CRCとは？デジタルデータ転送の誤り検出方法
ITの初心者
CRCについて教えていただけますか？
IT･PC専門家
CRCとは、Cyclic Redundancy Check（巡回冗長検査）の略称であり、デジタルデータの転送中に生じる誤りを見つけるための手法です。
ITの初心者
具体的には、どのような誤りを検出できるのでしょうか？
IT･PC専門家
特に、連続したビットに誤りが生じるバースト誤りの検出に非常に優れています。このため、イーサネットなどの通信プロトコルにおいて広く利用されています。
CRCとは。
CRC（サイクリック冗長検査）は、デジタルデータの送信中に発生する可能性のある誤りを検出するために用いられる技術です。この技術は特に連続する誤り、いわゆるバースト誤りを効果的に見つけることができます。イーサネットを含む多様な通信システムでその実用性が認められています。CRCという名称は「cyclic redundancy check」の頭文字を取ったものです。
CRCの概要
CRC（巡回冗長検査）とは、デジタルデータ伝送において誤りを検出するための手法です。送信側では、送信データにCRC値というチェックサムを付加し、受信側では受信したデータのCRC値を計算し、送信側のCRC値と照合します。両者のCRC値が一致しない場合、データに誤りが発生したことが確認されます。
このCRCは、データの整合性を確保するために非常に広く利用されています。具体的には、ハードディスクドライブや光学メディアでは、データにCRC値を含めることで、データを読み出した際に誤りがないかどうかをチェックしています。また、ネットワーク通信の場面でも、CRCを使ってパケットの誤りを検出し、正確にデータが受信されたかを確認する役割を果たしています。CRCの大きな利点は、データの損失や破損を迅速かつ効率的に特定できる点にあります。
バースト誤りの検出
バースト誤りとは、連続して多くのビットが誤っているエラーを指します。主に、記憶媒体の読み書き操作中に生じることがあります。CRCでは、バースト誤りを検出するために、生成多項式と呼ばれる数学的な式を用いています。この生成多項式を送信データに適用し、チェックサムを生成します。受信側では、受信したデータに同じ生成多項式を適用してチェックサムを検証します。このチェックサムが一致しない場合、バースト誤りの可能性があると判断されます。
通信用途
CRC（巡回冗長検査）の通信用途においては、データが送信される際にCRC値が付加されます。このCRC値は、データの整合性を確認するための重要な役割を果たします。受信側では、受信したデータに対してCRCの計算を行い、送信されたCRC値と照らし合わせます。一致すれば、データはエラーなく受信されたと見なされますが、一致しない場合はエラーが発生したことが確認されます。
このプロセスは、長距離通信やノイズが多い環境など、データが損傷しやすい状況では特に重要です。CRCを利用することで、データの整合性を保ちながらエラーを検出し修正することが可能となり、信頼性の高いデータ転送が実現されます。
誤り訂正との違い
CRC（巡回冗長検査）と誤り訂正は、どちらもデジタルデータの転送においてデータの整合性を保つための技術ですが、それぞれの目的と手法には大きな違いがあります。
CRCは、データに付加される冗長ビット（チェックサム）を計算し、データが破損していないかを確認するために使用されます。受信側は受信したデータのCRCをチェックサムと比較することで、データの破損の有無を判断します。もしCRCが一致しなければ、データに誤りがある可能性があり、再送が必要となります。
一方で、誤り訂正はCRCとは異なり、破損したデータビットを特定し、正しいビットに置き換える機能を持っています。誤り訂正コード（ECC）がデータに追加され、受信側はこのECCを利用して破損したビットを検出し、修正します。これにより、破損したデータを再送せずに復元することが可能になります。
CRCのアルゴリズム
CRC（Cyclic Redundancy Check）のアルゴリズムは、デジタルデータの誤りを検出するための重要な数学的手法です。このアルゴリズムでは、伝送されるデータのブロックに特定のポリノミアルを加算し、その結果を算出します。この算出結果の余りがCRC値として知られ、データブロックの末尾に追加されます。
受信側では、受信したデータブロックに対して同じCRCアルゴリズムを適用し、新たにCRC値を算出します。この新しいCRC値が、送信側で計算された元のCRC値と一致する場合、データブロックは正しく受信されたと見なされます。不一致が見られる場合、どこかでデータブロックに誤りが発生している可能性があります。