校验和计算方法

引用链接：困或 知之可否

校验和计算方法

1.哪些地方使用校验和

• IP校验和：IP首部。
• ICMP校验和：ICMP首部+ICMP数据；
• UDP、TCP校验和：首部+数据+12个字节伪首部(源IP地址、目的IP地址、协议、TCP/UDP包长)。

2.计算校验和的步骤：

• 把校验和字段设置为0。
• 把需要校验的数据看成以16比特为单位的数字组成，依次进行二进制反码求和。
• 把得到的结果存入校验和字段中。
• 另外UDP、TCP数据报的长度可以为奇数字节，因为计算时是16比特为单位，所以此时计算校验和时需要在最后增加一个填充字节0(只是计算校验和用，不发送出去)。

3.接收端校验校验和步骤：

• 把需要校验的内容(包括校验和字段)看成以16比特为单位的数字，依次进行二进制反码求和，如果结果是0表示正确，否则表示错误。

4.二进制反码求和步骤：

• 二进制反码求和，就是先把这两个数取反，然后求和，如果最高位有进位，则向低位进1。
• 另外，先取反后相加与先相加后取反，得到的结果是一样的。因此实现代码都是先相加，最后再取反。

5.实现代码：

参考"算数位移"和逻辑位移

static inline uint16_t check_sum(const uint16_t *buffer, int size){
    //cksum 4个字节无符号整型
    unsigned long cksum = 0;
 
    //16位为单位数字相加
    while(size>1){
        cksum += *buffer++;
        size -= sizeof(uint16_t);
    }

    //长度奇数情况
    if(size){
      cksum += *((unsigned char *)buffer);
    }
    
    //高位有进位，进位到低位，下面两行代码保证了高16位为0。
    cksum = (cksum>>16) + (cksum&0xffff);
    cksum += (cksum>>16);
    
    //最后取反
    return (uint16_t)(~cksum);
}

代码解析

参数buffer是指向16位整数的指针，刚开始指向的是IP首部的起始地址，参数size是IP首部的大小。while循环是将IP首部的内容以16位为单元加在一起，如果没有整除(即size还有余下的不足16位的部分)，则加上余下的部分，此时的cksum就是相加后的结果，这个结果往往超出了16位，因为校验和是16位的，所以要将高16位和计算得到的cksum再加工。
再加工第一步:cksum = (cksum>>16) + (cksum&0xffff); sum>>16是将高16位移位到低16位,sum&0xffff是取出低16位,相加得到新的cksum。
再加工第二步:cksum += (cksum>>16); 第一步相加时很可能会产生进位，因此要再次把进位移到低16位进行相加。　　
这样就加工好了，接下来就是取反，并强制转换为16位，这样就得到了最终的校验和。
校验和计算出来了，接下来就是该如何校验:
接收方进行校验时，也是对每16位进行二进制反码求和。接收方计算校验和时的首部与发送方计算校验和时的首部相比，多了一个发送方计算出来的校验和。因此，如果首部在传输过程中没有发生差错，那么接收方计算的结果应该为全一，因为接收方计算除校验和以外的部分得到值是校验和的反码，再加多出来的校验和当然是全一了。