TCP头校验和计算算法详解

TCP头校验和计算算法详解
2010-06-23 08:02:24| 分类：程序设计|字号订阅
我就不管是按“位”（bit）取反相加，还是按“1的补码”相加了，总之
就是把需要进行校验的“字串”加（+）起来，把这相加的结果取反当做
“校验和” （Checksum），比如，相加的结果是0101，那么“校验和”就
是1010，验证的时候呢，就是0101+1010 = 1111 ，取反后，就是0
——如果验证得“零”（0），就是正确的！
先将checksum字段置零，然后按16位分组，计算2进制反码和，最后再求和的反码！
为了计算一份数据报的IP检验和，首先把检验和字段置为0。

然后，对首部中
每个16bit进行二进制反码求和（整个首部看成是由一串16bit的字组成），结果存在检验和字段中。

当收到一份IP数据报后，同样对首部中每个16bit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IP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。

当发送IP包时，需要计算IP报头的校验和：
1、把校验和字段置为0；
2、对IP头部中的每16bit进行二进制求和；
3、如果和的高16bit不为0，则将和的高16bit和低16bit反复相加，直到和
的高16bit为0，从而获得一个16bit的值；
4、将该16bit的值取反，存入校验和字段。

◆当接收IP包时，需要对报头进行确认，检查IP头是否有误，算法同上2、3步，然后判断取反的结果是否为0，是则正确，否则有错。

算法：
SHORT checksum(USHORT* buffer, int size)
{
unsigned long cksum = 0;
while(size>1)
{
cksum += *buffer++;
size -= sizeof(USHORT);
}
if(size)
{
cksum += *(UCHAR*)buffer;
}
cksum = (cksum>>16) + (cksum&0xffff); //将高16bit与低16bit相加cksum += (cksum>>16); //将进位到高位的16bit与低16bit 再相加
return (USHORT)(~cksum);
}
实例：
IP头：
45 00 00 31
89 F5 00 00
6E 06 00 00（校验字段）
DE B7 45 5D -> 222.183.69.93
C0 A8 00 DC -> 192.168.0.220
计算：
4500 + 0031 +89F5 + 0000 + 6e06+ 0000 + DEB7 + 455D + C0A8 + 00DC =3 22C4
0003 + 22C4 = 22C7
~22C7 = DD38 ->即为应填充的校验和
当接受到IP数据包时，要检查IP头是否正确，则对IP头进行检验，方法同上：计算：
4500 + 0031 +89F5 + 0000 + 6E06+ DD38 + DEB7 + 455D + C0A8 + 00DC =3 FFFC
0003 + FFFC = FFFF
~FFFF = 00000 ->正确
TCP首部检验和与IP首部校验和的计算方法相同，在程序中使用同一个函数来计算。

需要注意的是，由于TCP首部中不包含源地址与目标地址等信息，为了保证TCP 校验的有效性，在进行TCP校验和的计算时，需要增加一个TCP伪首部的校验和，定义如下：
struct
{
unsigned long saddr; //源地址
unsigned long daddr; //目的地址
char mbz;//置空
char ptcl; //协议类型
unsigned short tcpl; //TCP长度
}psd_header;
然后我们将这两个字段复制到同一个缓冲区SendBuf中并计算TCP校验和：memcpy(SendBuf,&psd_header,sizeof(psd_header));
memcpy(SendBuf+sizeof(psd_header),&tcp_header,sizeof(tcp_header));
tcp_header.th_sum=checksum((USHORT
*)SendBuf,sizeof(psd_header)+sizeof(tcp_header));。