校驗和演算法
經常看計算機網路相關的書時，每次看到關於ip或者是udp報頭校驗和時，都是一笑而過，以為相當簡單的東西，不就是16bit資料的相加嗎！最近在學習ping命令的源待時，看到裡面有關於校驗和的演算法。一頭霧水，後來查詢資料，看到校驗和是16bit字的二進位制反碼和。總是覺得很奇怪，為什麼會用反碼和，而不是直接求和呢？或者是補碼和呢？因為在計算機裡面資料是以補碼的形式存在啊！經過看書查資料，下面總結一些這個校驗和演算法具體是怎麼實現的。
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位為單位的數字組成，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」
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。
**如下：
ushort checksum (ushort *buffer,int size)
if (size)
//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：
校驗演算法之二進位制反碼求和
ip icmp igmp tcp udp等協議的校驗和演算法都是相同的，演算法如下 在傳送資料時，為了計算數ip據報的校驗和。應該按如下步驟 1 把ip資料報的首部都置為0，包括校驗和字段。2 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。3 把得到的結果存入校驗和字段中。在接收資料...
校驗演算法之二進位制反碼求和
ip icmp igmp tcp udp等協議的校驗和演算法都是相同的，演算法如下 在傳送資料時，為了計算數ip據報的校驗和。應該按如下步驟 1 把ip資料報的首部都置為0，包括校驗和字段。2 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。3 把得到的結果存入校驗和字段中。在接收資料...
TCP IP 中的二進位制反碼求和演算法
對於這個演算法，很多書上只是說一下思路，沒有具體的實現。我在這裡舉個例子吧。以4bit 計算方便一點，和16bit是一樣的 做檢驗和來驗證。建設原始資料為 1100 1010 0000 校驗位 那麼把他們按照4bit一組進行按位取反相加。1100取反0011 1010取反是0101，0011加上01...