校驗和的計算方法

校驗和演算法

unsigned short check_sum(unsigned short *addr,int len)
if(nleft==1)
sum=(sum>>16)+(sum&0xffff);
sum+=(sum>>16);
answer=~sum;
return(answer);
}

首先，ip、icmp、udp和tcp報文頭都有檢驗和字段，大小都是16bit，演算法基本上也是一樣的。

在傳送資料時，為了計算資料報的檢驗和。應該按如下步驟：

1、把校驗和字段設定為0；

2、把需要校驗的資料看成以16位為單位的數子組成，依次進行二進位制反碼求和；

3、把得到的結果存入校驗和字段中

在接收資料時，計算資料報的檢驗和相對簡單，按如下步驟：

1、把首部看成以16位為單位的數字組成，依次進行二進位制反碼求和，包括校驗和字段；

2、檢查計算出的校驗和的結果是否為0；

3、如果等於0，說明被整除，校驗和正確。否則，校驗和就是錯誤的，協議棧要拋棄這個資料報。

雖然說上面四種報文的校驗和演算法一樣，但是在作用範圍存在不同：ip校驗和只校驗20位元組的ip報頭；而icmp校驗和覆蓋整個報文(icmp報頭+icmp資料)；udp和tcp校驗和不僅覆蓋整個報文，而且還有12個位元組的ip偽首部，包括源ip位址(4位元組)、目的ip位址(4位元組)、協議(2位元組)、tcp/udp包長(2位元組)。另外udp、tcp資料報的長度可以為奇數位元組，所以在計算校驗和時需要在最後增加填充位元組0(填充位元組只是為了計算校驗和，可以不被傳送)。

在udo傳輸協議中，校驗和是可選的，當校驗和字段為0時，表明該udp報文未使用校驗和，接收方就不需要校驗和檢查了！那如果udp校驗和的計算結果是0時怎麼辦？書上有一句話：「如果校驗和的計算結果為0，則存入的值為全1(65535)，這在二進位制反碼計算中是等效的」

那麼校驗和到底怎麼計算了？

1、什麼是二進位制反碼求和

對乙個無符號的數，先求其反碼，然後從低位到高位，按位相加，有益處則向高位進1(和一般的二進位制法則一樣),若最高位有進製，則向最低位進1.

首先這裡的反反碼好像和以前學的有符號反碼不一樣，這裡不分正負數，直接每個為都取反。

上面加粗的那句話和我們平時的加法法則不一樣，最高位有進製，則向最低位進1。確實有些疑惑，為什麼要這樣呢？自習分析一下，上面的這種操作，使得在傳送加法進製溢位時，溢位值並不是10000，而是1111.也即是當相加結果滿1111時溢位，這樣也可以說明為什麼0000和1111都表示0了。

下面是兩種二進位制反碼求和的運算：

原碼加法運算：3(0011)+5(0101)=8(1000)

8(1000)+9(1001)=1(0001)

反碼加法運算：3(1100)+5(1010)=8(0111)

8(0111)+9(0110)=2(1101)

從上面的例子中，當加法未發生溢位時，原碼與反碼加法運算結果一樣；當有溢位時，結果就不一樣了，原碼是滿10000溢位，而反碼是滿1111溢位，所以相差正好是1.

另外，關於二進位制反碼求和運算需要說明的一點是，先取反後相加與先相加後取反，得到的結果是一樣的。

2、校驗和演算法實現

**如下：

ushort checksum (ushort *buffer,int size)

unsigned long cksum=0;

while (size>1)

cksum +=*buffer++;

size -=sizeof(ushort);

if (size)

cksum +=*(uchar *) buffer;

//將32位轉換為16位

while (cksum>>16)

cksum = (cksum>>16) + (cksum & 0xffff);

return (ushort) (~cksum);

buffer是指向需要校驗資料緩衝區的指標，size是需要檢驗資料的總長度(位元組為單位)。

4-13行**是對資料按16bit累加求和，由於最高位的進製需要加在最低位上，所以cksum必須是32位的unsigned long型，高16bit用於儲存累加過程中的進製；另外**10~13行是對size為奇數情況的處理。

14~16行**的作用是將cksum高16bit的值加到低16bit上，即把累加中最高位的進製加到最低位上。這裡使用了while迴圈，判斷cksum高16bit是否非零，因為第16行**執行的時候，還是可能向cksum的高16bit進製。

有些地方是通過下面兩條**實現的：

cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff);

cksum = (cksum >> 16);

這裡只進行了兩次相加，即可保證相加後cksum的高16位為0，兩種方式的效果是一樣，事實上，上面的迴圈也最多執行兩次！

17行**即對16bit資料累加的結果取反，得到二進位制反碼求和的結果，然後函式返回該值。

3、為什麼使用二進位制反碼求和呢？

為什麼要使用二進位制反碼來計算校驗和呢，而不是直接使用原碼或者是補碼呢？

上面是原文的一部分，說明在tcp/ip校驗和中使用反碼求和的一些優點：

a、不依賴系統是大端小端。即無論你是傳送方計算機或者接收方檢查校驗和時，都不要呼叫htons或者ntohs，直接通過上面的演算法就可以得到正確的結果。這個問題你可以自己舉個例子，用反碼求和時，交換16位數的位元組順序，得到的結果相同，只是位元組順序相應地也交換了；而如果使用原碼或者補碼求和，得到的結果可能就不同。

b、計算和驗證校驗和比較簡單、快遞。

例項：

ip頭：

45 00

0031

89 f5

0000

6e 06

0000（校驗字段）

de b7

455d

222.183.69.93

c0 a8

00dc

192.168.0.220

計算：

4500+ 0031 +89f5 + 0000 + 6e06+ 0000 + deb7 + 455d + c0a8 + 00dc =322c4

0003+ 22c4 = 22c7

~22c7 =dd38

->即為應填充的校驗和

當接受到ip資料報時，要檢查ip頭是否正確，則對ip頭進行檢驗，方法同上：

計算：4500 + 0031+89f5 + 0000 + 6e06+ dd38 + deb7 + 455d + c0a8 + 00dc =3 fffc

0003 + fffc= ffff

~ffff =00000

->正確

tcp首部檢驗和與ip首部校驗和的計算方法相同，在程式中使用同乙個函式來計算。

校驗和的計算方法

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IP首部校驗和字段計算方法

IP和TCP包頭校驗和計算方法

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