迴圈冗餘校驗（CRC）的簡單應用實踐
前言
一般來說，資料資訊在傳輸過程中有時會受到外界有意或無意的干擾行為，出現數據的篡改和破壞現象，造成資料接收端的不一致行為。於是乎，在資訊領域有了資料校驗的概念，今天本文主要來簡單聊聊其中的經典使用演算法CRC（迴圈冗餘校驗）以及其在Ozone中的應用實踐。
CRC和Checksum的關係
往往我們在談論CRC的時候，馬上會聯想到Checksum這個詞，二者是等同的意思嗎？實則還是有區別的。
首先我們要區分一個概念上的差別，CRC是一種演算法，而Checksum我們指的是一組資訊，官方的稱呼叫做“總和校驗碼”。而CRC是其中一種計算校驗和資訊的演算法。換句話說，還有其它演算法也可以計算出Checksum資訊的（比如MD5演算法），只是說CRC太經典以至於讓我們誤以為CRC和Checksum是等號的關係了。
但是不管說用什麼方法，我們用生成的Checksum資訊的目的是相同的：用於錯誤檢測，以此保證資料在傳輸過程中的一致性。
CRC演算法被廣泛地使用在通訊和儲存資訊領域，得益於以下三點：
- 較為簡單地實現於二進位制的硬體環境下
- 比較容易去數學分析
- 錯誤檢測的實用性高
CRC的演算法原理是使用多項式的除法來做校驗和結果的生成，具體涉及的數學理論這裡不進行詳細介紹了。
CRC的實踐應用
在CRC的實際應用場景中，它的應用原理如下：
- 讀取一段待傳輸資料D1，用CRC演算法進行此段資料的計算，將此值作為此段資料的Checksum結果。
- 將1)步驟得到的Checksum資訊追加在資料D1段的尾部，然後繼續重複1)步驟。
基於這種情況下，在接收端獲取資料時採用的檢測辦法如下：
- 接收一段資料包R1，解析得到其資料資訊R1和校驗和資訊CK1。
- 將R1資料進行CRC演算法計算校驗和資訊CK1’
- 比較CK1’和CK1是否一致，如果一致說明資料是完整的，繼續下一段的接收處理，否則說明資料已被破壞。
CRC在Ozone中的應用
這裡筆者要提一提CRC在Ozone（物件儲存）中的另外一種用法，和往常的做法略有不同。
也許是為了保證原始資料格式的相容性，社群在實現的時候，將Checksum資訊儲存到了檔案的元資料資訊裡。也就是說，一個檔案的metadata裡會存在一個或多個Checksum資訊組，如下圖（圖右）所示：
上圖左邊是傳統的使用模式，右圖為Ozone的CRC使用模式。因為Ozone是一套儲存系統，所以它的驗證方式如下：
- 寫入檔案資料時，按照每個片段資料大小計算其Checksum，並儲存到檔案metadata資訊裡。
- 當客戶端讀檔案資訊時，重新計算Checksum與原始的做比較即可。
總體來說，和傳統的比較方式類似，有關CRC演算法更多的資料介紹可閱讀文章末尾的wiki連結。