python实现checksum校验和计算

校验和概念

• 差错控制编码是为了检查传输中的错误
• 下面将一个报文的数据部分称为d，报文的冗余部分称为r
• 发送方根据约定好的差错控制编码关系（关系指出dr之间的关系）和d生成出r；接收方收到报文后取出d和r，判断是否dr符合约定好的关系
  • 如果不符合关系，说明报文传输过程中出错；否则可以认为没错（不考虑残存错误的可能）
• 校验和checksum就是约定好的差错控制编码关系中的一种，类似还有奇偶校验，CRC循环冗余
  • 校验和适合软件方式实现，计算速度快，接收方检验的效率也高，CRC和奇偶校验适合硬件实现

---

发送方校验和计算思路

1.计算和

• 如果d字节数为奇数，末尾加上一个全0字节，使其为偶数
• 将d以两字节单位拆分；比如8字节的数据，那么可以拆成4组，每组两字节
• 每组内部，将两个一字节的二进制表示拼接起来
• 将每组的二进制表示相加，得到整个报文d部分的和（结果应为两字节长度）
  • 如果相加过程中最高位出现了一位进位导致溢出，将进位加在最低位上，此操作称为回卷

2.将和取反，即可得到校验码

---

示例：UDP计算校验和

• UDP报文的冗余部分d指的是校验和字段，数据部分d是整个报文除了校验和的字段
  • 之所以把伪头部字段放进d的范围，是为了可以顺带检查伪头部里面的字段是否出错

发送方计算校验和

1.发送方将数据部分d以两字节为单位划分，求和，遇到最高位进位时进行回卷

• 其中，计算校验和的时候，校验和字段是当作全0去计算的

2.算出和之后取反，将取反后的内容放入校验和字段

• 此时数据部分d的二进制表示+冗余部分r的二进制表示=二进制全1

接收方验证

1.将收到的报文的d和r取出，验证dr之和是否等于二进制全1

• r就是校验和字段，d就是除了整个数据包除了校验和的字段
• 其实不用特意取出，直接计算伪头部和UDP数据报之和即可，因为数据报部分本身就包含了校验和字段呀

---

python模拟checksum校验和计算

实现代码

# @Time : 2022/12/22 23:07
# @Author : tangxibomb
# @File : simulate checksum.py

def calculate(a,b):#返回回卷后的两十六进制之和的字符串表示
    res=eval(a)+eval(b)
    if res>=0xffff:#回卷
        res=1+eval("0x"+hex(res)[-4:])
    return str(hex(res))

def get0x(a,b):#返回两字符拼接出来的十六进制的字符串表示
    a=hex(ord(a))
    if  a!='\a':
        a+=hex(ord(b))[2:]
    else:#特判是不是字符串长度是否奇数
        a+="0000"
    return a
fd=open('./infile.txt',"r")
words="Hello world."
# words=fd.read()
print("读入的字符串为"+words)
if len(words)&1:#如果字符串长度是奇数，添加一个特殊的字符作为标记
    words=words+'\a'
sum="0"
for idx in range(0,len(words),2):#每两位计算
    tmp=get0x(words[idx],words[idx+1])
    sum=calculate(sum,tmp)
    #print(tmp,sum)

print("该字符串的校验和为"+hex(0xffff-eval(sum)))