软考高级架构师：校验码概念和例题

作者：明明如月学长， CSDN 博客专家，大厂高级 Java 工程师，《性能优化方法论》作者、《解锁大厂思维：剖析《阿里巴巴Java开发手册》》、《再学经典：《Effective Java》独家解析》专栏作者。

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一、AI 讲解

在计算机网络和数据通信领域，为了确保数据的完整性和准确性，通常会采用各种校验码技术。其中，奇偶校验、循环冗余检验(CRC)和海明校验是三种常见的校验方法。它们各自有不同的特点和应用场景。

校验码技术	基本原理	特点	应用场景
奇偶校验	通过添加一个额外的比特来使得整个数据单元中1的数量为奇数（奇校验）或偶数（偶校验）	实现简单，但错误检测能力有限	适用于错误率较低的简单通信系统
循环冗余检验(CRC)	根据数据序列生成固定长度的校验值，使用特定的多项式来进行计算	错误检测能力强，能检测到多位错误	广泛应用于网络通信、数据存储等领域
海明校验	通过添加多个校验位，并按位计算校验位的值，不仅能检测错误还能定位单个错误位	能够定位和纠正单个错误，但增加了额外的数据量	适用于错误检测和纠正要求较高的场景

奇偶校验

奇偶校验是最简单的错误检测方法之一，它通过在数据末尾添加一个额外的比特（奇偶校验位）来确保整个数据单元（包括校验位）中1的数量为奇数或偶数。这种方法的优点是实现简单，但其错误检测能力有限，只能检测出奇数个错误，无法检测偶数个错误。
在这里插入图片描述

循环冗余检验(CRC)

CRC是一种基于多项式除法的错误检测编码，其核心在于选取一个“生成多项式”并利用它来计算出数据序列的CRC校验值。这个校验值在发送数据时附加到数据末尾。接收方对接收到的数据（包含CRC校验值）使用相同的多项式进行计算，如果计算结果为零，则认为数据没有错误。CRC能够检测出较为复杂的错误模式，如多位错误、突发错误等。
在这里插入图片描述

海明校验

海明校验是一种更高级的错误检测和纠正方法，它通过添加多个校验位到数据中，并根据数据位和校验位的关系设计校验算法，以实现错误的检测和定位。最常见的海明码能够定位和纠正单个错误位，以及检测双错误位。

二、AI 出题

（1）题目

奇偶校验能够检测出的错误是？
- A. 奇数个错误
- B. 偶数个错误
- C. 所有错误
- D. 无法检测错误
CRC校验的关键因素是什么？
- A. 校验位数量
- B. 生成多项式
- C. 数据长度
- D. 错误率
在使用海明校验时，增加的校验位主要用于？
- A. 增加数据传输速率
- B. 减少数据传输量
- C. 错误的检测和定位
- D. 增强数据加密
哪种校验码技术可以实现错误的自动纠正？
- A. 奇偶校验
- B. CRC
- C. 海明校验
- D. 所有上述技术
CRC校验中使用的“生成多项式”的位数决定了什么？
- A. 校验值的长度
- B. 数据的长度
- C. 可检测的最大错误位数
- D. 传输速率
在奇偶校验中，如果一个数据单元包含偶数个1，要实现偶校验，校验位应该是？
- A. 0
- B. 1
- C. 可以是0也可以是1
- D. 与数据单元无关
海明校验能够纠正的错误类型包括？
- A. 单个错误
- B. 双错误
- C. 突发错误
- D. 所有上述错误
使用CRC校验时，如果接收方计算得到的CRC值为0，这意味着什么？
- A. 数据一定没有错误
- B. 数据一定有错误
- C. 需要重新传输数据
- D. 数据可能有偶数个错误
对于同一份数据，使用不同的校验码技术，下列说法正确的是？
- A. 海明校验的校验位数最少
- B. CRC校验的错误检测能力最弱
- C. 奇偶校验的实现成本最低
- D. CRC校验的数据传输速率最高
如果需要在一个高错误率的数据通信环境下保证数据的准确性，最适合采用的校验码技术是？
- A. 奇偶校验
- B. CRC
- C. 海明校验
- D. 需要结合多种技术使用