如何计算UDP头的checksum

　　UDP报头只有4个字段，分别是：源端口号、目的端口号、报文长度和报头checksum，其中的报头checksum这个字段在IPv4中并不是强制的，但在IPv6中是强制的，本文介绍UDP报头中checksum的计算方法，并给出相应的源程序。1。UDP报文结构UDP报文为两部分，报头数据；在Linux下，UDP报头定义在头文件linuxudp。h中；structudphdr｛be16source；be16dest；be16len；sum16check；｝；source来源端口号，可选项，如果不使用，填充0；dest目的端口号；len报文长度；check报头的校验和，在IPv4中是可选的，IPv6中是强制的，如果不使用，应填充0；
　　图1：UDP数据报结构2。IP报头结构之所以在这里介绍IP报头，是因为在计算UDP报头checksum时会用到IP头中的一些字段；在Linux下，IP报头定义在头文件linuxip。h中，可以自行查看，我们这里仅给出图示；
　　图2：IP报头结构3。UDP报头checksum的计算UDP报头checksum的定义及计算方法在〔RFC768〕（http：www。faqs。orgrfcsrfc768。html）中有明确的说明；UDP报头checksum的具体算法在〔RFC1071〕（http：www。faqs。orgrfcsrfc1071。html）有明确的说明；在计算UDP报头checksum前要首先为UDP报头加上一个伪报头；加上伪报头的UDP报文格式如下：
　　图3：伪报头伪报头中源IP地址（SourceIPaddress）、目的IP地址（DestinationIPaddress）和协议（Protocol）这三个字段都是从IP报头中取过来的；源IP地址和目的IP地址是32bit的IP地址，Protocol字段是网络协议号，UDP协议号为17（0X11）；如果checksum中没有加入伪报头，UDP报文也是可以安全送达的，但是，如果IP报头有损坏或者被认为修改，报文有可能被送到错误的地址；伪报头中加入protocol字段是为了保证报文为UDP报文，正常情况下protocol为17（0x11），如果传输中这个字段变化了，那么在接收端计算出的checksum就会不正确，接收端会丢弃这个出现错误的报文；checksum计算规则：UDP报头中的check字段填充0；（伪报头UDP报头DATA）的长度应该为16bit字的整数倍，如果不是，DATA的最后部分要填充1个字节0，以使其为16bit字的整数倍；（伪报头UDP报头DATA）看作是很多个16bit字，并逐一相加，结果仍为16bit字，如果出现溢出，则结果1，然后继续，直至完成；结果求反即为所需的checksum；在RFC768中定义的UDP的checksum为：（伪报头UDP报头DATA）按16bit字进行反码求和的结果就是checksum；但实际上原码求和再取反和反码求和是一样的结果，因为求反码再求和的方法对每一组16bit字都要做一次求反运算，因此其运算量更大一些，在实际中没有人使用；以上两种运算方法在本文给出的范例中均有体现，可以用来验证其结果的一致性；按照RFC768的说明，当checksum的运算结果为0时，checksum应该作为全1来传输，因为在UDP协议中，checksum为0表示没有使用checksum，UDP的checksum在ipv4中并不是强制使用的。下面是计算udp报头checksum的完整源代码：includestdio。hincludestdlib。hincludeunistd。hincludestdint。hincludeincludelinuxudp。hudppseudoheaderstructurestructpseudohdr｛uint32tsourceip；uint32tdestinationip；uint8tzero；uint8tprotocol；uint16tudplen；｝；udppacketstructureforcalculatingchecksumstructudpcheckhdr｛structpseudohdrpseudohdr；structudphdrudphdr；unsignedchardata〔16〕；｝；initialpseudoheadervoidinitpseudohdr（structudpcheckhdrp）｛ppseudohdr。sourceipinetaddr（152。1。51。27）；0X01980X1B33ppseudohdr。destinationipinetaddr（152。14。94。75）；0X0E980X4B5Eppseudohdr。zero0；0X000X1100ppseudohdr。protocol17；0X11ppseudohdr。udplen13；0X000D｝initialudpheadervoidinitudphdr（structudpcheckhdrp）｛pudphdr。source56020；0xDAD4pudphdr。dest8000；0X1F40pudphdr。len13；0X000Dpudphdr。check0；0X0000｝initialudpdatavoidinitudpdata（structudpcheckhdrp）｛pdata〔0〕h；0X680X6568pdata〔1〕e；0X65pdata〔2〕l；0X6C0X6C6Cpdata〔3〕l；0X6Cpdata〔4〕o；0X6F0X006Fpdata〔5〕0；｝uint16tchecksum1（uint16tp，intcount）｛registerlongsum0；unsignedshortchecksum；uint16ttemp；uint16ti0；while（count1）｛Thisistheinnerlooptemp（unsignedshort）（unsignedshort）p；printf（Step02d：0X08lX0X04X，i，sum，temp）；sumtemp；count2；｝Addleftoverbyte，ifanyif（count0）｛temp（unsignedshort）（unsignedshort）p；printf（Step02d：0X08lX0X04X，i，sum，temp）；sum（unsignedchar）p；｝printf（Resultbeforefolding：0X08lX，sum）；Fold32bitsumto16bitswhile（sum16）sum（sum0xffff）（sum16）；printf（Resultafterfolding：0X08lX，sum）；checksum（unsignedshort）sum；printf（Checksum0x04X，checksum）；returnchecksum；｝uint16tchecksum2（uint16tp，intcount）｛registerlongsum0；unsignedshortchecksum；uint16ttemp；uint16ti0；while（count1）｛Thisistheinnerlooptemp（unsignedshort）（unsignedshort）p；printf（Step02d：0X08lX0X04X（0X04X），i，sum，（uint16t）temp，temp）；sum（uint16t）temp；count2；｝Addleftoverbyte，ifanyif（count0）｛temp（unsignedshort）（unsignedshort）p；printf（Step02d：0X08lX0X04X（0X04X），i，sum，（uint16t）temp，temp）；sum（uint16t）temp；｝printf（Resultbeforefolding：0X08lX，sum）；Fold32bitsumto16bitswhile（sum16）sum（sum0xffff）（sum16）；printf（Resultafterfolding：0X08lX，sum）；checksum（unsignedshort）sum；printf（Checksum0x04X，checksum）；returnchecksum；｝intmain（intargc，charargv）｛structudpcheckhdrudppacket；initpseudohdr（udppacket）；initudphdr（udppacket）；initudpdata（udppacket）；unsignedshortp（unsignedshort）udppacket；intcountsizeof（structpseudohdr）udppacket。udphdr。len；printf（Theonescomplementcodeof16bittruecodesum）；checksum1（p，count）；printf（Theonescomplementsum）；checksum2（p，count）；return0；｝其中在计算checksum的程序中参考了RFC1071中给出的源代码；checksum1（）使用的常规的算法，checksum2（）使用的把每个16bit字求反在相加的算法进行的运算，两种算法的结果是一样的。读者可以根据需要适当第调整数据，以使其计算出不同的结果；下面是我的机器上的运行结果截屏
　　图4：程序运行截屏4。UDP报头checksum的验证UDP报文的接收端是需要对checksum字段进行验证的，方法如下：加入伪报头；将（伪报头UDP头DATA）按16bit分成若干个16bit字，如果最后一个字节无法组成一个16bit字，要在DATA的最后补0；将所有的16bit字相加（包括checksum字段），其结果仍然是16bit字，如果出现溢出则结果1；如果最后结果为全1，即：0XFFFF，则表示UDP报文正确，否则应该认为UDP报文有错误，应该丢弃。
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