1. TCP校验和

add: 2021-08-09

1.1. 检验和目的

目的是为了发现TCP首部和数据在发送端到接收端之间发生的任何改动。如果接收方检测到检验和有差错，则TCP段会被直接丢弃。

TCP在计算检验和时，要加上一个12字节的伪首部。

伪首部共有12字节，包含IP首部的一些字段，有如下信息：32位源IP地址、32位目的IP地址、8位保留字节(置0)、8位传输层协议号(TCP是6，UDP是17)、16位TCP报文长度(TCP首部+数据)。

伪首部是为了增加TCP校验和的检错能力：通过伪首部的目的IP地址来检查TCP报文是否收错了、通过伪首部的传输层协议号来检查传输层协议是否选对了。

TCP首部校验和计算三部分：TCP首部+TCP数据+TCP伪首部。

发送端：
- 首先，把伪首部、TCP报头、TCP数据分为16位的字，如果总长度为奇数个字节，则在最后增添一个位都为0的字节。
- 把TCP报头中的校验和字段置为0。
- 其次，用反码相加法（对每16bit进行二进制反码求和）累加所有的16位字（进位也要累加，进位则将高位叠加到低位）。
- 最后，将上述结果作为TCP的校验和，存在检验和字段中。
接收端：
- 将所有原码相加，高位叠加到低位，如计算结果的16位中每一位都为1，则正确，否则说明发生错误。

发送方:
- 将校验和字段置为0,然后将IP包头按16比特分成多个单元，如包头长度不是16比特的倍数，则用0比特填充到16比特的倍数；
- 对各个单元采用反码加法运算(即高位溢出位会加到低位,通常的补码运算是直接丢掉溢出的高位),将得到的和的反码填入校验和字段；
- 发送数据包。
接收方:
- 将IP包头按16比特分成多个单元，如包头长度不是16比特的倍数，则用0比特填充到16比特的倍数；
- 对各个单元采用反码加法运算，检查得到的和是否符合是全1(有的实现可能对得到的和会取反码，然后判断最终值是不是全0)；
- 如果是全1则进行下步处理,否则意味着包已变化从而丢弃之。需要强调的是反码和是采用高位溢出加到低位的，如3比特的反码和运算：100b+101b=010b(因为100b+101b=1001b,高位溢出1，其应该加到低位，即001b+1b(高位溢出位)=010b)。

校验和反码求和过程

以4bit 为例

发送端计算：
- 数据： 1000 0100 校验和 0000
- 则反码：0111 1011 1111
- 叠加： 0111+1011+1111 = 0010 0001 高于4bit的，叠加到低4位 0001 + 0010 = 0011 即为校验和
接收端计算：
- 数据： 1000 0100 检验和 0011
- 反码： 0111 1011 1100
- 叠加： 0111 + 1011 +1100 = 0001 1110 叠加为4bit为1111. 全为1，则正确

基本过程和TCP检验和相同，不同的是UDP的伪首部中8位传输层协议号是17而TCP是6。如下图所示

IP首部中的检验和只覆盖IP的首部，不覆盖IP数据报中的任何数据

本文摘自: TCP检验和