حاسبة المجموع الاختباري CRC32

ما هو المجموع الاختباري CRC32

يتعامل فحص التكرار الدوري (cyclic redundancy check) مع المدخلات كأنها كثيرة حدود ثنائية واحدة طويلة، فيقسمها على كثيرة حدود مولِّدة ثابتة ويحتفظ بالباقي. وفي CRC-32 يتكوّن الباقي من 32 بت، ويُكتب عادةً في صورة 8 أرقام ست عشرية أو عدد بلا إشارة من 0 إلى 4,294,967,295. ويكاد أي تغيير في البيانات يغيّر الباقي.

صُممت خوارزميات CRC لكشف الأخطاء التي تُحدثها الكابلات وأجهزة الراديو والأقراص في الواقع. إذ يكشف CRC-32 كل رشقة من البتات التالفة المتتالية (burst) لا يتجاوز طولها 32 بت، ولا يمر التلف العشوائي دون اكتشاف إلا في نحو حالة واحدة من كل 4.3 مليار حالة. كما أنه سريع الحساب جدًا، ولهذا هو مدمج في ZIP وgzip وPNG وإطارات Ethernet.

CRC-32 وCRC-32C

كلاهما يبدأ من 0xFFFFFFFF، ويعالج بتات كل بايت بدءًا من البت الأقل أهمية، ويقلب بتات القيمة النهائية؛ ولا يختلفان إلا في كثيرة الحدود، لذا تعطي البيانات نفسها نتيجتين لا علاقة بينهما. والأول هو ما تقصده معظم الأدوات بـ «CRC32»، ويُصنَّف باسم CRC-32/ISO-HDLC. أما CRC-32C فقد اعتمدته بروتوكولات التخزين والشبكات لاحقًا لقدرته الأقوى على كشف الأخطاء. وتعرض Google Cloud Storage قيمة CRC-32C، وتعرض Amazon S3 أيًّا من النوعين، بترميز Base64 للبايتات الأربعة بترتيب big-endian، وهذا بالضبط ما تعرضه مخرجات Base64.

مجموع اختباري لا فحص أمني

يحمي CRC من الحوادث لا من الهجمات. فهو دالة خطية، لذا يستطيع أي شخص تعديل ملف ثم ضبط أربعة بايتات ليبقى CRC-32 الخاص به دون تغيير. وبالتالي لا يثبت تطابق CRC شيئًا بشأن التلاعب المتعمد. وللتحقق من ملف تم تنزيله، قارن تجزئة SHA-256 مأخوذة من مصدر موثوق؛ ولإثبات هوية مرسل رسالة ما، استخدم HMAC.

كما أن 32 بت عدد قليل جدًا لتمييز البيانات. فبين نحو 77,000 ملف عشوائي، يبلغ احتمال أن يشترك ملفان في قيمة CRC-32 نفسها 50% بالفعل، لذا لا تستخدمه معرّفًا فريدًا أو مفتاحًا لإزالة التكرار. وحيث لا يوجد مهاجم، تكون MD5 أو SHA-256 بصمات أفضل بكثير.

CRC32 في الشيفرة البرمجية

# Python: تُعيد zlib.crc32 قيمة بلا إشارة في Python 3؛
# ولا يلزم "& 0xffffffff" إلا في Python 2
import zlib
format(zlib.crc32(b'123456789'), '08x')    # 'cbf43926'

// Node.js 20.15+ و22.2+
require('zlib').crc32('123456789').toString(16).padStart(8, '0')   // 'cbf43926'

// Go (import "hash/crc32")
crc32.ChecksumIEEE(data)                                   // CRC-32
crc32.Checksum(data, crc32.MakeTable(crc32.Castagnoli))    // CRC-32C

// Java: java.util.zip.CRC32، وjava.util.zip.CRC32C منذ Java 9

// PHP
sprintf('%08x', crc32('123456789'));   // 'cbf43926'
hash('crc32b', '123456789');           // 'cbf43926'، أي CRC-32 نفسه
hash('crc32c', '123456789');           // 'e3069283'
hash('crc32', '123456789');            // '181989fc'، وهو CRC مختلف

انتبه إلى الأسماء في PHP: فخوارزمية التجزئة المسماة crc32 ليست المجموع الاختباري المستخدم في ZIP، بل هي CRC المستخدم في bzip2، مطبوعًا بترتيب بايتات معكوس. استخدم crc32b أو الدالة crc32() لتطابق نتيجتك ZIP وgzip وهذه الأداة. أما الأمر cksum في Unix فيستخدم نوعًا آخر يدمج طول الملف أيضًا، لذا لن يتطابق الرقم الذي يُخرجه مع أيٍّ منهما.