DALGLI0/03-CRC.md

Zadanie

Napisać program, który dla wiadomości M w formie tekstowej ASCII (tj. 8 bitów na znak):

1. utworzy FCS (Frame Check Sequence) długości 16 bitów zgodnie z algorytmem D-1.1;

• INPUT: M - tablica znaków ASCII długości n-2;
• OUTPUT: N - tablica 8-bitowych liczb (unsigned char) długości n, która zawiera oryginalną wiadomość M na pierwszych n-2 miejscach, zaś ostatnie dwa zawierają FCS.

2. pozwoli sprawdzić, czy dana ramka (tj. wiadomość + FCS) zawiera poprawną treść (zgodnie z D-1.2;

• INPUT: N - tablica 8-bitowych liczb (unsigned char) długości n (np. w formacie hex)
• OUTPUT: true jeśli dwie ostatnie liczby tablicy N odpowiadają FCS wiadomości M = N[0:n-2] (interpretowanej jako tablica typu char), false w przeciwnym wypadku;

UWAGA: Program w punkcie 2 powinien być w stanie zweryfikować output z punktu 1!

Źródło: Report: Telemetry Summary of Concept and Rationale, CCSDS 100.0-G-1 Report Concerning Space.

Warunki punktacji

• program musi być typu wsadowego, tj. uruchamiany z linii komend;
• program musi się działać (i kompilować) na serwerze LTS
• implementacja bazowa (korzystająca z dzielenia wielomianów) jest warta 1 punkt;
• każda zmiana która wpływa na szybkość musi być skomentowana i opisana bardzo dokładnie (co zrobiliśmy, dlaczego (i jak) wpływa to na szybkość i dlaczego wynik matematycznie jest taki sam);
• najszybsza implementacja dostaje 2 pkt; najwolniejsza 1; reszta rozłożona liniowo;
• dwie kategorie szybkości:
  • języki statycznie kompilowane (C, C++, java,...) oraz języki JIT;
  • języki interpretowane (python, lua,...);

UWAGA: NIE przyjmuję squashed pulls (z jednym commitem), zwłaszcza jeśli chodzi o wersję działającą szybko.

Termin

21.06.2018

Dodatkowe informacje

Funkcja, którą omawialiśmy, to tzw. CRC-16-CCITT, czyli 16-bit Cyclic Redundancy Check. Funkcje tego typu , są uzywane we wszystkich ramkach komunikacji, od USB, przez Ethernet, Bluetooth, Wifi, GSM, na standardach dźwięku i obrazu (MPEG, PNG) i dyskach twadrdych (SATA) kończąc.

Implementacja referencyjna

static unsigned short crc_table[256] = {
	0x0000, 0x1021, 0x2042, 0x3063, 0x4084, 0x50a5,
	0x60c6, 0x70e7, 0x8108, 0x9129, 0xa14a, 0xb16b,
	0xc18c, 0xd1ad, 0xe1ce, 0xf1ef, 0x1231, 0x0210,
	0x3273, 0x2252, 0x52b5, 0x4294, 0x72f7, 0x62d6,
	0x9339, 0x8318, 0xb37b, 0xa35a, 0xd3bd, 0xc39c,
	0xf3ff, 0xe3de, 0x2462, 0x3443, 0x0420, 0x1401,
	0x64e6, 0x74c7, 0x44a4, 0x5485, 0xa56a, 0xb54b,
	0x8528, 0x9509, 0xe5ee, 0xf5cf, 0xc5ac, 0xd58d,
	0x3653, 0x2672, 0x1611, 0x0630, 0x76d7, 0x66f6,
	0x5695, 0x46b4, 0xb75b, 0xa77a, 0x9719, 0x8738,
	0xf7df, 0xe7fe, 0xd79d, 0xc7bc, 0x48c4, 0x58e5,
	0x6886, 0x78a7, 0x0840, 0x1861, 0x2802, 0x3823,
	0xc9cc, 0xd9ed, 0xe98e, 0xf9af, 0x8948, 0x9969,
	0xa90a, 0xb92b, 0x5af5, 0x4ad4, 0x7ab7, 0x6a96,
	0x1a71, 0x0a50, 0x3a33, 0x2a12, 0xdbfd, 0xcbdc,
	0xfbbf, 0xeb9e, 0x9b79, 0x8b58, 0xbb3b, 0xab1a,
	0x6ca6, 0x7c87, 0x4ce4, 0x5cc5, 0x2c22, 0x3c03,
	0x0c60, 0x1c41, 0xedae, 0xfd8f, 0xcdec, 0xddcd,
	0xad2a, 0xbd0b, 0x8d68, 0x9d49, 0x7e97, 0x6eb6,
	0x5ed5, 0x4ef4, 0x3e13, 0x2e32, 0x1e51, 0x0e70,
	0xff9f, 0xefbe, 0xdfdd, 0xcffc, 0xbf1b, 0xaf3a,
	0x9f59, 0x8f78, 0x9188, 0x81a9, 0xb1ca, 0xa1eb,
	0xd10c, 0xc12d, 0xf14e, 0xe16f, 0x1080, 0x00a1,
	0x30c2, 0x20e3, 0x5004, 0x4025, 0x7046, 0x6067,
	0x83b9, 0x9398, 0xa3fb, 0xb3da, 0xc33d, 0xd31c,
	0xe37f, 0xf35e, 0x02b1, 0x1290, 0x22f3, 0x32d2,
	0x4235, 0x5214, 0x6277, 0x7256, 0xb5ea, 0xa5cb,
	0x95a8, 0x8589, 0xf56e, 0xe54f, 0xd52c, 0xc50d,
	0x34e2, 0x24c3, 0x14a0, 0x0481, 0x7466, 0x6447,
	0x5424, 0x4405, 0xa7db, 0xb7fa, 0x8799, 0x97b8,
	0xe75f, 0xf77e, 0xc71d, 0xd73c, 0x26d3, 0x36f2,
	0x0691, 0x16b0, 0x6657, 0x7676, 0x4615, 0x5634,
	0xd94c, 0xc96d, 0xf90e, 0xe92f, 0x99c8, 0x89e9,
	0xb98a, 0xa9ab, 0x5844, 0x4865, 0x7806, 0x6827,
	0x18c0, 0x08e1, 0x3882, 0x28a3, 0xcb7d, 0xdb5c,
	0xeb3f, 0xfb1e, 0x8bf9, 0x9bd8, 0xabbb, 0xbb9a,
	0x4a75, 0x5a54, 0x6a37, 0x7a16, 0x0af1, 0x1ad0,
	0x2ab3, 0x3a92, 0xfd2e, 0xed0f, 0xdd6c, 0xcd4d,
	0xbdaa, 0xad8b, 0x9de8, 0x8dc9, 0x7c26, 0x6c07,
	0x5c64, 0x4c45, 0x3ca2, 0x2c83, 0x1ce0, 0x0cc1,
	0xef1f, 0xff3e, 0xcf5d, 0xdf7c, 0xaf9b, 0xbfba,
	0x8fd9, 0x9ff8, 0x6e17, 0x7e36, 0x4e55, 0x5e74,
	0x2e93, 0x3eb2, 0x0ed1, 0x1ef0
};

unsigned short CRCCCITT(unsigned char *data, size_t length)
{
	size_t count;
	unsigned int crc = 0xffff;
	unsigned int temp;

	for (count = 0; count < length; ++count)
	{
		temp = (*data++ ^ (crc >> 8)) & 0xff;
		crc = crc_table[temp] ^ (crc << 8);
	}
	return (unsigned short)(crc);
}