为何校验和不一致

为何校验和不一致导致通信报错

RFC 1624 主要规定了如何对互联网校验和（Internet Checksum）进行增量更新（Incremental Update）。

简单来说，这份文档提供了一个数学公式和计算方法，允许你在修改数据包的某个字段（例如 IP 头的TTL字段或TCP/UDP的端口号）后，通过直接计算变化量来快速更新校验和，而无需重新计算整个数据包内容。

📝 核心内容与背景

RFC 1624 的发布主要是为了修正并更新其前一个版本 RFC 1141 中的一个边界情况错误。

• 修正的问题：RFC 1141 提供的方法在特定情况下（即计算结果本应为 +0 0x0000）时，会错误地得出 -0 0xFFFF 的结果。虽然这在某些校验和验证方式下可以接受，但并非在所有场景下都正确。

• 提供的公式：RFC 1624 给出了一个更精确、更健壮的公式来解决这个问题。

假设你要修改一个16位的字段，从旧值 m 变为新值 m'，原始的校验和为 HC，那么新的校验和 HC' 可以通过以下任一公式计算：

• 方法一（标准公式）:

  text

  HC' = ~(~HC + ~m + m')

  这个公式通过 ~HC 恢复出旧的累加和（C），更新后再取反得到新的校验和。

• 方法二（优化公式）:

  text

  HC' = HC - ~m - m'

  这是一个算术运算的等价形式，在某些架构上计算可能更高效。

💡 主要应用场景

这个增量更新技术主要应用于网络设备（如路由器、NAT网关）处理数据包的过程中，用于快速修改以下字段：

• TTL（生存时间）：IP数据包每经过一跳路由器，TTL值就减1。

• IP分片：修改分片相关的偏移量字段。

• NAT（网络地址转换）：修改源/目的IP地址或端口号。

• 源路由选项：更新记录路由的地址。

🔧 实际使用示例

假设你在一个NAT设备上，同时修改了TCP报文的目的IP和目的端口：

1. 原目的IP 192.168.1.1 -> 新目的IP 10.0.0.1

2. 原目的端口 5000 -> 新目的端口 80

3. 原TCP校验和 0x1234

使用RFC 1624的方法，你只需要将32位的IP地址拆分为两个16位的值，然后应用公式即可快速计算出新的校验和，而无需扫描和计算整个TCP数据段，极大地提高了处理性能。

📌 总结

• 全称：Computation of the Internet Checksum via Incremental Update。

• 目的：通过增量计算高效地更新校验和，避免全量重算。

• 关键意义：修正了RFC 1141在边界条件下的计算错误，是网络协议栈实现中一个重要的优化基础。

如果你需要在自己的代码中实现这个算法，建议优先参考RFC 1624文档正文中的公式和示例。

简单来说，RFC 1624 修正了 RFC 1141 的一个边界问题。Linux 内核的软件校验和计算很早就采用了这个正确的标准，因此你不用担心软件层面的问题。但对于硬件卸载功能，情况会有所不同。

如何确认你的硬件驱动遵循哪种标准？

你可以使用 ethtool 工具来查看网卡驱动支持的硬件卸载功能，这能间接反映出其行为。

 

观察维度	具体操作/命令	看到什么可以确认遵循 RFC 1624	看到什么可能表示遵循 RFC 1141 或存在兼容问题
内核软件算法	查看内核源码注释	在 net/core/ 等目录下能看到代码注释中明确提及 RFC 1624。内核的软件实现是 RFC 1624 标准。	在 2.4.x 等极早期内核版本中可能使用旧标准，但现代所有内核都遵循 RFC 1624。
硬件卸载能力	运行 ethtool -k <接口名>	看到 tx-checksum-ip-generic: on 或 tx-checksumming: on。这代表硬件能处理各种协议的通用校验和，理论上会按 RFC 1624 的标准实现。	仅开启 tx-checksum-ipv4 和 tx-checksum-ipv6，而没有开启 generic 选项。
硬件实际表现	分析驱动源码或已知问题	驱动源码中会明确处理校验和为 0x0000 的情况。例如，无线网卡驱动 wil6210 的补丁就专门处理了 Windows 系统违反 RFC 1624 的问题。	收到校验和应为 0x0000 的报文时报错并丢弃。部分旧网卡驱动可能不理解 0x0000 是有效值，从而将其判定为错误。

 

AX7x

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/ethtool.h>
#include <linux/sockios.h>
#include <net/if.h>
#include <unistd.h>


int main(int argc, char **argv) {
    struct ifreq ifr;
    struct ethtool_value edata;
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sock < 0) { perror("socket"); return 1; }

    strncpy(ifr.ifr_name, argv[1], IFNAMSIZ);
    edata.cmd = ETHTOOL_GTXCSUM;   // 获取 tx checksum 状态
    ifr.ifr_data = (caddr_t)&edata;

    if (ioctl(sock, SIOCETHTOOL, &ifr) == 0) {
        printf("tx-checksumming: %s\n", edata.data ? "on" : "off");
    } else {
        perror("ioctl");
    }
    close(sock);
    return 0;
}

 

 

执行上述函数打印如下：

root@am335x-evm:~# ./uuu eth1
tx-checksumming: on
root@am335x-evm:~#

 

为什么这里没有 tx-checksumming 的配置？
DM9000 网卡特性
DM9000 是一款较早期的 10/100M 以太网控制器（常见于嵌入式平台如 AM335x），其硬件能力较为基础，通常不支持硬件校验和卸载（checksum offload）。因此，即使你运行 ethtool -k eth1，输出中 tx-checksumming 也会显示为 off（不可用）。既然硬件本身不支持，内核驱动也就不会在 sysfs 中创建相关控制文件。

/sys/class/net/eth1/ 中缺少 features 文件
你之前列出的 /sys/class/net/eth1 目录中没有 features 文件，这也佐证了该网卡驱动未实现向 sysfs 导出 offload 特性的功能（可能由于内核配置或驱动自身限制）。

硬件卸载状态的典型暴露方式
对于支持 offload 的网卡，其状态通常通过 /sys/class/net/<iface>/features（位掩码）或通过 ethtool 的 -k 选项展示。DM9000 不支持，因此这些接口不会出现或始终返回 off。

 

TM741

root@am62xx-evm:~# ethtool -k eth1
Features for eth1:
rx-checksumming: on
tx-checksumming: on
        tx-checksum-ipv4: off [fixed]
        tx-checksum-ip-generic: on
        tx-checksum-ipv6: off [fixed]
        tx-checksum-fcoe-crc: off [fixed]
        tx-checksum-sctp: off [fixed]
scatter-gather: on
        tx-scatter-gather: on
        tx-scatter-gather-fraglist: off [fixed]
tcp-segmentation-offload: off
        tx-tcp-segmentation: off [fixed]
        tx-tcp-ecn-segmentation: off [fixed]
        tx-tcp-mangleid-segmentation: off [fixed]
        tx-tcp6-segmentation: off [fixed]
generic-segmentation-offload: on
generic-receive-offload: on
large-receive-offload: off [fixed]
rx-vlan-offload: off [fixed]
tx-vlan-offload: off [fixed]
ntuple-filters: off [fixed]
receive-hashing: off [fixed]
highdma: off [fixed]
rx-vlan-filter: on [fixed]
vlan-challenged: off [fixed]
tx-gso-robust: off [fixed]
tx-fcoe-segmentation: off [fixed]
tx-gre-segmentation: off [fixed]
tx-gre-csum-segmentation: off [fixed]
tx-ipxip4-segmentation: off [fixed]
tx-ipxip6-segmentation: off [fixed]
tx-udp_tnl-segmentation: off [fixed]
tx-udp_tnl-csum-segmentation: off [fixed]
tx-gso-partial: off [fixed]
tx-tunnel-remcsum-segmentation: off [fixed]
tx-sctp-segmentation: off [fixed]
tx-esp-segmentation: off [fixed]
tx-udp-segmentation: off [fixed]
tx-gso-list: off [fixed]
tx-nocache-copy: off
loopback: off [fixed]
rx-fcs: off [fixed]
rx-all: off [fixed]
tx-vlan-stag-hw-insert: off [fixed]
rx-vlan-stag-hw-parse: off [fixed]
rx-vlan-stag-filter: off [fixed]
l2-fwd-offload: off [fixed]
hw-tc-offload: on
esp-hw-offload: off [fixed]
esp-tx-csum-hw-offload: off [fixed]
rx-udp_tunnel-port-offload: off [fixed]
tls-hw-tx-offload: off [fixed]
tls-hw-rx-offload: off [fixed]
rx-gro-hw: off [fixed]
tls-hw-record: off [fixed]
rx-gro-list: off
macsec-hw-offload: off [fixed]
rx-udp-gro-forwarding: off
hsr-tag-ins-offload: off [fixed]
hsr-tag-rm-offload: off [fixed]
hsr-fwd-offload: off [fixed]
hsr-dup-offload: off [fixed]

 

 

TM753

root@am571x-evm:~# ethtool -k eth1
Features for eth1:
Cannot get device udp-fragmentation-offload settings: Operation not supported
rx-checksumming: off [fixed]
tx-checksumming: off
        tx-checksum-ipv4: off [fixed]
        tx-checksum-ip-generic: off [fixed]
        tx-checksum-ipv6: off [fixed]
        tx-checksum-fcoe-crc: off [fixed]
        tx-checksum-sctp: off [fixed]
scatter-gather: off
        tx-scatter-gather: off [fixed]
        tx-scatter-gather-fraglist: off [fixed]
tcp-segmentation-offload: off
        tx-tcp-segmentation: off [fixed]
        tx-tcp-ecn-segmentation: off [fixed]
        tx-tcp-mangleid-segmentation: off [fixed]
        tx-tcp6-segmentation: off [fixed]
udp-fragmentation-offload: off
generic-segmentation-offload: off [requested on]
generic-receive-offload: on
large-receive-offload: off [fixed]
rx-vlan-offload: off [fixed]
tx-vlan-offload: off [fixed]
ntuple-filters: off [fixed]
receive-hashing: off [fixed]
highdma: off [fixed]
rx-vlan-filter: on
vlan-challenged: off [fixed]
tx-lockless: off [fixed]
netns-local: off [fixed]
tx-gso-robust: off [fixed]
tx-fcoe-segmentation: off [fixed]
tx-gre-segmentation: off [fixed]
tx-gre-csum-segmentation: off [fixed]
tx-ipxip4-segmentation: off [fixed]
tx-ipxip6-segmentation: off [fixed]
tx-udp_tnl-segmentation: off [fixed]
tx-udp_tnl-csum-segmentation: off [fixed]
tx-gso-partial: off [fixed]
tx-tunnel-remcsum-segmentation: off [fixed]
tx-sctp-segmentation: off [fixed]
tx-esp-segmentation: off [fixed]
tx-udp-segmentation: off [fixed]
tx-gso-list: off [fixed]
fcoe-mtu: off [fixed]
tx-nocache-copy: off
loopback: off [fixed]
rx-fcs: off [fixed]
rx-all: off [fixed]
tx-vlan-stag-hw-insert: off [fixed]
rx-vlan-stag-hw-parse: off [fixed]
rx-vlan-stag-filter: off [fixed]
l2-fwd-offload: off [fixed]
hw-tc-offload: on [fixed]
esp-hw-offload: off [fixed]
esp-tx-csum-hw-offload: off [fixed]
rx-udp_tunnel-port-offload: off [fixed]
tls-hw-tx-offload: off [fixed]
tls-hw-rx-offload: off [fixed]
rx-gro-hw: off [fixed]
tls-hw-record: off [fixed]
rx-gro-list: off
macsec-hw-offload: off [fixed]
rx-udp-gro-forwarding: off
hsr-tag-ins-offload: off [fixed]
hsr-tag-rm-offload: off [fixed]
hsr-fwd-offload: off [fixed]
hsr-dup-offload: off [fixed]
root@am571x-evm:~# uname -a
Linux am571x-evm 6.1.119-rt45-00004-gcc4dcbbb0644-dirty #1 PREEMPT_RT Thu Dec 25 17:09:41 CST 2025 armv7l GNU/Linux
root@am571x-evm:~#

TP2000

invt@invt:~$ ethtool -k eth0
Features for eth0:
rx-checksumming: on
tx-checksumming: on
        tx-checksum-ipv4: off [fixed]
        tx-checksum-ip-generic: on
        tx-checksum-ipv6: off [fixed]
        tx-checksum-fcoe-crc: off [fixed]
        tx-checksum-sctp: on
scatter-gather: on
        tx-scatter-gather: on
        tx-scatter-gather-fraglist: off [fixed]
tcp-segmentation-offload: on
        tx-tcp-segmentation: on
        tx-tcp-ecn-segmentation: off [fixed]
        tx-tcp-mangleid-segmentation: off
        tx-tcp6-segmentation: on
generic-segmentation-offload: on
generic-receive-offload: on
large-receive-offload: off [fixed]
rx-vlan-offload: on
tx-vlan-offload: on
ntuple-filters: off
receive-hashing: on
highdma: on [fixed]
rx-vlan-filter: on [fixed]
vlan-challenged: off [fixed]
tx-lockless: off [fixed]
netns-local: off [fixed]
tx-gso-robust: off [fixed]
tx-fcoe-segmentation: off [fixed]
tx-gre-segmentation: on
tx-gre-csum-segmentation: on
tx-ipxip4-segmentation: on
tx-ipxip6-segmentation: on
tx-udp_tnl-segmentation: on
tx-udp_tnl-csum-segmentation: on
tx-gso-partial: on
tx-sctp-segmentation: off [fixed]
tx-esp-segmentation: off [fixed]
tx-udp-segmentation: off [fixed]
fcoe-mtu: off [fixed]
tx-nocache-copy: off
loopback: off [fixed]
rx-fcs: off [fixed]
rx-all: off
tx-vlan-stag-hw-insert: off [fixed]
rx-vlan-stag-hw-parse: off [fixed]
rx-vlan-stag-filter: off [fixed]
l2-fwd-offload: off [fixed]
hw-tc-offload: on
esp-hw-offload: off [fixed]
esp-tx-csum-hw-offload: off [fixed]
rx-udp_tunnel-port-offload: off [fixed]
tls-hw-tx-offload: off [fixed]
tls-hw-rx-offload: off [fixed]
rx-gro-hw: off [fixed]
tls-hw-record: off [fixed]
invt@invt:~$ uname -a
Linux invt 4.19.59-rt24 #61 SMP PREEMPT RT Fri Jun 6 01:26:20 UTC 2025 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
invt@invt:~$