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2006-02-25T13:04:00Z
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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);
和
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！