如何计算TCP校验和

Question

我正在编写一个内核模块，使用Netfilter钩子修改TCP头信息，并在发送之前重新计算校验和。
我还在接收端编辑头部，因此也需要在那里重新计算校验和。

在网上搜索时，我发现有些人说我可以简单地将其设置为0，它就会自动计算。但显然这种方法行不通。
我也找到了这个函数

tcp_v4_send_check(struct sock *sk, struct sk_buff *skb);

虽然没有人解释这个如何使用，以及我是否可以在接收/发送时实际使用它。
我的尝试是将校验和设置为0，然后调用此函数，传递我拥有的skb和skb->sk，但仍然没有效果。
因此，请问有什么直接的方法来计算TCP数据报的校验和？

- Fingolfin

---

你到底把什么设置为了0，你期望在哪里找到校验和？看代码，你应该将tcp_hdr(skb)->check设置为0，然后调用函数，此后新的校验和应该在其中。 - BjoernD

这正是我所做的，但当我加载模块时，所有TCP连接都无法工作。 - Fingolfin

你可能应该在问题中添加 C 标签。顺便看一下 http://www.winpcap.org/pipermail/winpcap-users/2007-July/001984.html。 - Jite

有一整个RFC专门讲述这个问题，并提供了C代码。去查一下吧。 - user207421

@EJP：感谢RFC :) 或许我的问题有些令人困惑；五年前我并不想自己编写代码，我想使用内核所使用的任何东西（因为我为什么要自己编写呢？），但是在获取问题中引用的函数发送正确的校验和方面遇到了困难。 - Fingolfin

Answer 1

重新计算校验和时，最好计算增量校验和——根据你修改的字段修改现有的校验和，而不是读取整个数据包。这必须在更改数据包时完成，当你知道旧值和新值时。

基本思路是 `tcp->check +=（new_val - old_val）`。由于以下原因，它比这更复杂：

1. `old_val` 和 `new_val` 需要是对齐在 2 字节上的 16 位值（例如更改端口号）。 2. 校验和使用补码算术，因此需要进行进位反馈。这基本上意味着，如果 `tcp->check + new_val - old_val` 是负数，则需要从结果中减去 1。

- ugoren

---

这是正确的做法。它更快，且数据损坏的风险更小。重新计算校验和可能会掩盖已经发生在数据中的任何损坏。 - kasperd

Answer 2

@ugoren的回答不够精确。根据RFC1624 https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc1624，有时会产生-0（0xFFFF），这是不允许的。

正确计算校验和的方法应该是：new_tcp_check = ~(~old_tcp_check + ~old_val + new_val)

- dajidan

---

@ugoren的答案是正确的，但只使用您的公式似乎更简单。 - Daniel

难道说 old_checksum + old_val + ~new_val 不更简单吗？ - rassa45

Answer 3

这是一个结合了netfilter API和TCP校验和的示例（而不是IP）：

http://www.linuxvirtualserver.org/software/tcpsp/index.html

请查看名为tcpsp_core.c的文件。

    th->check = 0;
    th->check = csum_tcpudp_magic(iph->saddr, iph->daddr,
                                  datalen, iph->protocol,
                                  csum_partial((char *)th, datalen, 0));
    skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;

（注意，首先分配零，计算校验和，然后指示不需要IP校验和）。

取决于您加载的netfilter模块（有很多！），它们将在不同的层工作，例如，下面显示了在IP层工作的iptable（图像）：

http://ars.sciencedirect.com/content/image/1-s2.0-S1389128608004040-gr3.jpg

- Peter Teoh