网络数据包效验和（checksum）的计算

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#网络 #byte #fold #internet #算法 #c++

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本文介绍了网络数据包中的效验和计算过程，包括如何将数据分为16位一组进行求和，并通过循环进位确保正确性。详细阐述了在32位系统中如何通过分步计算得到正确的效验和，最后提供了一段C++实现的算法示例。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

　　在网络传送的数据包为了保证传送正确都含有效验字段，IP、arp、tcp等每

个数据段都有自己的效验和。
　　效验的计算并不复杂。把相应数据包段的所有数据看成一个字节数组
{a,b,c,d,e},把他们分成16bit一组
{[ab],[cd],[e0]}
计算其和：
[ab]
[cd]
[e0]
--------
[xy]
　　计算采用循环进位，最高位的进位加到最低位，
　　如果计算出的[xy]所有位都为1（即为1111 1111）则效验通过。

　　如果[cd]为效验和的话，已经填好其他各个字节，如何计算出[cd]

(checksum)的值呢？我们首先用0填充[cd],然后算出[xy],则正确的[cd]应该为计

算出的[xy]按位求反的结果。这样才能保证整个数据包段通过效验。

　　　实际程序中，因为现在的机器都是32位的，所以采用变通的算法：
Byte-by-byte "Normal" Swapped
Order Order

        Byte 0/1:    00   01        0001      0100
        Byte 2/3:    f2   03        f203      03f2
        Byte 4/5:    f4   f5        f4f5      f5f4
        Byte 6/7:    f6   f7        f6f7      f7f6
                    --- ---       -----     -----
        Sum1:       2dc 1f0       2ddf0     1f2dc

                     dc   f0        ddf0      f2dc
        Carrys:       1    2           2         1
                     --   --        ----      ----
        Sum2:        dd   f2        ddf2      f2dd

        Final Swap: dd   f2        ddf2      ddf2
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
        Byte 0/1/2/3: 0001f203     010003f2       03f20100
        Byte 4/5/6/7: f4f5f6f7     f5f4f7f6       f7f6f5f4
                       --------     --------       --------
        Sum1:         0f4f7e8fa    0f6f4fbe8      0fbe8f6f4

Carries: 0 0 0

        Top half:          f4f7         f6f4           fbe8
        Bottom half:       e8fa         fbe8           f6f4
                          -----        -----          -----
        Sum2:             1ddf1        1f2dc          1f2dc

                           ddf1         f2dc           f2dc
        Carrys:               1            1              1
                           ----         ----           ----
        Sum3:              ddf2         f2dd           f2dd

Final Swap: ddf2 ddf2 ddf2

　　可以看到先求32位的checksum，然后将高8位与低八位相加，最终求出的

checksum是相同的。
　　给出一段C++实现的算法：
   in 6
       {
           /* Compute Internet Checksum for "count" bytes
            *         beginning at location "addr".
            */
       register long sum = 0;

        while( count > 1 ) {
           /* This is the inner loop */
               sum += * (unsigned short) addr++;
               count -= 2;
       }

           /* Add left-over byte, if any */
       if( count > 0 )
               sum += * (unsigned char *) addr;

           /* Fold 32-bit sum to 16 bits */
       while (sum>>16)
           sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);

checksum = ~sum;
}

　　参考文献：RFC1071 网址：http://www.faqs.org/rfcs/rfc1071.html