如何计算以太网帧中的 FCS 字段？

Question

我看到了一些实现，但我决定看看规范是如何调用 FCS 进行编码的。

所以说我的输入如下：

dst: 0xAA AA AA AA AA AA
src: 0x55 55 55 55 55 55
len: 0x00 04
msg: 0xDE AD BE EF

按照似乎在格式中指定的顺序（以及稍后在规范中表达的顺序）连接它似乎表明我的输入是：

M(x) = 0xAA AA AA AA AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF

a) “对帧的前 32 位进行补码。”

complemented first 32 MSB of M(x): 0x55 55 55 55 AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF

b) "然后将受保护字段的n位视为多项式M(x)的系数度 n – 1。（目标地址字段的第一位对应于 x(n–1) 项和最后一位 MAC 客户端数据字段（或 Pad 字段，如果存在）的位对应于 x0 项。）"

我以前做过这个。参见 M(x)

c) "M(x) 乘以 x^32 并除以 G(x)，产生 <=31 的余数 R(x)。"

网上有些选项好像忽略了第33位表示x^32。我将忽略此练习的那些简化的快捷方式，因为它似乎没有在规范中指定。它表示将 M(x) 乘以 x^32。所以这只是在 LSB 上用 32 个零填充。（即如果 m(x) = 1x^3 + 1，则 m(x) * x^2 = 1x^5 + 1x^2 + 0）

padded: 0x55 55 55 55 AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF 00 00 00 00

下一步是划分。我正在划分整个 M(x) / G(x)。可以直接用异或移位吗？我看到一些二进制除法示例将被除数设为 101，除数设为 110，余数为 11。其他示例说明，通过转换为十进制，您无法除法。这个标准的术语是哪一个？

选项 1（使用不考虑进位、移位、无填充的 XOR）的余数结果是：

0x15 30 B0 FE

d) "R(x) 的系数被认为是一个 32 位序列。"

e) "位序列求补，结果为CRC。"

CRC = 0xEA CF 4F 01

所以我的整个以太网帧应该是：

0xAA AA AA AA AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF EA CF 4F 01

其中我的dst地址是它的原始值。

当我使用在线 CRC32 BZIP2 计算器检查我的工作时，我看到了这个结果：0xCACF4F01

是否有其他选项或在线工具可以计算以太网 FCS 字段？（不只是许多 CRC32 计算器中的一个）

我缺少哪些步骤？我应该填充 M(x) 吗？我应该改为补充 32 个 LSB 吗？

更新

我的软件中的 CRC 输出有错误。复制矢量是一个小问题。我的 CRC 最新结果是（在 post-补码之前）35 30 B0 FE.

post-补码是：CA CF 4F 01（匹配大多数在线 CRC32 BZIP2 版本）。

所以根据我的编程，我的以太网目前是：

0xAA AA AA AA AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF CA CF 4F 01

Answer 1

您需要的 CRC 作为标准 PKZip CRC-32 在 zlib 和其他库中通常可用。它以小端顺序存储在消息中。所以你的 CRC 框架是：

AA AA AA AA AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF B0 5C 5D 85

这是一个在线计算器，其中first result listed is the usual CRC-32、0x855D5CB0。

这是 C 中用于计算 CRC 的简单示例代码（使用 NULL 调用 mem 给出初始 CRC）：

unsigned long crc32iso_hdlc(unsigned long crc, void const *mem, size_t len) {
    unsigned char const *data = mem;
    if (data == NULL)
        return 0;
    crc ^= 0xffffffff;
    while (len--) {
        crc ^= *data++;
        for (unsigned k = 0; k < 8; k++)
            crc = crc & 1 ? (crc >> 1) ^ 0xedb88320 : crc >> 1;
    }
    return crc ^ 0xffffffff;
}

0xedb88320 常量被 0x04c11db7 反映。

库中使用的实际代码更复杂、更快。

这里是同一个 CRC（在 Mathematica 中）的计算，使用 IEEE 802.3 文档中描述的多项式方法，因此您可以看到 x 的正确结果幂用于余数计算：

如果你点击图片，它会被放大，以便更容易阅读权力。

Answer 2

这里的混淆因素是 802.3 规范。它提到第一位是 LSB（最低有效位 == 位 0）仅在一个地方，在第 3.2.3-b 节中，它提到对于 CRC，“目标地址字段的第一位对应于 x^ (n-1) 项”，因此输入到 CRC 计算的每个字节都会反映位。

使用这个在线计算器：

http://www.sunshine2k.de/coding/javascript/crc/crc_js.html

Select CRC-32 | CRC32，点击自定义，输入反映，结果反映关闭。使用此数据：

AA AA AA AA AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF

根据规范，计算出的 CRC 为 0x0D3ABAA1，存储和传输如下所示：

bit 0 first                                           | bit 7 first
AA AA AA AA AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF | 0D 3A BA A1

为了简化输出始终先传输位 0，位反映 CRC 字节：

bit 0 first                                           | bit 0 first
AA AA AA AA AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF | B0 5C 5D 85

请注意，位 0 始终在前的方法导致传输的位与规范相同。

更改 CRC 计算器的结果设置，反映输入，反映结果。使用此数据：

AA AA AA AA AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF

计算出的 CRC 为 0x855D5CB0，首先存储最低有效字节并按如下方式传输：

bit 0 first                                           | bit 0 first
AA AA AA AA AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF | B0 5C 5D 85

为了验证接收到的数据，不是将接收到的数据的计算出的 CRC 与接收到的 CRC 进行比较，该过程可以计算接收到的数据和 CRC 的 CRC。假设替代设置首先接收所有字节的位 0，然后接收到这个接收到的帧或任何没有错误的帧

bit 0 first                                           | bit 0 first
AA AA AA AA AA AA 55 55 55 55 55 55 00 04 DE AD BE EF | B0 5C 5D 85

计算出的 CRC 始终为 0x2144DF1C。在硬件实现的情况下，CRC 的 post 补码通常在位被移出时一次执行一位，在用于计算 CRC 的逻辑之外，在这种情况下，在收到帧没有错误，CRC 寄存器将始终包含 0xDEBB20E3 (0x2144DF1C ^ 0xFFFFFFFF)。因此，通过计算接收到的帧的 CRC 并将 CRC 与 32 位常量（0x2144DF1C 或 0xDEBB20E3）进行比较来完成验证。

如何计算以太网帧中的 FCS 字段？

How do I calculate the FCS field in an Ethernet Frame?

crc32

checksum

ethernet

crc

raw-ethernet