首先,我们计算如图B-1所示的部分和。我们把每一列相加,如果有进位,就加到下一列。注意以下几点:
1-->16
1 1-->15
* 1-->14
* 1-->13
* * 1 1-->12
* * * 1-->11
* * * * 1-->10
* * * * * 1 1-->9
* * * * * * * 1 1-->7
* * * * * * * * * 1-->6
* * * * * * * * * 1-->5
* * * * * * * * * 1-->4
* * * * * * * * * * 1-->3
* * * * * * * * * * * * 1 1-->2
* * * * * * * * * * * * 1-->第1的进位,以上同义(右起为第一列)
1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0
0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1
1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1
0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0
0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1
0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 部分和
1 -->第15列的进位
1 -->第16列的进位
1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 和
0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 校验和
图B-1 二进制记法的部分和
1,当我们加第1列(最右边一列)的时候,我们得到8。在二进制中,数8是1000。我们保留最右边的0,把其余的位进到第2列,第3列和第4列。
2,当我们加第2列时,我们计入从第1列来的进位。结果是7,它是二进制的0111。我们保留第一个位(最右边的),把其余011进位给第3列、第4列和第5列。
3,对每一列重复以上过程。
4,当我们加完最后一列时,我们有两个1没有列可以进行进位。这两个1在下一个步骤中应与部分和(Partial sum)相加。
B.1.2和
如果最后一列没有进位,那么部分和就是和。但是,如果还有额外的列(在本例中,有一个具有两行的列),那么就要把它加到部分和中,以便得出和。下图给出了这样的计算,我们得出了和。
1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 部分和
1 0 -->第15,16列的进位
1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 和
0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 校验和
图B-2 二进制记法的和与校验和
B.1.2校验和
在计算出和以后,我们把每一个位求反码,得出检验和。图B-2也给出了检验和。二进制计算方法其实可以转换为十进制计算,原理相同。
算法的实现:
首先,查看了Linux 2.6内核中的校验算法,使用汇编语言编写的,显然效率要高些。代码如下:
unsigned short ip_fast_csum(unsigned char * iph,
unsigned int ihl)
{
unsigned int sum;
__asm__ __volatile__(
"movl (%1), %0 ;\n"
"subl $4, %2 ;\n"
"jbe 2f ;\n"
"addl 4(%1), %0 ;\n"
"adcl 8(%1), %0 ;\n"
"adcl 12(%1), %0 ;\n"
"1: adcl 16(%1), %0 ;\n"
"lea 4(%1), %1 ;\n"
"decl %2 ;\n"
"jne 1b ;\n"
"adcl $0, %0 ;\n"
"movl %0, %2 ;\n"
"shrl $16, %0 ;\n"
"addw %w2, %w0 ;\n"
"adcl $0, %0 ;\n"
"notl %0 ;\n"
"2: ;\n"
/* Since the input registers which are loaded with iph and ihl
are modified, we must also specify them as outputs, or gcc
will assume they contain their original values. */
: "=r" (sum), "=r" (iph), "=r" (ihl)
: "1" (iph), "2" (ihl)
: "memory");
return(sum);
}
在这个函数中,第一个参数显然就是IP数据报的首地址,所有算法几乎一样。需要注意的是第二个参数,它是直接使用IP数据报头信息中的首部长度字段,不需要进行转换,因此,速度又快了(高手就是考虑的周到)。使用方法会在下面的例子代码中给出。
第二种算法就非常普通了,是用C语言编写的。我看了许多实现网络协议栈的代码,这个算法是最常用的了,即使变化,也无非是先取反后取和之类的。考虑其原因,估计还是C语言的移植性更好吧。下面是该函数的实现:
unsigned short checksum(unsigned short *buf,int nword)
{
unsigned long sum;
for(sum=0;nword>0;nword--)
{
sum += *buf++;
sum = (sum>>16) + (sum&0xffff);
}
return ~sum;
}
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