Signifikante Verbesserung der Fehleraufdeckung in der Kommunikation mittels verschachtelter CRC

摘要

Die Ubertragung digitaler Daten (z.B. von einer Steuerungslogik zu Aktoren) ist eine wichtige Funktion automatisierungstechnischer Anlagen. Da Verfalschungen der Daten bei der Ubertragung nicht ausgeschlossen werden konnen, ist es vor allem in sicherheitskritischen Anwendungen von grosser Bedeutung, die Verfalschungen zu erkennen, damit der Ubergang der Anlage in einen sicheren Zustand veranlasst werden kann. Ein Verfahren zur Fehlererkennung ist der Cyclic Redundancy Check (CRC). Der CRC ist weit verbreitet, da er leicht zu implementieren ist und eine gute Fehleraufdeckung aufweist. Die Fehlerkennung erfolgt anhand einer Prufsumme, die den Nettodaten (den ursprunglichen Daten) hinzugefugt wird. Die Berechnung der Prufsumme kann durch eine Polynom-Modulo-Division mit einem sogenannten Generatorpolynom modelliert werden. Die Wahl des Generatorpolynoms hat dabei entscheidenden Einfluss auf die Qualitat der Fehlererkennung. Da der CRC selbst sehr effizient ist (d.h. er garantiert hohe Fehleraufdeckung mit relativ wenigen Prufsummenbits), ist es naheliegend, einen weiteren CRC einzufugen mit dem Ziel, die Fehleraufdeckung mit moglichst wenig Zusatzaufwand zu verbessern. Die dadurch entstehende Verschachtelung ist verankerbar in der schichtenorientierten Kommunikation z.B. in Feldbussen, wo meist in Schicht 2 ein CRC mit einem vom Bushersteller festgelegten Polynom implementiert ist und in der Anwendungsschicht ein zusatzlicher CRC mit frei wahlbarem Generatorpolynom implementiert werden kann (vgl. Bild 1).