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｛be16be16be16sum16｝；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｛uint32uint32uint8uint8uint16｝；udppacketstructureforcalculatingchecksumstructudpcheckhdr｛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；uint16uint16ti0；while（count1）｛Thisistheinnerlooptemp（unsignedshort）（unsignedshort）p；printf（Step02d：0X08lX0X04X，i，sum，temp）；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）printf（Checksum0x04X，checksum）；｝uint16tchecksum2（uint16tp，intcount）｛registerlongsum0；uint16uint16ti0；while（count1）｛Thisistheinnerlooptemp（unsignedshort）（unsignedshort）p；printf（Step02d：0X08lX0X04X（0X04X），i，sum，（uint16t）temp，temp）；sum（uint16t）count2；｝Addleftoverbyte，ifanyif（count0）｛temp（unsignedshort）（unsignedshort）p；printf（Step02d：0X08lX0X04X（0X04X），i，sum，（uint16t）temp，temp）；sum（uint16t）｝printf（Resultbeforefolding：0X08lX，sum）；Fold32bitsumto16bitswhile（sum16）sum（sum0xffff）（sum16）；printf（Resultafterfolding：0X08lX，sum）；checksum（unsignedshort）printf（Checksum0x04X，checksum）；｝intmain（intargc，charargv）｛initpseudohdr（udppacket）；initudphdr（udppacket）；initudpdata（udppacket）；unsignedshortp（unsignedshort）intcountsizeof（structpseudohdr）udppacket。udphdr。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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