如何计算UDP报头的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，实际上，网络通信中常用的IP报头、TCP报头和UDP报头中都有checksum，其计算方法基本一样，所以把这些检查和一般统称为Internet Checksum；本文对网络编程的初学者难度不大。 UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的传输层协议，它提供了简单、快速的数据发送服务，但不保证数据的可靠传输。UDP报头包含了四个字段，它们分别是： 1. **源端口号**：发送数据的主机的端口号码，用于标识发送数据的应用进程。 2. **目的端口号**：接收数据的主机的端口号码，同样用于标识接收数据的应用进程。 3. **报文长度**：整个UDP数据报（包括报头和数据部分）的长度，以字节为单位。 4. **报头checksum**：也称为校验和，用于检测数据在传输过程中的错误。在IPv4中，这个字段是可选的，而在IPv6中是强制要求的。 **UDP报头checksum的计算**遵循一定的规则，主要参考RFC 768和RFC 1071的定义。计算过程包括以下几个步骤： 1. **构建伪报头**：在计算UDP报头的checksum之前，需要添加一个伪报头，包含源IP地址、目的IP地址、协议类型（UDP的协议号是17）以及UDP数据报的总长度。 2. **填充0**：在UDP报头的checksum字段填充0。 3. **对齐数据**：确保(伪报头+UDP报头+DATA)的总长度是16位字的整数倍。如果不足，可以在数据末尾填充0。 4. **进行累加**：将伪报头、UDP报头和数据看作16位字，逐个相加。如果有溢出，结果加1，直到所有字都加完。 5. **求反操作**：对累加结果进行反码求和，得到的值即为checksum。在实际应用中，原码求和后取反与反码求和的结果相同，但反码求和的计算量更大，通常不采用。 以下是一个简化的示例代码片段，展示了如何计算UDP报头的checksum： ```c // 假设已经有了伪报头伪头、UDP报头和数据 uint16_t checksum1(uint16_t *buf, int len) { uint32_t sum = 0; for (int i = 0; i < len / 2; i++) { sum += buf[i]; if (sum > 0xFFFF) { sum = (sum & 0xFFFF) + (sum >> 16); } } return ~((sum & 0xFFFF) + (sum >> 16)); } // 反码求和版本 uint16_t checksum2(uint16_t *buf, int len) { uint16_t inverted_sum = 0; for (int i = 0; i < len / 2; i++) { inverted_sum += ~buf[i]; if (inverted_sum > 0xFFFF) { inverted_sum = (inverted_sum & 0xFFFF) + (inverted_sum >> 16); } } return ~inverted_sum; } ``` 在IPv4中，虽然UDP的checksum不是强制的，但为了提高数据的可靠性，通常还是建议计算并使用checksum。在IPv6中，由于更加重视安全性，checksum的使用是强制的。网络编程初学者理解这一过程有助于深入理解网络通信的底层机制，以及如何确保数据在传输过程中的完整性。