`IP`、`ICMP`、`UDP`和`TCP`校验位计算

四种报文的校验和算法一样，但是在作用范围存在不同：

报文类型	校验和范围
IP	IP校验和只校验20 Byte的IP报头
ICMP	ICMP校验和覆盖整个报文(ICMP报头+ICMP数据)
UDP/TCP	UDP和TCP校验和不仅覆盖整个报文，而且还有12个字节的IP伪首部，包括源IP地址(4字节)、目的IP地址(4字节)、协议(2字节)、TCP/UDP包长(2字节)。

另外UDP、TCP数据报的长度可以为奇数字节，所以在计算校验和时需要在最后增加填充字节0(填充字节只是为了计算校验和，可以不被传送)。

以上的计算方法皆为二进制反码求和

二进制反码求和:

对一个**无符号的数，先求其反码，然后从低位到高位，按位相加，有溢出则向高位进1(和一般的二进制法则一样),若最高位有进位，则向最低位进1.**

这里不分正负数，直接每个为都取反。关于二进制反码求和运算需要说明的一点是，先取反后相加与先相加后取反，得到的结果是一样的。

 0 1 0 1 0

+1 1 0 1 1

————————————————

=0 0 1 0 1（高位产生进位，所以需要再加1）

+0 0 0 0 1

————————————————

=0 0 1 1 0

笔者采用先相加后取反. 规则是从低到高位逐列进行计算，0和0加得0, 0和1加得1, 1和1加得0但要产生一个进位1，加到下一列，若最高位产生了进位，则最后得到的结果要加1。

以下以UDP的校验和为例:

UDP二进制版计算步骤:

让第一行和第二行做二进制反码运算。(0+0=0, 1+0=1, 1+1=1(进位)0)
将第一行和第二行的结果(即第一部的结果)与第三行做二进制反码计算，以此类推。
最终运算结果取反，得到校验和。

二进制版
1001 1001 0001 0011 //伪首部源IP地址前16位
0000 1000 0110 1000 //伪首部源IP地址后16位
1010 1011 0000 0011 //伪首部目的IP地址前16位
0000 1110 0000 1011 //伪首部目的IP地址后16位
0000 0000 0001 0001 //伪首部UDP协议字段代表号17，前面8位是填充0
0000 0000 0000 1111 //伪首部UDP长度字段
0000 0100 0011 1111 //UDP头部源IP地址对应的进程端口号
0000 0000 0000 1101 //UDP头部目的IP地址对应的进程端口号
0000 0000 0000 1111 //UDP头部UDP长度字段
0000 0000 0000 0000 //UDP头部UDP检验和
0101 0100 0100 0101 //数据字段
0101 0011 0101 0100 //数据字段
0100 1001 0100 1110 //数据字段
0100 0111 0000 0000 //数据字段+填充0字段

计算过程:

1001 1001 0001 0011 //伪首部源IP地址前16位
0000 1000 0110 1000 //伪首部源IP地址后16位
————————————————
1010 0001 0111 1011


1010 1011 0000 0011 //伪首部目的IP地址前16位
————————————————
0100 1100 0111 1110
(进位到最低位)
0100 1100 0111 1111


0000 1110 0000 1011 //伪首部目的IP地址后16位
————————————————
0101 1010 1000 1010


0000 0000 0001 0001 //伪首部UDP协议字段代表号17，前面8位是填充0
————————————————
0101 1010 1001 1011
 

0000 0000 0000 1111 //伪首部UDP长度字段
————————————————
0101 1010 1010 1010


0000 0100 0011 1111 //UDP头部源IP地址对应的进程端口号
————————————————
0101 1110 1110 1001 


0000 0000 0000 1101 //UDP头部目的IP地址对应的进程端口号
————————————————
0101 1110 1111 0110


0000 0000 0000 1111 //UDP头部UDP长度字段
————————————————
0101 1111 0000 0101


0000 0000 0000 0000 //UDP头部UDP检验和
————————————————
0101 1111 0000 0101


0101 0100 0100 0101 //数据字段
————————————————
1011 0011 0100 1010


0101 0011 0101 0100 //数据字段
————————————————
0000 0110 1001 1110
(进位到最低位)
0000 0110 1001 1111


0100 1001 0100 1110 //数据字段
————————————————
0100 1111 1110 1101


0100 0111 0000 0000 //数据字段+填充0字段
————————————————
1001 0110 1110 1101
(最后取反)
0110 1001 0001 0010(√)

接收端校验和换成上述计算(二进制反码计算)结果,如果全为1,则无差错.