解析IPV4报文 和IPV6 报文的 checksum 的算法

校验和(checksum)算法,简单的说就是16位累加的反码运算:

计算函数如下:

我们在计算时是主机字节序,计算的结果封装成IP包时是网络字节序,注意这两者之间的区别,我们在从IP包里读取要转化为主机字节序,往IP包里存入时要转化为网络字节序在存入。

UINT32 Checksum(UINT32 cksum, VOID *pBuffer, UINT32 size)

{

    INT8 num = 0;

    UINT8 *p = (UINT8 *)pBuffer;

 

    if ((NULL == pBuffer) || (0 == size))

    {

        return cksum;

    }

   

    while (size > 1)

    {

        cksum += ((UINT16)p[num] << 8 & 0xff00) | (UINT16)p[num + 1] & 0x00FF;

2个字节累加,先取网络字节序低位左移8位(变成主机字节序高位),与(加)上 网络字节序中的高位(主机字节序地位),即网络字节序要先变成主机字节序在进行累加,

        size  -= 2;

        num   += 2;

    }

   

if (size > 0)

如果长度为奇数

    {

        cksum += ((UINT16)p[num] << 8) & 0xFFFF;

如果总的字节数为奇数,则最后一个字节单独相加

        num += 1;

    }

 

    while (cksum >> 16)

    {

        cksum = (cksum & 0xFFFF) + (cksum >> 16);

累加完毕将结果中高16位再加到低16位上,重复这一过程直到高16位为全0

    }

   

    return cksum;

}

 

注意:UINT32 cksum的类型,这里是4个字节的,防止在累加的过程中,数据溢出,(例如 0xFF 累加时就会内存溢出)

 

详细的计算过程和原理如下

一:

ip  的计算:

直接对头部数据进行累加(不包括原来的checksum值):

1ipv4包头

 

        ipHeadLen  = (pIpHeader->ver_ihl & 0x0F) << 2;

ipv4 头中,版本类型和头长度加在一起是1 个字节(8位),各占4位,版本类型在前,长度在后,所以要取长度只能取低4 

        pIpHeader->chksum = 0;

因为不包括原来的checksum值,所以在每次计算前先把checksum的值置0,然后计算

        sum = Checksum(0, (VOID *)pIpHeader, ipHeadLen);

对整个ip包头的累加

        pIpHeader->chksum = HTONS((UINT16)(~sum));

结果为计算值的反码,(别忘转化为网络字节序)

 

2ipv6包头

ipv6中已经省略了checksum 部分,但在后面的部分要有的,比如TCP/UDP包,别高兴的太早

 

二、

TCP/UDP 报文的计算(举例UDP):

这里的checksum包含两部分,一部分是伪头的累加,还有一部分是UDP 包的累加(不包括原来的checksum值)

伪头有分ipv4ipv6两种,分别包含如下几部分,这里做下比较

 

 

 

IPV4

IPV6

目的地址

4字节(32位)

16字节(128位)

源地址

4字节(32位)

16字节(128位)

协议类型

1字节(8位)(Protocol

1字节(8位)(next header

TCP/UDP)长度

2字节(16位)

2字节(16位)

 

 

 

 

1、             ipv4类型的:

第一部分,伪头部分的计算:

sum  = 0;

        udpLen  = sizeof(UDP_HEADER_T) + dhcpLen;

UDP的长度= UDP的包头长度 + UDP的数据长度

sum +=  udpLen;

或者,下面也是一样的,这里就是网络字节序和主机字节序的区别了,上面的是(主机字节序)直接累加,下面的是网络字节序,一定要变成主机字节序后累加

        pUdpHeader->len = HTONS(udpLen);

主机字节序转化为网络字节序,存入数据包中,一定要注意,我们做的所有累加也是网络字节序,这里一定要搞清楚,以防混淆搞错了

        sum += (pUdpHeader->len >> 8 & 0x00FF);

2个字节的累加,先取网络字节序的高位,右移8位,变成主机字节序的低位,累加

        sum += (pUdpHeader->len << 8 & 0xFF00);

在取网络字节序的低位,左移8位,变成主机字节序的高位,累加

       

        sum  = Checksum(sum, (VOID *)&pIpHeader->saddr, 4);

        sum  = Checksum(sum, (VOID *)&pIpHeader->daddr, 4);

4位的地址进行累加

        sum += ((UINT16)pIpHeader->proto & 0x00FF);

1位的协议类型进行累加               

       

伪头部分计算完成

 

第二部分,UDP数据包的计算   

              pUdpHeader->chksum = 0;

 注意:每次计算前别忘先把checksum的值置 0,然后计算 

        sum = Checksum(sum, (VOID *)pUdpHeader, udpLen);

对整个UDP包的累加

        pUdpHeader->chksum = HTONS((UINT16)(~sum));

结果为计算值的反码,(别忘转化为网络字节序)

UDP数据包部分计算完成

 

2、             ipv6类型的:

第一部分,伪头部分的计算:

sum  = 0;

        udpLen  = sizeof(UDP_HEADER_T) + dhcpLen;

sum +=  udpLen;

或者

        pUdpHeader->len = HTONS(udpLen);

        sum += (pUdpHeader->len >> 8 & 0x00FF);

        sum += (pUdpHeader->len << 8 & 0xFF00);

       

        sum  = Checksum(sum, (VOID *)&pIpHeader->saddr, 16);

        sum  = Checksum(sum, (VOID *)&pIpHeader->daddr, 16);

16位的地址进行累加

        sum += ((UINT16)pIpHeader->proto & 0x00FF);             

       

伪头部分计算完成

 

第二部分,UDP数据包的计算    

              pUdpHeader->chksum = 0;

 注意:每次计算前别忘先把checksum的值置 0,然后计算  

        sum = Checksum(sum, (VOID *)pUdpHeader, udpLen);

对整个UDP包的累加

        pUdpHeader->chksum = HTONS((UINT16)(~sum));

结果为计算值的反码,(别忘转化为网络字节序)

UDP数据包部分计算完成

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