IP协议的CheckSum函数之理解

王朝other·作者佚名  2006-03-10
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解IP 协议中的checksum

Author:zfive5(zhaozidong)

Email :zfive5@yahoo.com.cn

最近一段时间,对网络又开始追根溯源,最好的办法就是打开开源协议栈看一个究竟,不求写一个完整的ip协议栈,但求通达解惑!

众所周知,IP头定义如下:

struct IPHeader

{

unsigned char ver_hlen;

unsigned char tos;

unsigned short len;

unsigned short id;

unsigned short offset;

unsigned char ttl;

unsigned char type;

unsigned short cksum_header;

unsigned long ipsrc;

unsigned long ipdest;

/*

后面可能存在option数据

*/

};

IP头中的大多字段都好理解,只要一本TCP/IP入门的书就可以明明白白了,对cksum字段理解,如果只是看书,到头来很可能还不清楚怎么算它!

关于cksum_header的描述在《tcp/ip卷一》中是这样描述的:

首部检验和字段是根据I P 首部计算的检验和码。它不对首部后面的数据进行计算。I C M P 、I G M P 、U D P 和T C P 在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据检验和码。

为了计算一份数据报的I P 检验和,首先把检验和字段置为0 。然后,对首部中每个16 bit进行二进制反码求和(整个首部看成是由一串16 bit 的字组成),结果存在检验和字段中。当收到一份I P 数据报后,同样对首部中每个16 bit 进行二进制反码的求和。由于接收方在计算过,程中包含了发送方存在首部中的检验和,因此,如果首部在传输过程中没有发生任何差错,那么接收方计算的结果应该为全1 。如果结果不是全1 (即检验和错误),那么I P 就丢弃收到的数据报。但是不生成差错报文,由上层去发现丢失的数据报并进行重传。

不知道有多少能人看完此描述后,写出算法或函数来!

正确的函数如下:

unsigned short CheckSum(unsigned short *szBUF,int iSize)

{

unsigned long ckSum=0;

for(;iSize>1;iSize-=sizeof(unsigned short))

ckSum+=*szBUF++;

if(iSize==1)

ckSum+=*(unsigned char *)szBUF;

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

ckSum+=(ckSum>>16);

return(unsigned short )(~ckSum);

}

让我们假设一个IP头数据,来解cksum的惑!

IP头数据:

01000101 / *ver_hlen; */

00000000 /*tos*/

0000000000000010/*len*/

0000000000000000/*id*/

0000000000000000/*offset*/

00000001/*ttl*/

00010001/*type*/

0000000000000000/*cksum(0)*/

0111111100000000000000000000001/*sip*/

0111111100000000000000000000001/*dip*/

运算过程(注意是大端格式加):

0100010100000000

0100010100000000

0000000000000010

0100010100000010

0000000000000000

0100010100000010

0000000000000000

0100010100000010

0000010000010001

0100100100010011

0000000000000000

0100100100010011

0111111100000000

1100100000010011

0000000000000001

1100100000010100

0111111100000000

10100011100010100

0000000000000001

和:10100011100010101

ckSum=(ckSum>>16)+(ckSum&0xffff)后:

00000000000000011

0100011100010101

和:0100011100010110

ckSum+=(ckSum>>16)后:

0100011100010110

0000000000000000

和:0100011100010110

~:1011100011101000(效检和)

运算过程(注意用小端格式加):

0000000001000101

0000000001000101

0000001000000000

0000001001000101

0000000000000000

0000001001000101

0000000000000000

0000001001000101

0001000100000100

0001001101001001

0000000000000000

0001001101001001

0000000001111111

00010011 11001000

0000000100000000

0001010011001000

0000000001111111

0001010101000111

0000000100000000

和:0001011001000111

ckSum=(ckSum>>16)+(ckSum&0xffff)后:

00000000000000001

0001011001000111

和:0001011001000111

ckSum+=(ckSum>>16)后:

0001011001000111

0000000000000000

和:0001011001000111

~:1110100110111000(效检和)

checksum2:1110100010111000(小端)

checksum1:1011100011101000(大端)

算法一样,说白了就是循环加,加到没有进位为止,然后在取反!

在现在《TCP/IP卷二》中的cksum实现有以下语句:

while(sum>>16)

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

通过它更能说明就是在作循环加操作,现在又有一个疑问:

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

ckSum+=(ckSum>>16);

while(sum>>16)

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

等价吗?

等价,在一定条件下等价,大家都知道ip理论上最长是0xffff

那么

checksum最大不会超过:0xffff0000

这样>>16后为0xffff

0xffff+checksum最大0x1fffe,

0x1fffe >>16+0x1fffe=0xffff

注意了没有了进位

所以得到等价的结论!

以前每读到cksum注解时,书上只是草草曰16位反码和之云云,没有强调进位也要参加运算一点征兆,直到最近写了不少程序才看清楚这个细节!

源码之下必解惑!

 
 
 
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