순환 중복 검사(CRC)는 디지털 통신 및 저장 시스템에서 오류를 감지하는 데 사용되는 알고리즘입니다. CRC는 체크섬이 생성되는 길이를 결정하는 다양한 비트 크기와 함께 제공됩니다. 일반적으로 사용되는 CRC는 8비트, 16비트, 32비트 및 64비트입니다.
부인 성명 한국어 실력이 부적하여 이 글이 구글 번역기를 주로 활용했기 때문에 부정확한 문법과 어휘가 있을수 있습니다. 이 점 양해 부탁드리며, 추후에 다시 검토하여 수정하도록 하겠습니다.
계산법
이진으로 변환
문자열이든 JPG 파일이든 데이터가 있으면 이를 각각 이진 표현으로 변환해야 합니다.
"hello world" ---> 01101000 01100101 ...
Image.jpg ---> 01101100 01100100 ...제수 (除數) 선택
송신자와 수신자 모두는 제수(생성자 다항식)에 대해 상호 합의해야 합니다. 체크섬 크기에 대한 최상의 제수를 선택하려면 최상의 CRC 다항식을 참조하세요.
예를 들어, 101101 (6비트)이 나누는 수로 선택되면 수학적 표현은 다음과 같습니다.
10011000 (8비트)에 대한 또 다른 예는 다음과 같습니다.
CRC 32비트의 경우 나누는 차수는 최대 31입니다.
분할 수행
나누기는 이진 형태와 수학적 형태로 모두 수행할 수 있습니다. 나누기 단계를 보여주는 유튜브 튜토리얼이 있습니다.
나누기에서 몫과 나머지를 얻습니다. 나머지는 체크섬이며 항상 나누는 수보다 1비트 작습니다.
나머지를 데이터에 추가
마지막 단계는 나머지(체크섬)를 원본 데이터에 추가하는 것입니다.
예를 들어,
1001 (데이터) ++ 101 (체크섬) --> 1001101 (최후의 데이터)수신 측에서는 체크섬을 사용하여 데이터를 정확하게 해석하고 그 이후로 검증을 수행합니다.
용법
프레임 검사 순서
TCP와 같은 전송 프로토콜에서 프레임 검사 시퀀스는 수신자 측에서 오류 감지를 위해 헤더에 추가된 데이터입니다. 이 경우 아래에 표시된 CRC32 검사 합계입니다.
파일 무결성 검증
CRC 체크섬은 인터넷에서 파일을 다운로드할 때에도 가끔 제공되어, 파일을 성공적으로 다운로드한 후 파일의 무결성을 확인할 수 있습니다.
파일 압축
파일 압축 알고리즘은 압축 후 CRC 체크섬을 비교하여 파일 무결성을 확인하기 위해 CRC 체크섬을 사용합니다
제한 사항
CRC는 매우 유용한 체크섬 알고리즘이기는 하지만, 일부 경우에는 적합하지 않게 만드는 본질적인 약점을 가지고 있습니다.
- 보안: CRC는 비암호화 해시 함수이므로 보안이 최우선순위일 때 적합하지 않습니다. 의도적인 변조에 강하지 않습니다. Anderson Dadario의 이 놀라운 블로그 게시물에서 암호화 해시 함수와 비암호화 해시 함수에 대해 자세히 알아보세요.
- 충돌: 체크섬은 알고리즘에 의해 계산된 나머지일 뿐이므로 충돌 가능성은 매우 낮지만 존재합니다.
- 오류 감지 기능: 단일 비트 오류 감지에는 좋지만, 특히 위에 언급한 알고리즘의 충돌 특성으로 인해 대용량 데이터 세트의 경우 다중 비트 오류는 감지하기 어렵습니다.
코드 예시
C#
C#에서 Crc32는 System.IO.Hashing 네임스페이스에서 찾을 수 있으며, 이는 nuget.org에서 별도로 설치해야 합니다.
using System.Text;
using System.IO.Hashing;
const string originalString = "hello world";
var encodedString = Encoding.UTF8.GetBytes(originalString);
var checksum = Crc32.Hash(encodedString);
Console.WriteLine(BitConverter.ToInt32(checksum)); // 222957957Python
CRC32 해싱 유틸리티는 내장된 zlib 압축 라이브러리에서 찾을 수 있습니다.
import zlib
data = b'hello world'
checksum = zlib.crc32(data)
print(checksum) # 222957957