TCP/IP协议中的校验和如何计算

TCP/IP协议中的校验和用于检测数据传输过程中可能出现的错误。校验和的计算过程如下：

校验和计算步骤

1. 初始化校验和：

   • 将校验和字段设置为0。

2. 将数据分成16位字：

   • 如果数据的长度不是偶数，则在末尾添加一个全零字节（填充）。

3. 求和：

   • 将所有16位字相加。
   • 如果在求和过程中发生溢出（即结果超过16位），则将溢出的部分加回到结果的低16位。

4. 取反：

   • 将求和结果的二进制取反（即每一位0变1，1变0）。

5. 将结果存入校验和字段：

   • 将取反后的结果存入TCP/IP报文的校验和字段。

具体示例

假设有一个TCP报文的数据部分如下（以十六进制表示）：

45 00 00 3c 1c 46 40 00 40 06 b8 9a c0 a8 01 01 c0 a8 01 02

步骤1：初始化校验和

• 校验和字段初始化为0。

步骤2：将数据分成16位字

• 数据部分：45 00 00 3c 1c 46 40 00 40 06 b8 9a c0 a8 01 01 c0 a8 01 02
• 分成16位字：4500 003c 1c46 4000 4006 b89a c0a8 0101 c0a8 0102

步骤3：求和

• 将所有16位字相加：

  4500 + 003c + 1c46 + 4000 + 4006 + b89a + c0a8 + 0101 + c0a8 + 0102
  = 0x4500 + 0x003c + 0x1c46 + 0x4000 + 0x4006 + 0xb89a + 0xc0a8 + 0x0101 + 0xc0a8 + 0x0102
  = 0x453c + 0x1c46 + 0x800c + 0x178b + 0x204a
  = 0x6182 + 0x9752 + 0x978b + 0x204a
  = 0xf8d4 + 0x117d + 0x204a
  = 0x10a4e + 0x204a
  = 0x12a98
  

• 处理溢出：

  0x12a98 -> 0x12a98 & 0xffff = 0x2a98
  0xffff - 0x2a98 = 0xd568
  

  将溢出部分加回到结果的低16位：

  0x2a98 + 0xd568 = 0x10000
  

步骤4：取反

• 取反结果：

  0xffff - 0x10000 = 0xffff
  

步骤5：将结果存入校验和字段

• 校验和字段存入0xffff。

校验和验证

接收方在接收到数据后，会重新计算校验和并与报文中的校验和字段进行比较。如果两者一致，则认为数据传输没有错误；否则，认为数据传输过程中出现了错误，接收方会丢弃该报文并可能请求重传。

通过这种方式，TCP/IP协议能够有效地检测和纠正数据传输过程中的错误，确保数据的可靠传输。