下载文档原格式
ip首部校验和计算例题摘要：1.IP 首部校验和的作用2.IP 首部校验和的计算方法3.IP 首部校验和的例题正文：一、IP 首部校验和的作用IP 首部校验和（IP Header Checksum）是用于验证IP 数据报首部是否发生错误的一种校验机制。
在网络传输过程中，数据报可能会受到干扰或损坏，IP 首部校验和可以帮助接收方检测到这些错误，从而避免错误的数据报被传输到目的地。
二、IP 首部校验和的计算方法IP 首部校验和的计算方法是基于IP 首部中的16 位字段进行循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）。
具体步骤如下：1.将IP 首部的各个16 位字段（版本、首部长度、服务类型、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间、协议、首部校验和、源IP 地址、目的IP 地址、选项）转换成二进制数。
2.将转换后的二进制数按照8 位一组划分为多个组，不足8 位的，在末尾用0 补足。
3.对每个组进行异或（XOR）操作，并将结果进行移位寄存。
4.将移位寄存器的值进行异或操作，并将结果再次进行移位寄存。
5.重复步骤3 和4，直到所有组都完成异或操作。
6.将移位寄存器的值赋值给IP 首部校验和字段。
三、IP 首部校验和的例题假设IP 首部的各个字段如下：- 版本：IPv4- 首部长度：20 字节- 服务类型：0- 总长度：64 字节- 标识：12345- 标志：DF- 片偏移：0- 生存时间：32- 协议：ICMP- 首部校验和：0- 源IP 地址：192.168.1.1- 目的IP 地址：192.168.1.2- 选项：0按照上述计算方法，可以得到IP 首部校验和的值为0x7F1A。
ip层协议字段IP层协议是实现网络数据传输的重要协议之一，它承担着将数据从源主机发送到目标主机的任务。
IP层协议的数据包包含多个字段，其中每个字段都承载着特定的信息。
下面就是IP层协议字段的详细介绍。
1.版本字段版本字段用于标识当前协议所使用的IP版本。
目前广泛使用的版本是IPv4和IPv6。
IPv4的版本号为4，而IPv6的版本号为6。
2.首部长度字段首部长度字段指示整个数据包头部长度（单位是4个字节）。
其取值通常为20，有时也会是40或者60，取决于IP首部是否包含可选字段。
3.区分服务字段区分服务（Differentiated Services，简称DSCP）字段用于标识IP包应该享受哪种类型的服务。
用于指定不同IP包的优先级，依据给定的服务质量分组来实现对网络流量的分层管理。
它的取值范围是0-63。
总长度字段指示整个数据包的长度（包括首部和数据），单位是字节。
该字段的取值范围在28到65,536之间，因为更大的数据包可能会被路由器丢弃。
5.标识字段标识字段用于标识一个数据块的唯一标识符。
它通常用于在大型网络中重新组装被分片的数据包。
标识字段的取值范围是0-65,535。
标志字段有三个比特位，分别是DF、MF和RSV。
DF表示“不分片”，MF表示“更多分片”，RSV保留。
7.片偏移字段片偏移字段指示当前数据片相对于完整数据块的偏移量，单位为8个字节。
有关IP分片的详细信息，请参见RFC 791。
8.生存时间字段生存时间（Time to Live，简称TTL）字段指定路由器的最大跳数。
在路由器转发数据包时，TTL值会递减，直到为0时，数据包将被丢弃。
TTL可以避免数据包在网络中无限循环。
TTL字段的取值通常为64，但网络管理员也可以设置它的值。
协议字段指示当前IP数据包使用的协议。
例如，协议字段的值为6表示使用TCP协议；协议字段的值为17表示使用UDP协议。
10.头部校验和字段头部校验和是一个16位的值，用于验证IP包首部是否被恶意修改或损坏。
ip校验规则
IP校验规则通常包括以下几点：
1. IP地址格式检查：确保输入的IP地址符合正确的格式，例如IPv4地址应分为四个十进制数，每个数字范围在0-255之间，用点号分隔。
IPv6地址则需要符合相应的格式。
2. IP地址范围检查：检查IP地址是否在一个有效的地址范围内。
例如，有些地址段可能被保留用于特定目的，如私有IP地址段（如10.0.0.0 - 10.255.255.255）或公共IP地址段（如192.168.0.0 - 224.0.0.0）。
3. 子网掩码检查：如果使用了子网掩码，需要确保输入的子网掩码符合正确的格式，并与其对应的IP地址匹配。
4. IP地址唯一性检查：确保同一个子网内没有重复的IP地址。
5. 排除特殊IP地址：根据需求，可以排除某些特殊IP地址，如回环地址（127.0.0.1）、默认网关地址等。
6. 负载均衡策略：如果需要实现负载均衡，可以针对不同的服务实例制定相应的策略，如根据权重、响应时间等指标来分配请求。
7. 动态转发规则：根据运行过程中的实际情况，可以动态调整转发地址。
例如，当某个服务实例出现故障时，可以及时将其从路由规则中移除，避免将请求转发到不可用的服务上。
在实际应用中，可以使用编程语言或相关库（如Java 中的``包）来实现IP校验规则的检查功能。
同时，还可以借助一些开源项目，如Spring Cloud Gateway，通过配置文件或代码实现IP校验和路由规则的制定。
ip校验规则一、IP校验规则简介IP校验规则是指用于验证IP地址格式和范围的规则，以确保网络通信的顺畅进行。
IP地址是互联网上设备之间互相通信的唯一标识，因此IP校验规则在保证网络稳定运行中起着至关重要的作用。
二、IP地址分类与表示方法1.IPV4地址IPV4地址是互联网最常用的地址类型，它采用32位二进制表示，总共分为A、B、C、D、E五类。
其中，A类地址范围为1.0.0.0至126.255.255.255，B类地址范围为128.0.0.0至191.255.255.255，C类地址范围为192.0.0.0至223.255.255.255，D类地址为组播地址，范围为224.0.0.0至239.255.255.255，E类地址为保留地址，范围为240.0.0.0至255.255.255.255。
2.IPV6地址IPV6地址是下一代互联网地址，采用128位二进制表示。
相较于IPV4，IPV6具有更多的地址空间，提高了网络安全性和隐私保护能力。
IPV6地址分为单播、组播和任播三种类型，用于不同场景的通信。
三、IP校验算法1.子网掩码子网掩码是一种用于划分IP地址的网络部分和主机部分的算法。
通过子网掩码，可以将一个大型网络划分为多个较小的子网，提高IP地址的利用率。
子网掩码通常用一个32位的二进制数表示，其中网络部分为1，主机部分为0。
2.CIDR（无类别域间路由）CIDR是一种用于表示网络地址的编码方式，它将IP地址和子网掩码合并为一个统一的表示形式。
CIDR地址格式为“IP地址/子网掩码”，如“192.168.1.0/24”。
CIDR有效地简化了网络地址的表示和计算，便于网络管理和规划。
3.网络层协议校验网络层协议校验是指对IP数据报进行校验，确保数据在传输过程中不被篡改。
主要方法有校验和算法、加密算法等。
这些算法可以检测到数据报在传输过程中的错误，保证数据完整性。
四、IP校验实例与应用1.网络诊断与故障排查通过IP校验规则，可以快速定位网络故障，如IP地址冲突、子网划分不当等问题。
校验和算法转⾃经常看计算机⽹络相关的书时，每次看到关于IP或者是UDP报头校验和时，都是⼀笑⽽过，以为相当简单的东西，不就是16bit数据的相加吗！最近在学习Ping命令的源待时，看到⾥⾯有关于校验和的算法。
⼀头雾⽔，后来查找资料，看到校验和是16bit字的⼆进制反码和。
总是觉得很奇怪，为什么会⽤反码和，⽽不是直接求和呢？或者是补码和呢？因为在计算机⾥⾯数据是以补码的形式存在啊！经过看书查资料，下⾯总结⼀些这个校验和算法具体是怎么实现的。
⾸先，IP、ICMP、UDP和TCP报⽂头都有检验和字段，⼤⼩都是16bit，算法基本上也是⼀样的。
在发送数据时，为了计算数据包的检验和。
应该按如下步骤：1、把校验和字段设置为0；2、把需要校验的数据看成以16位为单位的数⼦组成，依次进⾏⼆进制反码求和；3、把得到的结果存⼊校验和字段中在接收数据时，计算数据包的检验和相对简单，按如下步骤：1、把⾸部看成以16位为单位的数字组成，依次进⾏⼆进制反码求和，包括校验和字段；2、检查计算出的校验和的结果是否为0；3、如果等于0，说明被整除，校验和正确。
否则，校验和就是错误的，协议栈要抛弃这个数据包。
虽然说上⾯四种报⽂的校验和算法⼀样，但是在作⽤范围存在不同：IP校验和只校验20字节的IP报头；⽽ICMP校验和覆盖整个报⽂(ICMP报头+ICMP数据)；UDP和TCP校验和不仅覆盖整个报⽂，⽽且还有12个字节的IP伪⾸部，包括源IP地址(4字节)、⽬的IP地址(4字节)、协议(2字节)、TCP/UDP包长(2字节)。
另外UDP、TCP数据报的长度可以为奇数字节，所以在计算校验和时需要在最后增加填充字节0(填充字节只是为了计算校验和，可以不被传送)。
在UDO传输协议中，校验和是可选的，当校验和字段为0时，表明该UDP报⽂未使⽤校验和，接收⽅就不需要校验和检查了！那如果UDP 校验和的计算结果是0时怎么办？书上有⼀句话：“如果校验和的计算结果为0，则存⼊的值为全1(65535)，这在⼆进制反码计算中是等效的”那么校验和到底怎么计算了？1、什么是⼆进制反码求和对⼀个⽆符号的数，先求其反码，然后从低位到⾼位，按位相加，有益处则向⾼位进1(和⼀般的⼆进制法则⼀样),若最⾼位有进位，则向最低位进1.⾸先这⾥的反反码好像和以前学的有符号反码不⼀样，这⾥不分正负数，直接每个为都取反。
IP 首部校验和的计算zz1IP数据包的头信息格式：+-------------------------------------------------+| 版本 (4位) |+-------------------------------------------------+| 首部长度(4位) |+-------------------------------------------------+| 服务类型（TOS）8位 |+-------------------------------------------------+| 数据包总长度(16位) |+-------------------------------------------------+| 标识ID号(16位) |+-------------------------------------------------+| 标志位(3位) |+-------------------------------------------------+| 片偏移(13位) |+-------------------------------------------------+| 生存时间（TTL）(8位) |+-------------------------------------------------+| 协议类型 (8位) |+-------------------------------------------------+| 首部校验和(16位) |+-------------------------------------------------+| 源IP地址(32位) |+-------------------------------------------------+| 目的IP地址 (32位) |+-------------------------------------------------+* IP选项（若有） (32位) *+-------------------------------------------------+* 数据 *+-------------------------------------------------+这里要说的是首部校验和字段。
子网划分为了便于网络的管理、提高系统的可靠性、改进系统性能、克服简单局域网的技术条件限制、通过设置不同访问权限来增强系统的安全保障，人们采用了划分子网的办法将网络进一步划分成独立的组成部分。
现在的主机都要求支持子网编址。
不是把IP地址看成由单纯的一个网络号和一个主机号组成，而是把主机号再分成一个子网号和一个主机号。
例如，把一个B类网络地址的16位主机号分成8位子网号和8位主机号如下图所示：图3-4 子网划分这样就允许有254个子网，每个子网可以有254台主机。
对A类和B类网络，许多管理员采用自然的划分方法，即以8位为单位划分子网地址和主机号。
这样用点分十进制方法表示的IP地址就可以比较容易确定子网号。
但是，并不要求A类或B类地址的子网划分都要以字节为分界限。
子网对外部路由器来说隐藏了内部网络组织的细节。
主机除了知道IP地址以外，还需要知道IP中有多少位用于子网号，多少位用于主机号。
这是通过使用一个称为“子网掩码”的32位值来完成的。
其中值为1的位留给网络号和子网号，为0的位留给主机号。
给定IP地址和子网掩码以后，主机就可以确定IP数据包的目的是本子网中的主机、本网络中其它子网中的主机还是其它网络上的主机。
如果知道本机的IP地址，那么就知道它是否为A类、B类或C类地址（从IP地址的高位可以得知），也就知道网络号和子网号之间的分界线。
而根据子网掩码就可知道子网号与主机号之间的分界线。
子网掩码除了可以如IP地址一样用“点分十进制”方式表示外，还可以在IP地址后用一个斜线（/）后面写明子网掩码的位数的方法来表示。
如：192.168.1.25/24表示IP地址192.168.1.25的掩码为255.255.255.0。
IP报文格式IP数据报格式如下图所示，它是由IP首部与数据组成的。
IP首部长度通常为20字节。
如果含有选项字段，IP首部长度将会大于20字节，但不会超过60字节。
图3-5 IP报文格式在IP首部中各个字段的意义如下：●版本号：这个字段定义了IP的版本。
ipv4校验方法IPv4是Internet Protocol Version 4的缩写，是目前网络上广泛使用的一种网络协议。
在IPv4中，IP地址由32位二进制数表示，分为4个8位的字段，每个字段用十进制表示，范围从0到255。
IPv4校验方法是确保数据在传输过程中没有被篡改或损坏的关键步骤。
IPv4校验方法采用的是一种称为校验和的检验机制。
校验和是一种简单但有效的数据完整性检验方法。
它通过对数据包中的每个16位字进行二进制求和，并将结果取反，得到一个16位的检验和值。
发送方计算出校验和后，将其添加到IPv4头部的校验和字段中，并在数据包发送出去之前对整个数据包进行校验和计算。
接收方收到数据包后，也会对整个数据包进行校验和计算，并将计算得到的校验和与接收到的校验和进行比较。
如果两者一致，说明数据包在传输过程中没有被篡改或损坏，可以接受；如果不一致，则说明数据包可能被篡改或损坏，需要丢弃。
IPv4校验和的计算过程如下：1. 将数据包中的每个16位字进行二进制求和，得到一个32位的结果。
2. 将32位的结果分为两个16位的部分，进行二进制求和，得到一个16位的结果。
3. 将16位的结果取反，得到最终的校验和值。
通过校验和的计算，可以确保数据在传输过程中没有被篡改或损坏。
然而，校验和并不能完全避免数据的错误或丢失。
因为校验和是在传输层进行计算的，而数据的错误或丢失可能发生在更低的网络层或更高的应用层。
此外，校验和的计算也会带来一定的计算开销，降低网络的传输效率。
除了校验和，IPv4还可以使用其他一些校验方法来增强数据的完整性和可靠性。
例如，可以使用循环冗余校验（CRC）来检测数据的错误和丢失。
CRC是一种更复杂但更可靠的校验方法，它通过对数据进行多项式除法运算，得到一个余数，将余数添加到数据包中作为校验码。
接收方在接收到数据包后，也会进行CRC运算，并将计算得到的余数与发送方发送的余数进行比较。
如果两者一致，说明数据包在传输过程中没有发生错误或丢失；如果不一致，则说明数据包可能发生了错误或丢失。
IP首部校验和的计算方法:1.把校验和字段清零。
2.然后对每16位(2字节)进行二进制反码求和,反码求和的意思是先对每16位求和，再将得到的和转为反码。
接下来详细描述反码求和的步骤:看下面的代码算法：SHORT checksum(USHORT*buffer,int size){unsigned long cksum =0;while(size>1){cksum +=*buffer++;size -=sizeof(USHORT);}if(size){cksum +=*(UCHAR*)buffer;}cksum =(cksum>>16)+(cksum&0xffff);cksum +=(cksum>>16);return(USHORT)(~cksum);}参数buffer是指向16位整数的指针，刚开始指向的是IP首部的起始地址，参数size是IP首部的大小。
while循环是将IP首部的内容以16位为单元加在一起，如果没有整除(即size还有余下的不足16位的部分)，则加上余下的部分，此时的cksum就是相加后的结果，这个结果往往超出了16位，因为校验和是16位的，所以要将高16位和计算得到的cksum 再加工。
再加工第一步:cksum = (cksum>>16) + (cksum&0xffff); sum>>16是将高16位移位到低16位,sum&0xffff是取出低16位,相加得到新的cksum。
再加工第二步:cksum += (cksum>>16); 第一步相加时很可能会产生进位，因此要再次把进位移到低16位进行相加。
这样就加工好了，接下来就是取反，并强制转换为16位，这样就得到了最终的校验和。
校验和计算出来了，接下来就是该如何校验:接收方进行校验时，也是对每16位进行二进制反码求和。
接收方计算校验和时的首部与发送方计算校验和时的首部相比，多了一个发送方计算出来的校验和。
