IP首部校验和字段计算方法

今天药忘吃喽~ 2023-02-20 12:23 128阅读 0赞

IP首部有16bit的校验和，因此，IP首部以16bit为单位计算校验和，IP首部的长度一定是16bit的整倍数，这是由于首部长字段是以32bit为单位计算的，不足的补0。

发送方计算方法：  
1.首先把校验和的16bit置0。  
2.将首部以16bit为单位异或（或模2加，结果相同）。  
3.将异或结果取反，并填入校验和字段。

接收方计算方法：  
1.将首部以16bit为单位异或（或模2加，结果相同）。  
2.异或结果如果所有位全为1，则无差错。

例子：为计算方便，简化为以5位为单位计算校验和，校验和放在最后5位：  
1.发送方  
（1）首先把校验和的5bit置0：

11010 10111 00000

（2）将首部以16bit为单位异或（或模2加，结果相同）：  
①如果是异或：

11010
    10111
    00000
    ------
    01101    // 结果

②如果是模2加，模2加为不带进位的二进制加法：

11010
    10111
    00000
    ------
    01101    // 结果

可见两种方法的结果相同。  
（3）将异或结果取反，并填入校验和字段：

11010 10111 10010

2.接收方  
（1）将首部以5bit为单位异或（或模2加，结果相同）：

11010
    10111
    10010
    -----
    11111    // 结果

（2）可见结果位全为1，传输未出错。

计算原理：  
一个二进制位与另一个二进制位的异或结果取反后的结果再和这两个二进制位异或，结果为1：

0 xor 0 = 0; 
    ~0 = 1; 
    0 xor 0 xor 1 = 1;

1 xor 1 = 0; 
    ~0 = 1; 
    1 xor 1 xor 1 = 1;

0 xor 1 = 1; 
    ~1 = 0; 
    0 xor 1 xor 0 = 1;

1 xor 0 = 1; 
    ~1 = 0; 
    1 xor 0 xor 0 = 1;

而计算开始时，把首部校验和字段全置为0，而0与任何数异或都等于这个数本身，因此，发送端相当于把除首部校验和字段之外的值异或后取反并放在校验和字段，之后接收方计算时，相当于把求反后的值与原值计算校验和，每一位必定是1，否则就是出错（但全为1时不一定是正确的，false positive几率可忽略不计，但仍存在）。

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