เครื่องคำนวณเช็กซัม CRC32

เช็กซัม CRC32 คืออะไร

การตรวจสอบความซ้ำซ้อนแบบวนรอบ (cyclic redundancy check) จะมองอินพุตเป็นพหุนามไบนารียาวหนึ่งตัว นำไปหารด้วยพหุนามตัวกำเนิดที่กำหนดไว้ตายตัว แล้วเก็บเศษไว้ สำหรับ CRC-32 เศษจะมีขนาด 32 บิต มักเขียนเป็นเลขฐานสิบหก 8 หลัก หรือเป็นจำนวนเต็มไม่มีเครื่องหมายตั้งแต่ 0 ถึง 4,294,967,295 การเปลี่ยนแปลงข้อมูลแทบทุกรูปแบบจะทำให้เศษเปลี่ยนไป

CRC ถูกออกแบบมาสำหรับข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นจริงจากสายเคเบิล คลื่นวิทยุ และดิสก์ CRC-32 ตรวจจับบิตที่เสียหายติดกันเป็นช่วง (burst) ที่ยาวไม่เกิน 32 บิตได้ทุกกรณี และความเสียหายแบบสุ่มจะหลุดรอดไปได้เพียงราวหนึ่งครั้งในทุก 4,300 ล้านกรณี นอกจากนี้ยังคำนวณได้เร็วมาก จึงถูกฝังไว้ใน ZIP, gzip, PNG และเฟรม Ethernet

CRC-32 และ CRC-32C

ทั้งสองแบบเริ่มต้นจาก 0xFFFFFFFF ประมวลผลบิตของแต่ละไบต์โดยเริ่มจากบิตที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุด และกลับค่าบิตของผลลัพธ์สุดท้าย ต่างกันเพียงพหุนามเท่านั้น ข้อมูลเดียวกันจึงให้ผลลัพธ์สองค่าที่ไม่เกี่ยวข้องกันเลย แบบแรกคือสิ่งที่เครื่องมือส่วนใหญ่หมายถึงเมื่อพูดว่า "CRC32" และถูกจัดอยู่ในแค็ตตาล็อกในชื่อ CRC-32/ISO-HDLC ส่วน CRC-32C ถูกนำมาใช้ภายหลังในโปรโตคอลด้านการจัดเก็บข้อมูลและเครือข่าย เพราะตรวจจับข้อผิดพลาดได้ดีกว่า Google Cloud Storage รายงาน CRC-32C และ Amazon S3 รายงานได้ทั้งสองแบบ ในรูป Base64 ของสี่ไบต์ที่เรียงลำดับแบบ big-endian ซึ่งตรงกับที่เอาต์พุต Base64 แสดงทุกประการ

เช็กซัม ไม่ใช่การตรวจสอบด้านความปลอดภัย

CRC ป้องกันความผิดพลาดที่เกิดโดยบังเอิญ ไม่ใช่การโจมตี CRC เป็นฟังก์ชันเชิงเส้น ใครก็ตามจึงแก้ไขไฟล์แล้วปรับค่าสี่ไบต์เพื่อให้ CRC-32 คงเดิมได้ CRC ที่ตรงกันจึงพิสูจน์ไม่ได้เลยว่าไฟล์ไม่ถูกดัดแปลงโดยเจตนา หากต้องการตรวจสอบไฟล์ที่ดาวน์โหลด ให้เปรียบเทียบแฮช SHA-256 จากแหล่งที่เชื่อถือได้ และหากต้องการพิสูจน์ว่าใครเป็นผู้ส่งข้อความ ให้ใช้ HMAC

32 บิตยังน้อยเกินไปที่จะใช้ระบุข้อมูลแต่ละชุด ในไฟล์สุ่มราว 77,000 ไฟล์ โอกาสที่จะมีสองไฟล์ที่มี CRC-32 เดียวกันก็สูงถึง 50% แล้ว จึงไม่ควรใช้เป็น ID ที่ไม่ซ้ำกันหรือคีย์สำหรับตัดข้อมูลซ้ำ ในกรณีที่ไม่มีผู้โจมตีเกี่ยวข้อง MD5 หรือ SHA-256 เป็นลายนิ้วมือของข้อมูลที่ดีกว่ามาก

CRC32 ในโค้ด

# Python: zlib.crc32 ใน Python 3 คืนค่าแบบไม่มีเครื่องหมาย
# ต้องใช้ "& 0xffffffff" เฉพาะใน Python 2
import zlib
format(zlib.crc32(b'123456789'), '08x')    # 'cbf43926'

// Node.js 20.15+ และ 22.2+
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 และ java.util.zip.CRC32C ตั้งแต่ Java 9

// PHP
sprintf('%08x', crc32('123456789'));   // 'cbf43926'
hash('crc32b', '123456789');           // 'cbf43926' คือ CRC-32 ตัวเดียวกัน
hash('crc32c', '123456789');           // 'e3069283'
hash('crc32', '123456789');            // '181989fc' เป็น CRC คนละแบบ

ระวังเรื่องชื่อใน PHP อัลกอริทึมแฮชที่ชื่อ crc32 ไม่ใช่เช็กซัมของ ZIP แต่เป็น CRC ที่ bzip2 ใช้ และแสดงผลในลำดับไบต์ที่กลับด้าน ให้ใช้ crc32b หรือฟังก์ชัน crc32() เพื่อให้ตรงกับ ZIP, gzip และเครื่องมือนี้ ส่วนคำสั่ง cksum ของ Unix ใช้อีกรูปแบบหนึ่งที่นำความยาวของไฟล์มาคำนวณด้วย ตัวเลขที่ได้จึงไม่ตรงกับทั้งสองแบบ