轉自校驗和算法
經常看計算機網絡相關的書時，每次看到關於IP或者是UDP報頭校驗和時，都是一笑而過，以為相當簡單的東西，不就是16bit數據的相加嗎！最近在學習Ping命令的源待時，看到里面有關於校驗和的算法。一頭霧水，后來查找資料，看到校驗和是16bit字的二進制反碼和。總是覺得很奇怪，為什么會用反碼和，而不是直接求和呢？或者是補碼和呢？因為在計算機里面數據是以補碼的形式存在啊！經過看書查資料，下面總結一些這個校驗和算法具體是怎么實現的。
首先，IP、ICMP、UDP和TCP報文頭都有檢驗和字段，大小都是16bit，算法基本上也是一樣的。
在發送數據時，為了計算數據包的檢驗和。應該按如下步驟：
1、把校驗和字段設置為0；
2、把需要校驗的數據看成以16位為單位的數子組成，依次進行二進制反碼求和；
3、把得到的結果存入校驗和字段中
在接收數據時，計算數據包的檢驗和相對簡單，按如下步驟：
1、把首部看成以16位為單位的數字組成，依次進行二進制反碼求和，包括校驗和字段；
2、檢查計算出的校驗和的結果是否為0；
3、如果等於0，說明被整除，校驗和正確。否則，校驗和就是錯誤的，協議棧要拋棄這個數據包。
雖然說上面四種報文的校驗和算法一樣，但是在作用范圍存在不同：IP校驗和只校驗20字節的IP報頭；而ICMP校驗和覆蓋整個報文(ICMP報頭+ICMP數據)；UDP和TCP校驗和不僅覆蓋整個報文，而且還有12個字節的IP偽首部，包括源IP地址(4字節)、目的IP地址(4字節)、協議(2字節)、TCP/UDP包長(2字節)。另外UDP、TCP數據報的長度可以為奇數字節，所以在計算校驗和時需要在最后增加填充字節0(填充字節只是為了計算校驗和，可以不被傳送)。
在UDO傳輸協議中，校驗和是可選的，當校驗和字段為0時，表明該UDP報文未使用校驗和，接收方就不需要校驗和檢查了！那如果UDP校驗和的計算結果是0時怎么辦？書上有一句話：“如果校驗和的計算結果為0，則存入的值為全1(65535)，這在二進制反碼計算中是等效的”
那么校驗和到底怎么計算了？
1、什么是二進制反碼求和
對一個無符號的數，先求其反碼，然后從低位到高位，按位相加，有益處則向高位進1(和一般的二進制法則一樣),若最高位有進位，則向最低位進1.
首先這里的反反碼好像和以前學的有符號反碼不一樣，這里不分正負數，直接每個為都取反。
上面加粗的那句話和我們平時的加法法則不一樣，最高位有進位，則向最低位進1。確實有些疑惑，為什么要這樣呢？自習分析一下，上面的這種操作，使得在發送加法進位溢出時，溢出值並不是10000，而是1111.也即是當相加結果滿1111時溢出，這樣也可以說明為什么0000和1111都表示0了。
下面是兩種二進制反碼求和的運算：
原碼加法運算：3(0011)+5(0101)=8(1000)
8(1000)+9(1001)=1(0001)
反碼加法運算：3(1100)+5(1010)=8(0111)
8(0111)+9(0110)=2(1101)
從上面的例子中，當加法未發生溢出時，原碼與反碼加法運算結果一樣；當有溢出時，結果就不一樣了，原碼是滿10000溢出，而反碼是滿1111溢出，所以相差正好是1.
另外，關於二進制反碼求和運算需要說明的一點是，先取反后相加與先相加后取反，得到的結果是一樣的。
2、校驗和算法實現
代碼如下：
USHORT checksum (USHORT *buffer,int size)
{
Unsigned long cksum=0;
While (size>1)
{
Cksum +=*buffer++;
size -=sizeof(USHORT);
}
If (size)
{
Cksum +=*(UCHAR *) buffer;
}
//將32位轉換為16位
While (cksum>>16)
Cksum = (cksum>>16) + (cksum & 0xffff);
Return (USHORT) (~cksum);
}
buffer是指向需要校驗數據緩沖區的指針，size是需要檢驗數據的總長度(字節為單位)。
4-13行代碼是對數據按16bit累加求和，由於最高位的進位需要加在最低位上，所以cksum必須是32位的unsigned long型，高16bit用於保存累加過程中的進位；另外代碼10~13行是對size為奇數情況的處理。
14~16行代碼的作用是將cksum高16bit的值加到低16bit上，即把累加中最高位的進位加到最低位上。這里使用了while循環，判斷cksum高16bit是否非零，因為第16行代碼執行的時候，還是可能向cksum的高16bit進位。
有些地方是通過下面兩條代碼實現的：
Cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff);
Cksum = (cksum >> 16);
這里只進行了兩次相加，即可保證相加后cksum的高16位為0，兩種方式的效果是一樣，事實上，上面的循環也最多執行兩次！
17行代碼即對16bit數據累加的結果取反，得到二進制反碼求和的結果，然后函數返回該值。
3、為什么使用二進制反碼求和呢？
為什么要使用二進制反碼來計算校驗和呢，而不是直接使用原碼或者是補碼呢？
在谷歌上找到一篇相關的文章：
上面是原文的一部分，說明在TCP/IP校驗和中使用反碼求和的一些優點：
a、 不依賴系統是大端小端。即無論你是發送方計算機或者接收方檢查校驗和時，都不要調用htons或者ntohs，直接通過上面的算法就可以得到正確的結果。這個問題你可以自己舉個例子，用反碼求和時，交換16位數的字節順序，得到的結果相同，只是字節順序相應地也交換了；而如果使用原碼或者補碼求和，得到的結果可能就不同。
b、 計算和驗證校驗和比較簡單、快遞。