110111000000

最后一行转为十六进制: 0x30476DC0

@Mark Adler的评论后续:

我对上述内容进行了修改，以下是修改内容（代码中已添加注释）:

  1. 初始化值改为0xFFFFFFFF
  2. 倒序输入消息字节

  3. 对最终值进行XOR运算，结果再次倒序

    public static UInt32 GenerateCRC_32(byte[] message) { byte[] augmentedMsg = new byte[message.Length + 8]; message.CopyTo(augmentedMsg, 4); // 修改以创建初始化空间

    UInt32 remainder = Convert.ToUInt32(augmentedMsg[0]) << 24 |
                   Convert.ToUInt32(augmentedMsg[1]) << 16 |
                   Convert.ToUInt32(augmentedMsg[2]) <<  8 |
                   Convert.ToUInt32(augmentedMsg[3]);

remainder = ~remainder; // Overwrite the above and initialized the register to 0xFFFFFFFF

for (Int32 i = 4; i < augmentedMsg.Length; i++)
{
    byte reversedMessage = Reverse(augmentedMsg[i]); // Reversed the augmented message byte
    for (int bit = 0; bit < 8; bit++)
    {
        UInt32 nextBit = Convert.ToUInt32(reversedMessage >> (7 - bit)) & 0x1; // Use the reversed message byte
        if ((remainder & 0x80000000) > 0)
        {
            Console.WriteLine("---------------DO XOR --------------------");
            Console.WriteLine(Convert.ToString(((remainder << 1) | nextBit), 2).PadLeft(32, '0'));
            Console.WriteLine(Convert.ToString(poly32, 2).PadLeft(32, '0'));
            Console.WriteLine("------------------------------------------");

            remainder = Convert.ToUInt32((UInt32)((UInt32)(remainder << 1) | nextBit) ^ poly32);

            Console.WriteLine(Convert.ToString(remainder, 2).PadLeft(32, '0'));
            Console.WriteLine("------------------------------------------");
        }
        else
        {
            remainder = (UInt32)((UInt32)(remainder << 1) | nextBit);

            Console.WriteLine("--------------NO---------------------");
            Console.WriteLine(Convert.ToString(remainder, 2).PadLeft(32, '0'));
            Console.WriteLine("------------------------------------------");
        }
    }
}

Console.WriteLine(Convert.ToString(remainder, 2).PadLeft(32, '0') + "(" + remainder.ToString("X") + ")");

remainder = (~remainder);

Console.WriteLine("XOR ^ 0xFFFFFFFF : " + Convert.ToString(remainder, 2).PadLeft(32, '0') + "(" + remainder.ToString("X") + ")");

remainder = Reverse(remainder);

Console.WriteLine("Reversed the Abv : " + Convert.ToString(remainder, 2).PadLeft(32, '0') + "(" + remainder.ToString("X") + ")");
return remainder;


    4. ---------------DO XOR --------------------
11111111111111111111111111111111
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
11111011001111101110001001001000
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
11110110011111011100010010010000
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
11110010101111001101100100100111
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
11100101011110011011001001001110
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
11100001101110001010111111111001
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
11000011011100010101111111110010
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
11000111101100000100001001000101
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
10001111011000001000010010001010
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
10001011101000011001100100111101
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
00010111010000110011001001111010
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
00010011100000100010111111001101
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00100111000001000101111110011011
------------------------------------------
--------------NO---------------------
01001110000010001011111100110110
------------------------------------------
--------------NO---------------------
10011100000100010111111001101100
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
00111000001000101111110011011000
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
00111100111000111110000101101111
------------------------------------------
--------------NO---------------------
01111001110001111100001011011110
------------------------------------------
--------------NO---------------------
11110011100011111000010110111100
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
11100111000111110000101101111000
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
11100011110111100001011011001111
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
11000111101111000010110110011110
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
11000011011111010011000000101001
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
10000110111110100110000001010010
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
10000010001110110111110111100101
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
00000100011101101111101111001010
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
00000000101101111110011001111101
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00000001011011111100110011111010
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00000010110111111001100111110100
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00000101101111110011001111101000
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00001011011111100110011111010000
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00010110111111001100111110100000
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00101101111110011001111101000000
------------------------------------------
--------------NO---------------------
01011011111100110011111010000000
------------------------------------------
--------------NO---------------------
10110111111001100111110100000000
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
01101111110011001111101000000000
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
01101011000011011110011110110111
------------------------------------------
--------------NO---------------------
11010110000110111100111101101110
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
10101100001101111001111011011100
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
10101000111101101000001101101011
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
01010001111011010000011011010110
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
01010101001011000001101101100001
------------------------------------------
--------------NO---------------------
10101010010110000011011011000010
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
01010100101100000110110110000100
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
01010000011100010111000000110011
------------------------------------------
--------------NO---------------------
10100000111000101110000001100110
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
01000001110001011100000011001100
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
01000101000001001101110101111011
------------------------------------------
--------------NO---------------------
10001010000010011011101011110110
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
00010100000100110111010111101100
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
00010000110100100110100001011011
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00100001101001001101000010110110
------------------------------------------
--------------NO---------------------
01000011010010011010000101101100
------------------------------------------
--------------NO---------------------
10000110100100110100001011011000
------------------------------------------
---------------DO XOR --------------------
00001101001001101000010110110000
00000100110000010001110110110111
------------------------------------------
00001001111001111001100000000111
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00010011110011110011000000001110
------------------------------------------
--------------NO---------------------
00100111100111100110000000011100
------------------------------------------
00100111100111100110000000011100(279E601C)
XOR ^ 0xFFFFFFFF : 11011000011000011001111111100011(D8619FE3)
Reversed the Abv : 11000111111110011000011000011011(C7F9861B)

    输出结果不符合预期。我使用下面的表查找代码实现了同样的操作，结果与上面完全相同（0xC7F9861B），但是是错误的。

    public static UInt32 GenerateCRC_32_from_Table(byte[] message)
    {
        byte[] augmentedMsg = new byte[message.Length + 4];
        message.CopyTo(augmentedMsg, 0);

        UInt32 remainder = 0xFFFFFFFF;

        foreach (byte msgByte in augmentedMsg)
        {
            byte reversedMsgByte = Reverse(msgByte);
            remainder = ((remainder << 8) | Convert.ToUInt32(reversedMsgByte)) ^ crc32_table[((remainder >> 24)) & 0xFF];
        }

        remainder = Reverse(~remainder);
        return remainder;
    }

    而如果我使用以下代码（避免了消息增强），就会得到正确的结果。

    public static UInt32 GenerateCRC_32_from_Table(byte[] message)
    {
        UInt32 remainder = 0xFFFFFFFF;

        foreach (byte msgByte in message)
        {
            byte reversedMsgByte = Reverse(msgByte);
            remainder = (remainder << 8) ^ crc32_table[((remainder >> 24) ^ Convert.ToUInt32(reversedMsgByte)) & 0xFF];
        }

        remainder = Reverse(~remainder);
        return remainder;
    }

    如评论中所提到的，Reverse() 和 poly32：

        const UInt32 poly32 = 0x04C11DB7;

    public static UInt32 Reverse(UInt32 message)
    {
        UInt32 msgReversed = 0;
        for (int i = 0; i < 32; i++)
        {
            msgReversed = ((message & 0x80000000) >> (31 - i)) | msgReversed;
            message = message << 1;
        }
        return msgReversed;
    }

    public static byte Reverse(byte message)
    {
        byte msgReversed = 0;
        for (int i = 0; i < 8; i++)
        {
            msgReversed = (byte)(((byte)((byte)(message) & 0x80) >> (7 - i)) | msgReversed);
            message = (byte)(message << 1);
        }
        return msgReversed;
    }
Reverse 是什么意思？我没有看到相关的代码。 - Mark Adler
你还没有定义 poly32。 - Mark Adler
谢谢您的回复。很抱歉我现在没有代码，因为我在另一个地方，将在几天内粘贴我用于反转的代码。Reverse()只是反映二进制数据，您可以在我的输出中看到Reverse的示例用法。XOR ^ 0xFFFFFFFF : 11011000011000011001111111100011(D8619FE3) Reversed the Abv : 11000111111110011000011000011011(C7F9861B)。同时，对于未定义的'poly32'也很抱歉，我在第一个示例中将'poly'重命名为'poly32'，因此'const UInt32 poly32 = 0x04C11DB7;'就是定义。谢谢！ - Titus
@Mark Adler 我已经更新了问题并提供了详细信息。谢谢！ - Titus
1个回答
5
您所提到的标准CRC是反射的，即位被颠倒，它的初始化为0xfffffff，最终的CRC与0xffffffff进行异或运算。
您正在生成未翻转位的CRC，初始CRC为零，并且在结尾没有进行异或运算。
通常要实现反转位的CRC，您需要保留输入字节，但反转多项式并向另一个方向移位。输入字节被馈送到CRC的底部而不是顶部。这还将通过增加消息方法减少要处理的总字节数四个。
更新问题后的代码试图“增强”消息，但却没有使用增强。相反，它使用从偏移量4开始的数据，这相当于从偏移量0开始使用原始消息。
相反，应该不要尝试增强消息，并将消息与CRC的顶部进行异或运算，而不是尝试将消息馈送到CRC的底部。
此外，反转CRC，应用反转的消息，然后再次反转CRC等效于不执行任何操作，而是将多项式反转并向另一个方向移位。由于多项式是一个常数，因此在编写代码时进行反转，如我的原始答案中所述。0x04c11db7反转为0xedb88320。
因此，代码看起来像这样（使用C语言）：
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>

/* CRC-32 (Ethernet, ZIP, etc.) polynomial in reversed bit order. */
#define POLY 0xedb88320

/* Compute CRC of buf[0..len-1] with initial CRC crc.  This permits the
   computation of a CRC by feeding this routine a chunk of the input data at a
   time.  The value of crc for the first chunk should be zero. */
uint32_t crc32(uint32_t crc, const unsigned char *buf, size_t len)
{
    int k;

    crc = ~crc;
    while (len--) {
        crc ^= *buf++;
        for (k = 0; k < 8; k++)
            crc = crc & 1 ? (crc >> 1) ^ POLY : crc >> 1;
    }
    return ~crc;
}
谢谢您的回复！我已经将数组中的"8"个空字节（在第二个示例中）添加到数组中，而不是"4"个空字节（如第一个示例中所示），byte[] augmentedMsg = new byte[message.Length + 8];所以实际上消息扩展的最后四个空字节存在并被使用（扩展添加到消息的末尾），即使它从4开始。我已经使用前面的"4"个空字节将剩余部分初始化为0xFFFFFFFF remainder = ~remainder; // Overwrite the above and Initialized the register to 0xFFFFFFFF - Titus
前四个字节从未被使用过，因此没有意义。 - Mark Adler
我想在最后一刻给您奖励，因为您帮了我这么多，先生！回复您上面的评论，是的，自愿添加前四个空字节并从未使用它没有任何意义。我只是保留了它，以使第一个示例到第二个示例的修改最小化。我的错！所以，只有前四个字节从未被使用，但最后四个字节被用作消息的增强。我相信有和没有增强都应该返回相同的结果，但我的结果不同（不正确）。对不起，让您无休止地烦恼。谢谢！ - Titus
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可以查看英文原文，
原文链接