IP数据包的校验和算法

1、算法思路：

       IP/ICMP/IGMP/TCP/UDP等协议的校验和算法都是相同的，算法如下：

　　在发送数据时，为了计算IP数据包的校验和。应该按如下步骤： 

　　（1）把IP数据包的校验和字段置为0； 

　　（2）把首部看成以16位为单位的数字组成，依次进行二进制反码求和；

　　（3）把得到的结果存入校验和字段中。

　　在接收数据时，计算数据包的校验和相对简单，按如下步骤：

　　（1）把首部看成以16位为单位的数字组成，依次进行二进制反码求和，包括校验和字段；

　　（2）检查计算出的校验和的结果是否等于零（反码应为16个0）；

　　（3）如果等于零，说明被整除，校验是和正确。否则，校验和就是错误的，协议栈要抛弃这个数据包。

　　所谓的二进制反码求和，即为先进行二进制求和，然后对和取反。

       计算对IP首部检验和的算法如下：

　　（1）把IP数据包的校验和字段置为0；

　　（2）把首部看成以16位为单位的数字组成，依次进行二进制求和（注意：求和时应将最高位的进位保存，所以加法应采用32位加法）；

　　（3）将上述加法过程中产生的进位（最高位的进位）加到低16位（采用32位加法时，即为将高16位与低16位相加，之后还要把该次加法最高位产生的进位加到低16位）

　　（4）将上述的和取反，即得到校验和。

2、实现范例：

       汇编：这个可以在linux内核代码里找到，下面就是 arch/x86/include/asm/checksum_32.h里面的内容：

/*
 *    This is a version of ip_compute_csum() optimized for IP headers,
 *    which always checksum on 4 octet boundaries.
 *
 *    By Jorge Cwik <jorge@laser.satlink.net>, adapted for linux by
 *    Arnt Gulbrandsen.
 */
static inline __sum16 ip_fast_csum(const void *iph, unsigned int ihl)
{
    unsigned int sum;

    asm volatile("movl (%1), %0    ;\n"
             "subl $4, %2    ;\n"
             "jbe 2f        ;\n"
             "addl 4(%1), %0    ;\n"
             "adcl 8(%1), %0    ;\n"
             "adcl 12(%1), %0;\n"
             "1:    adcl 16(%1), %0    ;\n"
             "lea 4(%1), %1    ;\n"
             "decl %2    ;\n"
             "jne 1b        ;\n"
             "adcl $0, %0    ;\n"
             "movl %0, %2    ;\n"
             "shrl $16, %0    ;\n"
             "addw %w2, %w0    ;\n"
             "adcl $0, %0    ;\n"
             "notl %0    ;\n"
             "2:        ;\n"
    /* Since the input registers which are loaded with iph and ihl
       are modified, we must also specify them as outputs, or gcc
       will assume they contain their original values. */
             : "=r" (sum), "=r" (iph), "=r" (ihl)
             : "1" (iph), "2" (ihl)
             : "memory");
    return (__force __sum16)sum;
}

         

　　　　C语言：很多网络协议都用如下代码实现校验和算法：

/*求校验和函数*/
USHORT CheckSum(USHORT *buffer, int size)
{
    unsigned long cksum=0;
    while (size > 1) 
    {
        cksum += *buffer++;
        size -= sizeof(USHORT);
    }
    if (size) 
    {
        cksum += *(UCHAR*)buffer;
    }
    /*对每个16bit进行二进制反码求和*/
    cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff);
    cksum += (cksum >>16);
    return (USHORT)(~cksum);
}