关于IP数据包首部校验字段的理解

关于IP数据包首部校验字段的理解

IP数据包格式及首部个字段：
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对上表的各个数据项就不一一解释了，这里具体关注以下几个数据项：

1、4位首部长度：这里的长度指的是4Bytes单元的个数，例如上图在“选项”字段不存在的情况下，IP包的首部是20Bytes，那么首部长度字段应该为5。另外根据首部长度的位数，也可以得知IP数据包的首部最长为：(2^4 - 1) * 4  = 60 Bytes，当然这个不常用，为了减少开销IP数据包的首部一般为20 Bytes.

2、16位总长度：整个IP数据包的长度，字节为单位，很显然可以利用总的数据包的长度减去数据包的首部长度可以得到IP数据数据包中数据内容的长度，同理可以得知IP数据包的MAX_LENGTH为65535 Bytes，这个字段是IP首部必要的内容。

3、16位首部校验和：
steve的书上是这样说的：
 a、把校验和字段置零
 b、对首部中每个16位进行二进制反码求和（整个首部看成是由一串16BIT的字组成），结果存在校验和字段中。
 c、收到一份IP数据报后，同样对首部的每个16bit进行二进制反码求和（高位溢出添加到低位，与通常的补码运算直接丢弃溢出的高位不同）。
 d、接收方在计算过程中包含了发送方存在的首部校验和，因此，首部在发送过程中如果没有任何差错，那么接收方计算的检验结果应该全为1（0xFFFF），否则表明数据包接收错误，丢弃该IP包。
注意：这里的二进制反码求和理解应该为对各个16Bbit进行求和后取反，关键是这些16bit的单元加在一起，如果没有整除16（size还存在不足16位），则应该加上剩余的部分，这是的结果应该会超出16位，所以要对高出16位的的和再次与低16位相加得到cksum，这是第一步。而第一步相加是很可能会再次产生进位，因此需要再次把进位移到低16位相加的到最终的cksum的反码,这是将结果取反即可。

下面还是通过TEST SOURCE CODE来仔细了解该过程：

通用的校验函数：


Main函数中调用：

从理论上判断，如果对接收的IP包中的校验值再次重新校验一次，在数据包准确无误的情况下，得出的新的校验值应该是0XFFFF（当然，计算机用补码在计算，可能显示的结果是0），其他的结果表示接收到的数据包有错误。故cksum 2应该为0， cksum 3应该与cksum 1相同。

这里验证过：


IP数据包中的首部校验字段的算法不采用循环冗余算法，是因为IP包在网络中传输时，其TTL字段的值经常会变化，故采用简单的叠加方法，就可以避开中间路由器重新计算其校验值，只是简单的增加1操作即可，这样可以明显提高传输效率。