第04章 計算校驗和-1

TechnologyofNetworkProgramming網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)第04章計算校驗和程序1概述

為保證網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在IP、ICMP、IGMP、UDP和TCP等協(xié)議中都設(shè)置了校驗和項，實際中使用的校驗和算法是網(wǎng)際校驗和算法2網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)編程訓(xùn)練目的編程訓(xùn)練要求相關(guān)知識介紹程序設(shè)計分析擴展與提高提綱3網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)編程訓(xùn)練目的掌握在給定的數(shù)據(jù)報格式條件下構(gòu)造數(shù)據(jù)報并計算數(shù)據(jù)報的校驗和的方法，加深對網(wǎng)絡(luò)差錯校驗技術(shù)的理解掌握網(wǎng)際校驗和算法原理與軟件實現(xiàn)方法熟悉計算網(wǎng)際校驗和的增量式計算法4網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)編程訓(xùn)練目的編程訓(xùn)練要求相關(guān)知識介紹程序設(shè)計分析擴展與提高提綱5網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)編程訓(xùn)練要求

編寫程序，計算自定義格式數(shù)據(jù)報的網(wǎng)際校驗和：自定義的格式如下：程序要求以命令行方式運行：Checksuminputfile

outputfile其中，Checksum是程序名；inputfile是輸入文件，該文件包含數(shù)據(jù)字段的內(nèi)容；outputfile為輸出文件，該文件保存封裝完畢后的數(shù)據(jù)報

報文類型（8位，指定為0xab）長度（8位）校驗和（16位）數(shù)據(jù)字段……6網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)程序運行的參考界面

7網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)程序運行的結(jié)果輸入文件的十六進制數(shù)，報文類型：AB數(shù)據(jù)長度：08校驗和：C361實際數(shù)據(jù)：6162636465666768輸出文件的十六進制數(shù)，采用Ultraedit查看：0000000h:AB08C361

6162636465666768計算過程AB0800006162636465666768相加后得到：3C9E取反后得到：C3618網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)編程訓(xùn)練目的編程訓(xùn)練要求相關(guān)知識介紹程序設(shè)計分析擴展與提高提綱9網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)網(wǎng)際校驗和算法把檢驗和字段置0，把所有需要被校驗的數(shù)據(jù)劃分為16位一組的比特序列，然后對每16位的反碼求和，結(jié)果取反，便得到校驗和為了驗證校驗和的正確性，對所有的數(shù)據(jù)求反碼和，如果結(jié)果全1，則表示校驗結(jié)果正確

10網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)網(wǎng)際校驗和算法特性交換律和結(jié)合律

字節(jié)順序獨立并行計算可以提高校驗和計算速度的技術(shù)延遲進位循環(huán)展開數(shù)據(jù)讀入與校驗合二為一增量式更新11網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)編程訓(xùn)練目的編程訓(xùn)練要求相關(guān)知識介紹程序設(shè)計分析擴展與提高提綱12網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)核心程序設(shè)計思路及實現(xiàn)讀入數(shù)據(jù)文件并構(gòu)造數(shù)據(jù)報創(chuàng)建輸入流，直接使用2進制的方式打開輸入文件構(gòu)造數(shù)據(jù)報緩沖區(qū)，給數(shù)據(jù)報賦值ifstream

fInfile; //創(chuàng)建輸入文件流fInfile.open(argv[1],ios::in|ios::binary);//打開指定的輸入文件/*定義數(shù)據(jù)報緩沖區(qū)，緩沖區(qū)大小為4+wLen，其中4為數(shù)據(jù)報類型字段、長度字段及校驗和字段的長度和，wLen為數(shù)據(jù)字段長度*/unsignedchar*pBuf=newunsignedchar[4+wLen]; pBuf[0]=unsignedchar(0xab);//給數(shù)據(jù)報類型字段賦值pBuf[1]=unsignedchar(wLen);//給數(shù)據(jù)報長度字段賦值*(unsignedshort*)(pBuf+2)=0;//計算校驗和之前，校驗和字段先置為0fInfile.read(pBuf+4,wLen);//根據(jù)輸入文件填充數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)字段fInfile.open(argv[1],ios::in|ios::binary);//打開指定的輸入文件//計算校驗和并把結(jié)果填入到數(shù)據(jù)報的校驗和字段*(unsignedshort*)(pBuf+2)=checksum_calculating((unsigned

short*)pBuf,4+wLen);13網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)核心程序設(shè)計思路及實現(xiàn)（續(xù)）計算校驗和延遲進位法算法思想是：將進位累加的過程延遲到整個累加循環(huán)結(jié)束之后進行，從而提高計算速度實現(xiàn)：在32位的計算機上，把需要校驗的數(shù)據(jù)按16位一組進行累加，結(jié)果存放在32位的累加器中，這樣溢出位就保存在高16位上。全部累加結(jié)束后再把32位累加器中高16位累加到低16位上，那么低16位值的反碼即為最終的校驗和14網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)核心程序設(shè)計思路及實現(xiàn)（續(xù)）unsignedshortchecksum_calculating(unsigned

short*pBuffer,int

nSize){ unsignedlongdwCksum=0; //32位累加和

while(nSize>1)//以兩字節(jié)為單位反復(fù)累加 {

dwCksum+=*pBuffer++;//每次加2字節(jié)

nSize-=sizeof(unsignedshort); } if(nSize)//如果總字節(jié)數(shù)為奇數(shù)則加上最后一個字節(jié) {

dwCksum+=*(unsignedchar*)pBuffer; } //將32位累加和的高16位與低16位第一次相加

dwCksum=(dwCksum>>16)+(dwCksum&0xffff); //將上一步可能產(chǎn)生的高16位進位再次與低16位累加

dwCksum+=(dwCksum>>16); //返回16位校驗和

return(unsignedshort)(~dwCksum);}15網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)核心程序設(shè)計思路及實現(xiàn)（續(xù)）輸出完整數(shù)據(jù)報創(chuàng)建輸出流，使用2進制的方式打開輸出文件通過write()函數(shù)將存儲在緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)報一次性寫入到輸出文件

fstream

fOutfile; //創(chuàng)建輸出文件流//以2進制方式打開輸出文件fOutfile.open(argv[2],ios::in|ios::out|ios::binary|ios::trunc);//將pBuf中的數(shù)據(jù)報寫入輸出文件fOutfile.write((char*)pBuf,4+wLen);16網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)編程訓(xùn)練目的編程訓(xùn)練要求相關(guān)知識介紹程序設(shè)計分析擴展與提高提綱17網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)擴展與提高HC ——修改前的頭部校驗和C ——修改前的反碼和HC' ——修改后的頭部校驗和C' ——修改后的反碼和m ——修改前的16位數(shù)值m' ——修改后的16位數(shù)值增量式更新法C'=C+(-m)+m'=C+(m'-