TCP/IP - IP数据报首部校验和算法详解

IP数据报首部校验和算法详解

简介

IP/ICMP/IGMP/TCP/UDP等协议的校验和算法都是相同的，算法如下：

在发送数据时，为了计算数IP据报的校验和。应该按如下步骤：

1. 把IP数据报的首部都置为0，包括校验和字段。
2. 把首部看成以16位为单位的数字组成，依次进行二进制反码求和。
3. 把得到的结果存入校验和字段中。

在接收数据时，计算数据报的校验和相对简单，按如下步骤：

1. 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。

生成和校验

发送方（生成）

1. 将校验和字段置为0,然后将IP包头按16比特分成多个单元，如包头长度不是16比特的倍数，则用0比特填充到16比特的倍数；
2. 对各个单元采用反码加法运算(即高位溢出位会加到低位,通常的补码运算是直接丢掉溢出的高位),将得到的和的反码填入校验和字段；
3. 发送数据包。

接收方（校验）

1. 将IP包头按16比特分成多个单元，如包头长度不是16比特的倍数，则用0比特填充到16比特的倍数；
2. 对各个单元采用反码加法运算，检查得到的和是否符合是全1(有的实现可能对得到的和会取反码，然后判断最终值是不是全0)；
3. 如果是全1则进行下步处理,否则意味着包已变化从而丢弃之。需要强调的是反码和是采用高位溢出加到低位的，如3比特的反码和运算：100b+101b=010b(因为100b+101b=1001b,高位溢出1，其应该加到低位，即001b+1b(高位溢出位)=010b)。

实例

请看我用ominipeek的抓包

发送方（生成）

I.将校验和字段置为0,然后将IP包头按16比特分成多个

校验和Header Checksum：0x618D将其重置为0X0000

将IP包头分段：

1. 0x4500
2. 0x0029
3. 0x44F1
4. 0x4000
5. 0x8006
6. 0x0000 ------->这个为Header Checksum的值，我们前面将其重置为0了
7. 0xC0A8
8. 0x01AE
9. 0x4A7D
10. 0x477D
\-------------------------------------------------------

将1至10相加求出来的和为：0x29E70

II.对各个单元采用反码加法运算（即高位溢出位会加到低位,通常的补码运算是直接丢掉溢出的高位),将得到的和的反码填入校验和字段

0x0002+0x9E70=0x9E72

0x9E72二进制为：1001 1110 0111 0010

反码为：0110 0001 1000 1101

0110 0001 1000 1101的16进制为：0x618D

看看这个 是否与IP包头中的Checksum相同

接收方（校验）

当接收到IP对其进行检测

I. 对各个单元采用反码加法运算，检查得到的和是否符合是全1(有的实现可能对得到的和会取反码，然后判断最终值是不是全0)

当收到IP数据局包的时候，要验证IP头是否正确，则可以这样进行

1. 0x4500
2. 0x0029
3. 0x44F1
4. 0x4000
5. 0x8006
6. 0x618D ------->这个为Header Checksum的值
7. 0xC0A8
8. 0x01AE
9. 0x4A7D
10. 0x477D
\-------------------------------------------------------

将1至10相加求出来的和为：0x2FFD

II. 对各个单元采用反码加法运算(即高位溢出位会加到低位,通常的补码运算是直接丢掉溢出的高位),将得到的和的反码填入校验和字段：

0x0002+0x0FFD=0xFFFF

0xFFFF二进制为：1111 1111 1111 1111

1111 1111 1111 1111反码为：0

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关于这一部的补充说明，

将IP包头分段：

1.　　0x4500
2.　　0x0029　　　　　　　　
3.　　0x44F1　　　　　　　　
4.　　0x4000　　　　　　　　
5.　　0x8006　　　　　　　　
6.　　0x0000 ------->这个为Header Checksum的值，我们前面将其重置为0了　　　　　　　　
7.　　0xC0A8　　　　　　　　
8.　　0x01AE　　　　　　　　
9.　　0x4A7D　　　　　　　
10.　 0x477D

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