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について教えてもらえますか？
IT･PC専門家
CRCとは、Cyclic Redundancy Check（巡回冗長検査）の略で、デジタルデータ転送中の誤りを検出する手法です。
ITの初心者
どのような誤りを見つけることができるのですか？
IT･PC専門家
特に、連続したビットに誤りが発生するバースト誤りの検出に優れています。このため、イーサネットなどの通信プロトコルで広く使われています。
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誤りを検出するための技術です。この方法は特に連続する誤り、つまりバースト誤りを効果的に検出可能であり、イーサネットなど多くの通信システムでその有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ける誤り検出手法です。送信側では、送信データにCRC値というチェックサムを追加し、受信側では受け取ったデータのCRC値を計算して送信側のCRC値と照合します。両者のCRC値が一致しない場合、データに誤りがあったことが分かります。
このCRCはデータの整合性を確保するために広く利用されています。具体例として、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、データを読み出す際の誤りを確認しています。また、ネットワーク通信でも、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です。
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のことを指します。主に記憶媒体の読み書き操作中に発生することがあります。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使用します。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、同じ生成多項式を用いて受信したデータのチェックサムを検証し、一致しない場合はバースト誤りの可能性があると判断します。
通信用途
CRC（巡回冗長検査）の通信用途では、データ送信時に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に重要な役割を果たします。受信側は受信データに対してCRCの計算を行い、送信されたCRC値と比較します。一致すればデータはエラーなく受信されたと見なされ、一致しない場合はエラーが発生したと判断されます。
このプロセスは、長距離通信やノイズの多い環境など、データが損傷しやすい状況で特に重要です。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でき、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、共にデジタルデータ転送においてデータの整合性を保つための技術ですが、それぞれ目的と手法に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。受信側は受け取ったデータのCRCをチェックサムと比較し、データの破損の有無を判断します。CRCが一致しない場合、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があります。誤り訂正コード（ECC）がデータに追加され、受信側はこのECCを使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、その結果を計算します。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。不一致がある場合、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。