前言：这篇文章的灵感来源于上课时老师提出的问题，正是因为老师的深入提问，我才写了这篇文章。
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什么是报头校验和？
报头校验和是网络通信中常用的一种校验方法，用来验证数据包在传输过程中是否出现错误或者损坏，通常应用于网络层协议（如IP协议）的报头中。
报头校验和计算过程
我引用一段话吧：
IP头的校验和没有采用复杂的CRC校验而是采用如下简单的计算方法：
在发送方，IP 数据报头首先被分成一串 16 位字，并将校验和字段设置为 0。使用逆算法将所有 16 位字相加后，将和的逆写入校验和字段。
接收方收到数据报后，用逆运算将报头中的所有16位字再次相加，再取和的倒数，即为接收方校验和的计算结果。
如果报头没有改变，结果必定为 0，因此数据报被保留。否则，则认为是错误。
你明白了吗？是不是很困惑？
让我解释。
0. 步骤
报头校验和的计算过程包括以下步骤：
将校验和字段的值初始化为0作为校验和累加器。将报头中每一段数据按照一定的单位（一般为16位）分组。依次将这些数据段的值累加到校验和累加器中。如果累加的结果超出了数据段所能表示的最大值，则需要进行进位运算。将最终的累加结果取反，即可得到校验和的值。
还是很困惑，对吧？让我进一步解释一下。
1. IP数据报格式
首先，我们需要了解IP数据报的格式。
如图所示，IP数据报由以上部分组成，另外还需要下面12个字段来计算报头校验和。
是的，这就是固定部分（20字节）的所有内容。
它包含了：
了解了这些，我们就可以计算出头部校验和。
2.示例
使用捕获数据包，得到以下数据：
通过抓包工具/IP数据报结构我们可以知道：
（1）版本 = 4
（2）报头长度 = 5
（3）差异化服务 = 0（0x00）
（4）总长度=60（）
（5）身份证号=0973（）
（6）标志 = 0
（7）切片偏移 = 0
（8）生存期 = 64（0x40）
（9）协议 = 1
（10）报头校验和 =
（11）源地址 = 192.168.1.24（c0 a8 01 18）
（12）目标地址 = 192.168.1.1（c0 a8 01 01）
我这里写了二进制和十六进制，并且使用十六进制进行计算。
头部校验和 = ffff-(4500+003c+03cd+0000+4001+c0a8+0118+c0a8+0101)=
头部校验和跟图片显示的一致。
是不是很简单呢？
不，接下来还有一些事情需要考虑。
3. 数据段不是单位整数倍的情况如何处理
通常情况下，报头中的数据段分为 16 位或 32 位，但在接收数据时，数据段可能不是单位的整数倍。为了处理这种情况，我们可以采取以下做法：
首先，将所有完整的数据段以单位（如16位或32位）进行累加。接下来，对于剩余的不完整的数据段，将它们视为一个字节的数据。该字节的数据被累加到校验和累加器中。4. 处理进位情况
在计算校验和的过程中，可能会发生进位运算，如果累计和的结果超出了对应数据段能够表示的最大值，就需要进行进位运算。
处理携带的方式是：
将累加和右移一位，并将进位位添加到累加和中。对累加和与进位位进行按位与运算，将进位位移到低位，继续累加。如果还有进位位，则重复上述步骤，直到没有进位位。代码实现 ed1
USHORT checksum(USHORT* buffer, int size)
{
unsigned long cksum = 0;
while(size>1)
{
cksum += *buffer++;/*
这里实质上就是
checkSum+=*pBuf;
*pBuf++；
*/
size -= sizeof(USHORT);
}
if(size)
{
cksum += *(UCHAR*)buffer;
}
/*对于接下来两行，可以写个通用的程序，这样如果产生了多于两次（三次及以上）进位时也能用，但是一般来说，进位不会超过2次
while(ckSum>>16){
cksum = (cksum>>16) + (cksum&0xffff);
}
*/
cksum = (cksum>>16) + (cksum&0xffff); //这段代码是进行16位校验和的溢出处理
cksum += (cksum>>16);
return (USHORT)(~cksum);
}ed2
修改上述代码的想法来自于老师提出的一个问题：如果将指针类型改为UCHAR会怎么样？
USHORT checksum(UCHAR* buffer, int size)
{
unsigned long cksum = 0;
while(size > 1)
{
cksum += *(USHORT*)buffer;
buffer += sizeof(USHORT);
size -= sizeof(USHORT);
}
if(size)
{
cksum += *(UCHAR*)buffer;
}
while (cksum >> 16)
{
cksum = (cksum & 0xffff) + (cksum >> 16);
}
return (USHORT)(~cksum);
}代码解释 1. if(size) cksum += *(UCHAR*);
这段代码的目的是处理IP头大小不是2的整数倍，且有剩余字节的情况。
if(size)表示如果剩余字节数不为0（即size不为0），则执行相应代码。
*(UCHAR*)的意思是将指针指向的地址强制转换成UCHAR类型的指针，也就是将指针指向的地址当做一个字节的数据。
+= *(UCHAR*)表示将转换后的UCHAR类型字节数据添加到校验和中。
为什么不用*(UCHAR*)呢？因为它是一个用来累加校验和的变量，并不代表具体的数据地址。其实存放的是校验和累加的结果。
这段代码的目的是为了处理IP头剩余少于2个字节的情况，因此需要把指向的具体地址（代表剩余的字节）作为一个字节的数据添加到校验和中。
总结一下，代码*(UCHAR*)的作用就是将指向的地址当做一个字节的数据，加入到校验和中进行处理。
为什么要强制进行类型转换呢？因为如果不做类型转换的话，我们就会多加一些不该加的东西，就会多加一个字节的内容。
2. cksum = (cksum>>16) + (cksum&);
是无符号长整数，可能会有大于16位的计算，需要处理高位溢出，此时需要右移16位，分别计算高16位和低16位，将结果相加。其中>>表示右移操作，也就是会向右移16位。
（&）用于保留低16位，&运算符为按位与运算符（&&为逻辑与），将中的低16位按位与运算，得到低16位。
一旦完成高16位和低16位的加法，如果出现进位，则需要将进位的位数加回到中间，以保证校验的正确性。这里可以用while循环来写。（如代码所示）
因此，本段代码的目的在于保证IP头校验和的正确性，处理16位校验和的溢出，使用了按位运算符>>和&，即右移和按位与。
扩展 CRC
CRC（Check）循环冗余校验是一种数据传输错误检测技术，它通过在数据帧中增加校验位来检测数据传输过程中的错误。CRC校验算法是一种基于二进制多项式除法的校验方法，可以检测出多种数据传输错误，如单比特错误、双比特错误、突发错误等，广泛应用于计算机网络、通讯、存储等领域。
它是一款流行的网络数据包分析工具，可以截取各种网络数据包并显示数据包的详细信息。可用于网络故障排除、网络安全分析、网络协议开发等。它提供了丰富的过滤功能，可以根据协议、端口、主机名、数据包内容等各种条件进行过滤，以便用户快速定位需要分析的数据包。同时，它还提供多种统计和图形分析工具，帮助用户更好地了解网络数据流量和协议行为。如果需要进行网络数据包分析，它是一个很不错的选择。