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＊／
００００００００ ００００００１０／＊len＊／
００００００００ ００００００００／＊id＊／
００００００００ ００００００００／＊offset＊／
０００００００１／＊ttl＊／
０００１０００１／＊type＊／
００００００００ ００００００００／＊cksum（0）＊／
０１１１１１１１ ００００００００ ００００００００ ００００００１／＊sip＊／
０１１１１１１１ ００００００００ ００００００００ ００００００１／＊dip＊／
运算过程（注意是大端格式加）：
０１０００１０１ ００００００００
０１０００１０１ ００００００００
００００００００ ００００００１０
０１０００１０１ ００００００１０
００００００００ ００００００００
０１０００１０１ ００００００１０
００００００００ ００００００００
０１０００１０１ ００００００１０
０００００１００ ０００１０００１
０１００１００１ ０００１００１１
００００００００ ００００００００
０１００１００１ ０００１００１１
０１１１１１１１ ００００００００
１１００１０００ ０００１００１１
００００００００ ０００００００１
１１００１０００ ０００１０１００
０１１１１１１１ ００００００００
１０１０００１１１ ０００１０１００
００００００００ ０００００００１
和： １０１０００１１１ ０００１０１０１
ckSum=(ckSum>>16)+(ckSum&0xffff)后：
００００００００ ０００００００１ １
０１０００１１１ ０００１０１０１
和： ０１０００１１１ ０００１０１１０
ckSum+=(ckSum>>16)后：
０１０００１１１ ０００１０１１０
００００００００ ００００００００
和： ０１０００１１１ ０００１０１１０
～： １０１１１０００ １１１０１０００（效检和）
运算过程（注意用小端格式加）：
００００００００ ０１０００１０１
００００００００ ０１０００１０１
００００００１０ ００００００００
００００００１０ ０１０００１０１
００００００００ ００００００００
００００００１０ ０１０００１０１
００００００００ ００００００００
００００００１０ ０１０００１０１
０００１０００１ ０００００１００
０００１００１１ ０１００１００１
００００００００ ００００００００
０００１００１１ ０１００１００１
００００００００ ０１１１１１１１
０００１００１１ １１００１０００
０００００００１ ００００００００
０００１０１００ １１００１０００
００００００００ ０１１１１１１１
０００１０１０１ ０１０００１１１
０００００００１ ００００００００
和： ０００１０１１０ ０１０００１１１
ckSum=(ckSum>>16)+(ckSum&0xffff)后：
００００００００ ００００００００ １
０００１０１１０ ０１０００１１１
和： ０００１０１１０ ０１０００１１１
ckSum+=(ckSum>>16)后：
０００１０１１０ ０１０００１１１
００００００００ ００００００００
和： ０００１０１１０ ０１０００１１１
～： １１１０１００１ １０１１１０００（效检和）
checksum2：１１１０１０００ １０１１１０００（小端）
checksum1：１０１１１０００ １１１０１０００（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！