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。
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