单片机常用完整性校验算法----CheckSum校验和 CRC循环冗余校...

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单片机常用完整性校验算法----CheckSum校验和 CRC循环冗余校验 Hash校验


一、前言

单片机在开发过程中经常会遇到大文件传输，或者大量数据传输，在一些工业环境下，数据传输并不是很稳定，如何检验数据的完整性就是个问题，这里简单介绍一下单片机常用的几种数据完整性校验方法。

二、CheckSum校验和

简单来说将需要传输的所有数据按照指定的位数先取反码，然后相加，将相加的校验和和要发送的数据包放在一起进行传输；接收方接收到数据后，将数据段和跟随一起传输的校验和都取反相加，如果结果为0，则校验和成功，这一帧数据完成性校验成功。

优点：计算简单，CPU资源占用小，单片机可以很流利的运行。

缺点：完整性检验能力较弱，比如自身数据取反相加，发生相对的错误时，一个多1，一个少1，校验和则无法检验出。

推荐参考文章：https://blog.csdn.net/tangchenchan/article/details/51212440

三、CRC循环冗余校验

CRC 校验的原理也很简单，先指定一个多项式，对应 2 进制码，在要计算的二进制数据屁股上补上比多项式最高项少一位的0，然后将补完的数据与多项式进行模2取余，取余的结果和补0的数据相加，最终得到经过CRC校验处理的数据，打包发送到另一端，另一端将得到的数直接与多项式做模2运算，结果等于0则 CRC 校验完成，否则失败。单片机中常用的CRC有CRC16和CRC32，主要就算多项式不同，最后末尾补的CRC校验码长度也不一致。

优点：计算速度快，检错能力强，检测错误率可到 bit 级别。

缺点：当多项式越复杂，计算量也越大，不过也可以通过提前计算好表的方式，以空间换时间提高效率。

推荐1篇CRC学习文章：https://blog.csdn.net/xwdrhgr/article/details/123257922

我们在单片机中使用 crc 校验也不需要自己来写，推荐一份开源的 crc 源码，mit 协议，随便耍，github链接：lammertb/libcrc: Multi platform CRC library (github.com)

四、Hash校验

一句话描述 Hash 算法就是将任意长度的数据通过算法计算成固定长度的值，接收方得到数据后再用相同的算法去计算出固定长度的值，比对发送方的hash值就可以判断数据的完整性，目前常用的hash算法有：MD5、SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256，其中MD5、SHA-1k可以通过计算出的固定值反推出原镜像，所以不能用来做安全性校验，而其他的算法暂时还未破解，既可以做镜像完整性校验，一定程度上可以做安全性校验。

Hash的各个算法原理就不多讲了哈，博主也不是很清除，对于想要在单片机上使用Hash算法的同学，可以参考这个仓库：smartmx/hash-match: using hashmap on MCUs (github.com)

想要直接在win下加密镜像，可以参考下这个开源项目：gurnec/HashCheck: HashCheck Shell Extension for Windows with added SHA2, SHA3, and multithreading; originally from code.kliu.org (github.com)

Hash算法可以完成完整性校验以及简单的安全加密，但缺点就算计算量大，并且只能后检验，不能在数据传输时事实检验，同学们在使用时根据实际场景酌情使用~

今天就学到这了！