CN102684841B - 一种编码计算单元及解码数据校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种编码计算单元及解码数据校验方法，其中，该编码计算单元包括依次连接的第一CRC计算模块与控制模块，分别与控制模块连接的编码计算模块与解码计算模块，以及分别与编码计算模块及解码计算模块连接的第二CRC计算模块及第三CRC计算模块。本发明所述编码计算单元及解码数据校验方法，可以克服现有技术中不能保证数据一致性、无法确保数据安全性等缺陷，以实现能够保证数据一致性与确保数据安全性的优点。

Description

一种编码计算单元及解码数据校验方法

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，具体地，涉及一种编码计算单元及解码数据校验方法。

背景技术

一般地，计算机系统中的数据存储和数据传输，常常会用到数据编码技术。对于数据存储，编码数据是为了节省存储空间；在数据写入存储介质前进行编码，从存储介质读出数据后进行解码。同样，数据传输过程中，为了节省传输带宽开销，也会用到数据编码。通常情况下，这种编码都属于无损编码。为了减轻CPU负载，常采用硬件加速的方法。

但是，上述数据存储和数据传输中使用的数据编码，在带来节省存储空间和节约传输带宽的同时，也引入了数据不安全因素，即无法完全保证数据的一致性。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在不能保证数据一致性、无法确保数据安全性等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种编码计算单元，以实现能够保证数据一致性与确保数据安全性的优点。

本发明的另一目的在于，提出一种基于上述编码计算单元的解码数据校验方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种编码计算单元，包括：

第一循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check，CRC)计算模块：用于获取当前输入的原始数据，并对该原始数据的CRC进行一次计算，得到该原始数据的CRC1；CRC是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定；

控制模块：用于基于所述第一CRC计算模块一次计算所得该原始数据的CRC1，区分该原始数据所处的操作过程为编码过程或解码过程；以及，

用于基于该原始数据所处的操作过程，启动编码计算模块或解码计算模块；并在解码计算模块或编码计算模块的控制下，获取二次和/或三次计算所得该原始数据的CRC2和/或CRC3；以及，

用于基于一次计算所得该原始数据的CRC1、以及二次和/或三次计算所得该原始数据的CRC2和/或CRC3，进行校验；当该原始数据在编码或传输过程中不一致时，根据出错情况进行相应的纠错处理，直至该原始数据在编码或传输过程保持一致；

编码计算模块：用于基于控制模块的控制，启动第二CRC计算模块和/或第三CRC计算模块，并获取第二CRC计算模块和/或第三CRC计算模块的计算结果CRC2和/或CRC3，反馈至控制模块；

解码计算模块：用于基于控制模块的控制，启动第三CRC计算模块，并获取第三CRC计算模块的计算结果CRC3，反馈至控制模块；

第二CRC计算模块：用于基于编码计算模块的控制，对该原始数据的CRC进行二次计算，再次得到该原始数据的CRC2；并将二次计算所得该原始数据的CRC2输出至解码计算模块；

第三CRC计算模块：用于基于编码计算模块或解码计算模块的控制、以及第二CRC计算模块的输出信号，对该原始数据的CRC进行三次或二次计算，通过三次或二次计算得到该原始数据的CRC3和/或CRC2。

同时，本发明采用的另一技术方案是：一种基于以上所述的编码计算单元的解码数据校验方法，包括：

a、开始编码当前输入的原始数据，并在基于该原始数据的CRC一次计算所得CRC1与三次计算所得CRC3一致时，正常编码该原始数据，得到该原始数据的编码包；

b、开始解码该原始数据的编码包，并在基于该原始数据的CRC二次计算所得CRC2与四次计算所得CRC4一致时，正常输入该原始数据的编码包携带的原始数据；以及，

在基于该原始数据的CRC的一次计算所得CRC1与五次计算所得CRC5一致时，正常解码该原始数据的编码包，得到相应的原始数据。

进一步地，以上所述的解码数据校验方法，还包括：

在步骤a中，在基于该原始数据的CRC一次计算所得CRC1与三次计算所得CRC3不一致时，启动第一错误恢复程序；即：

在基于该原始数据编码过程中的CRC计算出错时，通过软件控制模块进行控制，提请用于保证编码数据安全的重新计算，直至相应的CRC计算正确；该重新计算，至少包括硬件计算或软件计算。

进一步地，以上所述的解码数据校验方法，还包括：

在步骤b中，在基于该原始数据的CRC二次计算所得CRC2与四次计算所得CRC4不一致时，启动第二错误恢复程序；即：

在该原始数据的编码包在传输过程中或在存储过程中出错时，提请计算机系统，启动用于保证数据安全的数据传输校验或磁盘阵列(Redundant Arrays of Inexpensive Disks，RAID)校验，直至该原始数据的编码包在传输过程中正确或存储过程中正确。

进一步地，以上所述的解码数据校验方法，还包括：

在步骤b中，在基于该原始数据的CRC的一次计算所得CRC1与五次计算所得CRC5不一致时，启动第三错误恢复程序；即：

在基于该原始数据的编码包在解码计算过程中出错时，通过控制模块进行控制，提请用于保证解码数据安全的重新计算，直至相应的CRC计算正确；该重新计算，至少包括硬件计算或软件计算。

进一步地，在步骤a中，相应的编码过程包括：

所述当前输入数据的原始数据进入编码计算单元，该原始数据的数据位宽为32位；第一CRC计算模块采用CRC32函数，计算基于该原始数据的CRC一次计算，得到CRC1；

该原始数据进入编码计算模块，进行编码处理，得到该原始数据的编码包；

该原始数据的编码包进入第二CRC计算模块，进行二次CRC计算；二次计算所得CRC2，进入解码计算模块，进行解码处理后，再进入第三CRC计算模块，进行三次CRC计算，得到CRC3。

需要说明的是，解码和编码计算单元在硬件上是两块独立并行的模块。编码的同时，将编码包解码，解压数据与原始数据相同说明，编码过程无误，相当于预先校验编码包可解。如果不这样做，编码过程中因外部因素影响(如电磁或核辐射等)导致数据编码错误，将无法被发现。而到真正要解码包时，无法解压，导致数据丢失，损失无法挽回。

进一步地，在步骤b中，相应的解码过程包括：

所述原始数据的编码包进入编码计算单元，通过第一CRC计算模块进行四次CRC计算，得到CRC4；

该原始数据的编码包进入解码计算模块，进行解码处理后，再进入第三CRC计算模块，进行五次CRC计算，得到CRC5。

本发明各实施例的编码计算单元及解码数据校验方法，由于该单元包括依次连接的第一CRC计算模块与控制模块，分别与控制模块连接的编码计算模块与解码计算模块，以及分别与编码计算模块及解码计算模块连接的第二CRC计算模块及第三CRC计算模块；可以在编码和/或解码过程中，通过对需要进行编码的原始数据和/或需要进行解码的编码包，进行CRC计算，并通过比较相应数据在传输过程中或在存储过程中的相应CRC值是否保持一致，在一致时正常执行编码和/或解码过程，在不一致时启用相应的错误恢复程序进行纠错处理，保证数据一致性，确保数据安全；从而可以克服现有技术中不能保证数据一致性、无法确保数据安全性的缺陷，以实现能够保证数据一致性与确保数据安全性的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明编码计算单元的工作原理示意图；

图2为根据本发明解码数据校验方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

单元实施例

根据本发明实施例，提供了一种编码计算单元。如图1所示，本实施例包括：

第一CRC计算模块：用于获取当前输入的原始数据，并对该原始数据的CRC进行一次计算，得到该原始数据的CRC1；

控制模块：用于基于所述第一CRC计算模块一次计算所得该原始数据的CRC1，区分该原始数据所处的操作过程为编码过程或解码过程；以及，

用于基于该原始数据所处的操作过程，启动编码计算模块或解码计算模块；并在解码计算模块或编码计算模块的控制下，获取二次和/或三次计算所得该原始数据的CRC2和/或CRC3；以及，

用于基于一次计算所得该原始数据的CRC1、以及二次和/或三次计算所得该原始数据的CRC2和/或CRC3，进行校验，当该原始数据在编码或传输过程中不一致时，根据出错情况进行相应的纠错处理，直至该原始数据在编码或传输过程保持一致；

编码计算模块：用于基于控制模块的控制，启动第二CRC计算模块和/或第三CRC计算模块，并获取第二CRC计算模块和/或第三CRC计算模块的计算结果CRC2和/或CRC3，反馈至控制模块；

解码计算模块：用于基于控制模块的控制，启动第三CRC计算模块，并获取第三CRC计算模块的计算结果CRC3，反馈至控制模块；

第二CRC计算模块：用于基于编码计算模块的控制，对该原始数据的CRC进行二次计算，再次得到该原始数据的CRC2；并将二次计算所得该原始数据的CRC2输出至解码计算模块；

第三CRC计算模块：用于基于编码计算模块或解码计算模块的控制、以及第二CRC计算模块的输出信号，对该原始数据的CRC进行三次或二次计算，通过三次或二次计算得到该原始数据的CRC3和/或CRC2。

使用上述实施例的编码计算单元，在当前输入数据进入编码计算单元时，先计算CRC；由控制模块区分当前是做编码还是解码；数据计算完成再计算CRC；有这两个CRC值，就可以预先知道，再数据编码与传输过程中，数据是否一致。根据出错情况，采取不同策略，保证数据一致性，确保数据安全。

方法实施例

根据本发明实施例，提供了一种基于上述编码计算单元的解码数据校验方法。如图2所示，本实施例包括：

步骤100：开始编码当前输入的原始数据，并执行步骤101；

步骤101：判断基于该原始数据的CRC一次计算所得CRC1与三次计算所得CRC3是否一致，若一致，则执行步骤103；若不一致，则执行步骤102；

步骤102：在基于该原始数据的CRC一次计算所得CRC1与三次计算所得CRC3不一致时，启动第一错误恢复程序；即：

在基于该原始数据编码过程中的CRC计算出错时，通过软件控制模块进行控制，提请用于保证编码数据安全的重新计算，直至相应的CRC计算正确；该重新计算，至少包括硬件计算或软件计算；

在步骤102中，错误1是由于编码计算单元引入的错误，导致在编码计算时出错；恢复方法有两种：硬件重新计算或软件计算；

步骤103：正常编码该原始数据，得到该原始数据的编码包，执行步骤104；在步骤103中，CRC1等于CRC3，说明在编码过程中数据编码计算正确，并可以正常解码出原始数据；

步骤104：开始解码该原始数据的编码包，并执行步骤105；

步骤105：判断基于该原始数据的CRC二次计算所得CRC2与四次计算所得CRC4是否一致，若一致，则执行步骤107；若不一致，则执行步骤106；

步骤106：在基于该原始数据的CRC二次计算所得CRC2与四次计算所得CRC4不一致时，启动第二错误恢复程序；即：

在该原始数据的编码包在传输过程中或在存储过程中出错时，提请计算机系统，启动用于保证数据安全的数据传输校验或RAID校验，直至该原始数据的编码包在传输过程中正确或存储过程中正确；

在步骤106中，错误2是由于编码数据在系统存储过程中和/或传输过程中引入的错误；恢复方法，可以提请上层应用系统启动存储或传输过程数据校验检查与恢复；

步骤107：正常输入该原始数据的编码包携带的原始数据，执行步骤108；在步骤107中，CRC2等于CRC4，说明待解码的编码数据在进入解码单元时是正确的，编码数据在存储和传输中没有出错；

步骤108：判断基于该原始数据的CRC的一次计算所得CRC1与五次计算所得CRC5是否一致，若一致，则执行步骤110；否则，执行步骤109；

步骤109：在基于该原始数据的CRC的一次计算所得CRC1与五次计算所得CRC5不一致时，启动第三错误恢复程序；即：

在基于该原始数据的编码包在解码计算过程中出错时，通过存储系统进行控制，提请用于保证解码数据安全的重新计算，直至相应的CRC计算正确；该重新计算，至少包括硬件计算或软件计算；

在步骤109中，错误3是由于解码计算模块引入的错误；恢复方法有两种：硬件重新计算或软件计算；

步骤110：正常解码该原始数据的编码包，得到相应的原始数据；在步骤110中，CRC1等于CRC5，说明解码后的数据与原始数据一致。

在上述步骤100-步骤110中，相应的编码过程包括：

当前输入数据的原始数据进入编码计算单元，该原始数据的数据位宽为32位；第一CRC计算模块采用CRC32函数，计算基于该原始数据的CRC一次计算，得到CRC1；

该原始数据进入编码计算模块，进行编码处理，得到该原始数据的编码包；

该原始数据的编码包进入第二CRC计算模块，进行二次CRC计算；二次计算所得CRC2，进入解码计算模块，进行解码处理后，再进入第三CRC计算模块，进行三次CRC计算，得到CRC3。

在上述步骤100-步骤110中，相应的解码过程包括：

原始数据的编码包进入编码计算单元，通过第一CRC计算模块进行四次CRC计算，得到CRC4；

该原始数据的编码包进入解码计算模块，进行解码处理后，再进入第三CRC计算模块，进行五次CRC计算，得到CRC5。

例如，在存储备份系统中，为了节约存储空间，常用到数据编码。但对数据一致性，即数据安全要求很高。下面以存储备份系统为例，说明上述实施例解码数据校验方法的具体应用。

在存储备份系统中，用到数据编码，多为大数据量的计算。若仅依赖CPU计算，即影响性能，有增加CPU负担，常采用硬件加速的方式。存储备份系统数据流向示意图可参见图2。

数据备份过程中，上端服务器产生数据，进入存储系统，进行数据处理与编码，写入下端存储介质。数据恢复过程，数据由下端存储介质读出，解码后，恢复数据传给上端服务器。

在备份和恢复过程中，可能导致数据出错的点：数据编码计算、数据传输与存储介质，具体可以包括：

⑴如果在备份过程中出现错误1，说明数据编码计算出错，可以有存储系统控制，提请重新计算或由软件计算，保证编码数据安全；

⑵如果在恢复过程中出现错误2，说明数据在传输过程中或在存储过程中出错；可以提请存储系统启动数据传输校验或RAID校验，以保证数据安全；

⑶如果出现错误3，说明数据解码计算出错，同样可以提请重新计算或由软件计算，保证编码数据安全。

上述实施例的解码数据校验方法，使用的编码计算单元，可参见上述单元实施例及图1的相关说明，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种解码数据校验方法，其特征在于，包括：

a、开始编码当前输入的原始数据，并在基于该原始数据的CRC一次计算所得CRC1与三次计算所得CRC3一致时，正常编码该原始数据，得到该原始数据的编码包；

b、开始解码该原始数据的编码包，并在基于该原始数据的CRC二次计算所得CRC2与四次计算所得CRC4一致时，正常输入该原始数据的编码包携带的原始数据；以及，

在基于该原始数据的CRC的一次计算所得CRC1与五次计算所得CRC5一致时，正常解码该原始数据的编码包，得到相应的原始数据；

还包括：

在步骤a中，在基于该原始数据的CRC一次计算所得CRC1与三次计算所得CRC3不一致时，启动第一错误恢复程序；即：

在基于该原始数据编码过程中的CRC计算出错时，通过软件控制模块进行控制，提请用于保证编码数据安全的重新计算，直至相应的CRC计算正确；该重新计算，至少包括硬件计算或软件计算；

还包括：

在步骤b中，在基于该原始数据的CRC二次计算所得CRC2与四次计算所得CRC4不一致时，启动第二错误恢复程序；即：

在该原始数据的编码包在传输过程中或在存储过程中出错时，启动用于保证数据安全的数据传输校验或RAID校验，直至该原始数据的编码包在传输过程中正确或存储过程中正确。

2.根据权利要求1所述的解码数据校验方法，其特征在于，还包括：

在步骤b中，在基于该原始数据的CRC的一次计算所得CRC1与五次计算所得CRC5不一致时，启动第三错误恢复程序；即：

在基于该原始数据的编码包在解码计算过程中出错时，通过控制模块进行控制，提请用于保证解码数据安全的重新计算，直至相应的CRC计算正确；该重新计算，至少包括硬件计算或软件计算。

3.根据权利要求1或2所述的解码数据校验方法，其特征在于，在步骤a中，相应的编码过程包括：

所述当前输入数据的原始数据进入编码计算单元，该原始数据的数据位宽为32位；第一CRC计算模块采用CRC32函数，计算基于该原始数据的CRC一次计算，得到CRC1；

该原始数据进入编码计算模块，进行编码处理，得到该原始数据的编码包；

该原始数据的编码包进入第二CRC计算模块，进行二次CRC计算；二次计算所得CRC2，进入解码计算模块，进行解码处理后，再进入第三CRC计算模块，进行三次CRC计算，得到CRC3。

4.根据权利要求3所述的解码数据校验方法，其特征在于，在步骤b中，相应的解码过程包括：

所述原始数据的编码包进入编码计算单元，通过第一CRC计算模块进行四次CRC计算，得到CRC4；

该原始数据的编码包进入解码计算模块，进行解码处理后，再进入第三CRC计算模块，进行五次CRC计算，得到CRC5。

5.一种用于权利要求1-4中任一项所述解码数据校验方法的编码计算单元，其特征在于，包括：

第一CRC计算模块：用于获取当前输入的原始数据，并对该原始数据的CRC进行一次计算，得到该原始数据的CRC1；

控制模块：用于基于所述第一CRC计算模块一次计算所得该原始数据的CRC1，区分该原始数据所处的操作过程为编码过程或解码过程；以及，

用于基于该原始数据所处的操作过程，启动编码计算模块或解码计算模块；并在解码计算模块或编码计算模块的控制下，获取二次和/或三次计算所得该原始数据的CRC2和/或CRC3；以及，

用于基于一次计算所得该原始数据的CRC1、以及二次和/或三次计算所得该原始数据的CRC2和/或CRC3，进行校验；当该原始数据在编码或传输过程中不一致时，根据出错情况进行相应的纠错处理，直至该原始数据在编码或传输过程保持一致；

编码计算模块：用于基于控制模块的控制，启动第二CRC计算模块和/或第三CRC计算模块，并获取第二CRC计算模块和/或第三CRC计算模块的计算结果CRC2和/或CRC3，反馈至控制模块；

解码计算模块：用于基于控制模块的控制，启动第三CRC计算模块，并获取第三CRC计算模块的计算结果CRC3，反馈至控制模块；

第二CRC计算模块：用于基于编码计算模块的控制，对该原始数据的CRC进行二次计算，再次得到该原始数据的CRC2；并将二次计算所得该原始数据的CRC2输出至解码计算模块；

第三CRC计算模块：用于基于编码计算模块或解码计算模块的控制、以及第二CRC计算模块的输出信号，对该原始数据的CRC进行三次或二次计算，通过三次或二次计算得到该原始数据的CRC3和/或CRC2。