结合抓包实例分析校验和的计算

引言：在数据校验中经常提到校验和的概念，什么是校验和？校验和是如何计算的？本文将结合数据包分析软件，详细说明校验和的计算过程，使校验和更容易理解。

什么是校验和

校验和也叫检查和，它（Checksum）是Internet协议常用的检验方式。如 TCP、UDP、IP、ICMP等协议都使用校验和进行差错检测。

校验和的计算机方法是：发送方将要发送的数据信息看成一个k比特的二进制数序列，然后对k比特的二进制数进行1的补码和，累加的结果再取反就得到校验和，再将数据信息和校验和一起发送到接收方。

同样，接收方对收到的所有k比特的二进制（包括校验和）进行1的补码和运算。如果累加结果中有任何比特是0，表明传输有差错。

以上对校验和的解释理解起来较困难，其他资料也没有更详尽的解释，因此对校验和的认识一直比较模糊。但是在分析数据包的过程中，发现结合数据包分析实例再加以验算，校验和的计算就不难理解了，下面就结合数据包分析来进行校验和的计算。

图 1 校验和

校验和的计算过程

首先从图1的数据包，可以看出IP协议、UDP协议都有校验和，这里IP数据包的校验和为0x9EDE，其中0x表示是16进制，9EDE是IP报头的校验和。

IP报头数据是多少呢？选中“IP－因特网协议”，则在16进制视图中就显示出IP报头部分数据，其中校验和9EDE也在其中，计算校验和过程如下：

在上面校验和计算方法中提到的“k比特的二进制数序列”就是图1中45 00 01 72 64 F9 00 00 04 11 9E DE C0 A8 01 01 EF FF FF FA，只不过这里采用十六进制的表示。

接着对k比特的二进制数进行1的补码和。“1的补码和”运算就是带循环进位的加法，最高位如进位，则进到最低位。当然可以将这些数据转成二进制进行计算，但比较麻烦，在这里直接用16进制进行计算。

注意：发送方不仅仅发送报头数据，而且连同校验和一起发送，所以在计算校验和时要先把校验和去掉，即把9E DE置0，这样就成为了求 45 00 01 72 64 F9 00 00 04 11 00 00 C0 A8 01 01 EF FF FF FA的和。

Sum=0x4500+0x0172+0x64f9+0x0000+0x0411+0x0000+0xc0a8+0x0101+0xefff+0xfffa=0x3611e(超出16位，这时就需要“进行1的补码和”，即将高位0x3 与低位 0x611e相加 )，Sum=0x3+611e=0x6121。

接下来我们对计算的和取反，即得校验和，取反时需要转成二进制计算：

0x6121=b0110 0001 0010 0001

取反得b1001 1110 1101 1110=0x9EDE

即IP协议报头的校验和为0x9EDE, 再将数据信息和校验和一起发送到接收方。

接收方接收到45 00 01 72 64 F9 00 00 04 11 9E DE C0 A8 01 01 EF FF FF FA同样进行1的补码和计算：

Sum=0x4500+0x0172+0x64f9+0x0000+0x0411+0x9eed+0xc0a8+0x0101+0xefff+0xfffa=0x4000b，Sum=0x4+0xb=0xf=b1111

累加结果每一位都为1，没有任何比特的“0”出现，表明传输没有错误。

结合数据包分析，根据分析软件中显示的报头数据、校验和结果，动手验算后校验和就较容易理解了。