IP数据报检验和计算

在进行计算之前先补充一下基础知识。

一、原码，反码和补码

原码

原码是计算机机器数中最简单的一种形式，数值位就是真值的绝对值，符号位位“0”时表示正数，符号位为“1”时表示负数，原码又称带符号的绝对值。为了方便整数和小数区别，整数的符号位与数值位之间用“，”隔开，小数的符号位与数值位之间用“.”隔开。
举例： 以8位机器数为例，整数的“+0”原码为0,0000000；整数的“-0”原码为1,0000000;小数的“+0”原码为0.0000000，小数的“-0”原码为1.0000000

反码

正数的反码就等于原码，负数的反码相当于除了符号位之外，其他位取反。
举例： 整数的“+0”反码为0,0000000；整数的“-0”原码为1,1111111;小数的“+0”原码为0.0000000，小数的“-0”原码为1.1111111

补码

正整数的补码是其二进制表示，与原码相同；
负整数的补码为反码加1；
举例： +1的补码为0，0000001；
-1的补码为1，111 1111

二、IP数据报中，首部检验和计算方法

这个字段用来检验数据报的首部，不包括数据部分。数据报每经过一个路由器，路由器都要重新计算首部检验和。不检验数据部分可以减小计算量。
计算方法： 先把IP数据报首部化为许多16位的序列，并把检验和字段置零。用反码运算把所有16字相加后，将得到的和的反码写入检验和字段。接收方收到数据后，将首部的所有16位子序列再使用反码算术符相加一次，将得到的和取反码。如果首部未发生任何变化，那么这个和肯定为0。否则认为出差错，并将此数据报丢弃。

反码相加：从低位向高位计算，0 0 得0 ，0 1 得1 ，1 1 得0 进1，如果最高位相加后产生进位，最后得到的结果加1。

例题：设IP数据报使用固定首部，其个字段的数值如图。计算下列IP数据报首部的检验和，各字段的数值如图

4 5 0 —>01000101 00000000
28 —>00000000 00011100
1 —>00000000 00000001
00 —>00000000 00000000
4 17 —>00000100 00010001
10.12.14.5 —>00001010 00001100 00001100 00000110
12.6.7.9 —> 00001110 00000101 0000111 00001001
反码运算：
01110100 01001110
取反，得到检验和字段：
10001011 10110001

使用16进制算法（每16位二进制数字，转换为4个十六进制数字表示）
4 5 0 —>4500
28 ---->001C
1 --------->0001
0 0 —>0000
4 17 ---->0411
10.12.14.5 —> 0A0C 0E05
12.6.7.9 -->0C06 0709
加法结果：744E
反码：8BB1