iOS 修改IPTCPUDP校验码

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mob64ca1409d8ea 2024-12-31 16:48:08

文章标签 iOS 修改IPTCPUDP校验码 IP 首部校验和 文章分类 iOS 移动开发

首部长度　占4位，可表示的最大十进制数值是15。请注意，这个字段所表示数的单位是32位字长（1个32位字长是4字节），因此，当IP的首部长度为1111时（即十进制的15），首部长度就达到60字节。当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后的填充字段加以填充。因此数据部分永远在4字节的整数倍开始，这样在实现IP协议时较为方便。首部长度限制为60字节的缺点是有时可能不够用。但这样做是希望用户尽量减少开销。最常用的首部长度就是20字节（即首部长度为0101），这时不使用任何选项。

1. 在发送数据时，为了计算数IP据报的校验和。应该按如下步骤：

校验和置为0。

（2）把首部看成以16位为单位的数字组成，依次进行二进制反码求和。

（3）把得到的结果存入校验和字段中。

在接收数据时，计算数据报的校验和相对简单，按如下步骤：

（1）把首部看成以16位为单位的数字组成，依次进行二进制反码求和，包括校验和字段。

（2）检查计算出的校验和的结果是否等于零。

（3）如果等于零，说明被整除，校验是和正确。否则，校验和就是错误的，协议栈要抛弃这个数据包

二进制反码求和：先进行二进制求和，然后对和取反。

首先，查看了Linux 2.6内核中的校验算法，使用汇编语言编写的，显然效率要高些。代码如下：

unsigned short ip_fast_csum(unsigned char * iph,
 unsigned int ihl)
 {
 unsigned int sum;

 __asm__ __volatile__(
 "movl (%1), %0 ;\n"
 "subl $4, %2 ;\n"
 "jbe 2f ;\n"
 "addl 4(%1), %0 ;\n"
 "adcl 8(%1), %0 ;\n"
 "adcl 12(%1), %0 ;\n"
 "1: adcl 16(%1), %0 ;\n"
 "lea 4(%1), %1 ;\n"
 "decl %2 ;\n"
 "jne 1b ;\n"
 "adcl $0, %0 ;\n"
 "movl %0, %2 ;\n"
 "shrl $16, %0 ;\n"
 "addw %w2, %w0 ;\n"
 "adcl $0, %0 ;\n"
 "notl %0 ;\n"
 "2: ;\n"
 /* Since the input registers which are loaded with iph and ihl
 are modified, we must also specify them as outputs, or gcc
 will assume they contain their original values. */
 : "=r" (sum), "=r" (iph), "=r" (ihl)
 : "1" (iph), "2" (ihl)
 : "memory");
 return(sum);
 }

在这个函数中，第一个参数显然就是IP数据报的首地址，所有算法几乎一样。需要注意的是第二个参数，它是直接使用IP数据报头信息中的首部长度字段，不需要进行转换，因此，速度又快了（高手就是考虑的周到）。

第二种算法就非常普通了，是用C语言编写的。我看了许多实现网络协议栈的代码，这个算法是最常用的了，即使变化，也无非是先取反后取和之类的。考虑其原因，估计还是C语言的移植性更好吧。下面是该函数的实现：

unsigned short checksum(unsigned short *buf,int nword)
 {
 unsigned long sum;

 for(sum=0;nword>0;nword--)
 sum += *buf++;
 sum = (sum>>16) + (sum&0xffff);//把高位的进位，加到低八位，其实是32位加法，这里千万不要把进位丢了！！ sum += (sum>>16);/*这里的重复计算进位是为了防止刚刚加法再一次产生进位，这里是比较巧妙的,为什么不在一次计算，经过分析11111111，假设上次有进位，导致溢出，第二次再一次累加，必然会在上一次进位的地方停住，即不会产生进位。*/

 return ~sum;
 }

验证代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
unsigned short ipCksum(unsigned short *addr,int len)
{
/*    unsigned short cksum;
    unsigned int sum=0;

    while(len>1)
    {
        sum+=*addr++;
        len-=2;
    }
    if(len==1)
        sum+=*(unsigned char*)addr;
    sum=(sum>>16)+(sum&0xffff);  //把高位的进位，加到低八位，其实是32位加法
    sum+=(sum>>16);  //add carry
    cksum=~sum;   //取反
    return (cksum);
*/

unsigned long sum;
for(sum=0;len>0;len--)
sum += *addr++;
sum = (sum>>16) + (sum&0xffff);
sum += (sum>>16);

return ~sum;



}

int main()
{
    unsigned short iph[]={0x4500,0x0028,0x01da,0x4000,0x4006,
        0x6f1b,0xc0a8,0xa401,0xc0a8,0xa488};
    unsigned short cksum;

    cksum=ipCksum(iph,10);
    printf("%X\n",cksum);
   // iph[5]=cksum;
   // cksum=ipCksum(iph,20);
   // if(cksum)
     //   printf("Checksum is incorrect!\n");
   // else
     //   printf("Checksum is correct!\n");
}

P.S. 至于为什么IP首部校验不采用循环冗余算法，有一个原因是因为当IP包在网络中传输时，其TTL字段经常会变动。考虑到这点，采用简单的叠加法，就可以避免中间路由器重新计算其校验和，而只需简单增1操作即可，提高效率。

Linux下IP数据包的描述结构体

所在头文件为/usr/src/linux/include/linux/ip.h，结构如下：

struct 
 iphdr { 

 

  #if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD) //小端模式下 

 

  __u8 ihl:4,//首部长度(4位) 

 

  version:4;//ip协议版本IPv4 

 

  #elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD) //大端模式下 

 

  __u8 version:4, 

 

  ihl:4; 

 

  #else 
 

   #error "Please fix <asm/byteorder.h>" 
 
 
 

   #endif 
 
 
 

   __u8 tos;//服务类型字段(8位) 
 
 
 

   __be16 -tot_len;//16位IP数据报总长度 
 
 
 

   __be16 -id;//16位标识字段（唯一表示主机发送的每一分数据报） 
 
 
 

   __be16 -frag_off;//(3位分段标志+13位分段偏移数) 
 
 
 

   __u8 ttl;//8位数据报生存时间 
 
 
 

   __u8 protocol;//协议字段（8位） 
 
 
 

   __be16 check;//16位首部校验和 
 
 
 

   __be32 saddr; //源IP地址 
 
 
 

   __be32 daddr; //目的IP地址 
 
 
 

   };

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <linux/if_ether.h>
#include <linux/ip.h>
#include <sys/socket.h>


#define ETH_P_LENGTH 65535
#define ETHERNET_MAX_LEN 1500
#define ETHERNET_MIN_LEN 46

unsigned short ip_fast_csum(unsigned char * iph, unsigned int ihl);
unsigned short checksum(unsigned short *buf,int nword);


//--------------------------------------------------------------------
// Main function
//
// Do all if it can do
//
//--------------------------------------------------------------------

int main(int argc,char *argv[])
{
int listenfd;
int nbyte;
char buf[ETH_P_LENGTH];
struct ethhdr *eth = NULL;
struct iphdr *ip = NULL;
short chk;

//
// Print banner
//
printf("\n\tSendArp v1.0 - scan IP and MAC\n");
printf("\tNsfocus - www.nsfocus.com\n");
printf("\tby David Zhou\n");
printf("\tDate : 2006/01/19\n\n");

if ((listenfd = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL))) < 0)
{
printf("Call socket() function error\n");
return 1;
}

for (;;)<span style="color:#FF0000;"><span style="color:#FF0000;">//这里可以修改检验数据包的数量</span>
{
if ((nbyte = recv(listenfd, buf, ETH_P_LENGTH, 0)) > 0)
{
struct ethhdr *eth = (struct ethhdr *)buf;
if(ntohs(eth->h_proto) == ETH_P_IP)
{ // EtherNet frame
// print ip sum
ip = (struct iphdr *)&buf[14];
printf("IP CheckSum = 0x%04X\n",ntohs(ip->check));
//verify ip checksum
chk = checksum((unsigned short*)ip,10);
printf("Verify CheckSum = 0x%04X\n\n",ntohs(chk));
//
// reset check to calc self
//
ip->check = 0;
// 2.6 kernel
chk = ip_fast_csum((unsigned char *)ip,ip->ihl);<span style="color:#CC0000;"><span style="color:#FF0000;">//利用内核函数实现检验和计算</span>
printf("Calc CheckSum = 0x%04X - %d\n",ntohs(chk),ip->ihl);
// coustom calc
chk = checksum((unsigned short*)ip,10);
printf("Calc CheckSum = 0x%04X\n\n",ntohs(chk));
}
}
}
return 0;
}


unsigned short checksum(unsigned short *buf,int nword)
{
unsigned long sum;

for(sum=0;nword>0;nword--)
sum += *buf++;
sum = (sum>>16) + (sum&0xffff);
sum += (sum>>16);

return ~sum;
}

/*
* This is a version of ip_compute_csum() optimized for IP headers,
* which always checksum on 4 octet boundaries.
*
* By Jorge Cwik <jorge@laser.satlink.net>, adapted for linux by
* Arnt Gulbrandsen.
*/
unsigned short ip_fast_csum(unsigned char * iph,
unsigned int ihl)
{
unsigned int sum;

__asm__ __volatile__(
"movl (%1), %0 ;\n"
"subl $4, %2 ;\n"
"jbe 2f ;\n"
"addl 4(%1), %0 ;\n"
"adcl 8(%1), %0 ;\n"
"adcl 12(%1), %0 ;\n"
"1: adcl 16(%1), %0 ;\n"
"lea 4(%1), %1 ;\n"
"decl %2 ;\n"
"jne 1b ;\n"
"adcl $0, %0 ;\n"
"movl %0, %2 ;\n"
"shrl $16, %0 ;\n"
"addw %w2, %w0 ;\n"
"adcl $0, %0 ;\n"
"notl %0 ;\n"
"2: ;\n"
/* Since the input registers which are loaded with iph and ihl
are modified, we must also specify them as outputs, or gcc
will assume they contain their original values. */
: "=r" (sum), "=r" (iph), "=r" (ihl)
: "1" (iph), "2" (ihl)
: "memory");
return(sum);
}

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