·IP checksum

a.接收報(bào)文

struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);

if (unlikely(ip_fast_csum((u8 *)iph, iph->ihl)))

goto checksum_error;

b.發(fā)送報(bào)文

ip_send_check(iph);

{

iph->check = 0；

iph->check = ip_fast_csum((unsigned char *)iph, iph->ihl);

}

·UDP checksum

a.網(wǎng)卡設(shè)備屬性

#define?NETIF_F_IP_CSUM?????2???/*?基于IPv4的L4層checksum.?*/

#define?NETIF_F_NO_CSUM?????4???/*?設(shè)備可靠不需要L4層checksum.?loopack.?*/

#define?NETIF_F_HW_CSUM?????8???/*?基于所有協(xié)議的L4層checksum*/

#define?NETIF_F_IPV6_CSUM???16??/*?基于IPv6的L4層checksum*/

通過ethtool可以查看網(wǎng)卡是否支持硬件checksum

ethtool -k eth0

Offload parameters for eth0:

Cannot get device rx csum settings: Operation not supported

Cannot get device udp large send offload settings: Operation not supported

rx-checksumming: off

tx-checksumming: on

scatter-gather: on

tcp segmentation offload: off

udp fragmentation offload: off

generic segmentation offload: off

tx-checksumming: on??表明支持發(fā)送hardware checksum。

b.linux UDP checksum數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

union {

__wsum?????????????????????? csum;

struct {

__u16? csum_start;

__u16? csum_offset;

};

};

1)skb->csum和skb->ip_summed這兩個(gè)域也是與4層校驗(yàn)相關(guān)的，這兩個(gè)域的含義依賴于skb表示的是一個(gè)輸入包還是一個(gè)輸出包。

2)當(dāng)網(wǎng)卡設(shè)備能提供硬件checksum并且作為輸出包的時(shí)候，表示為skb-> csum_start和skb-> csum_offset

csum_start: Offset from skb->head where checksumming should start

csum_offset: Offset from csum_start where checksum should be stored

當(dāng)數(shù)據(jù)包是一個(gè)輸入包時(shí)

skb->ip_summed表示的是四層校驗(yàn)的狀態(tài)，下面的幾個(gè)宏定義表示了設(shè)備驅(qū)動(dòng)傳遞給4層的一些信息。

#define?CHECKSUM_NONE?0

#define?CHECKSUM_UNNECESSARY?1

#define?CHECKSUM_COMPLETE?2

skb->csum:存放硬件或者軟件計(jì)算的payload的checksum不包括偽頭，但是是否有意義由skb->ip_summed的值決定。

CHECKSUM_NONE表示csum域中的校驗(yàn)值是無意義的，需要L4層自己校驗(yàn)payload和偽頭。有可能是硬件檢驗(yàn)出錯(cuò)或者硬件沒有校驗(yàn)功能，協(xié)議棧軟件更改如pskb_trim_rcsum函數(shù)。

CHECKSUM_UNNECESSARY表示網(wǎng)卡或者協(xié)議棧已經(jīng)計(jì)算和驗(yàn)證了L4層的頭和校驗(yàn)值。也就是計(jì)算了tcp udp的偽頭。還有一種情況就是回環(huán)，因?yàn)樵诨丨h(huán)中錯(cuò)誤發(fā)生的概率太低了，因此就不需要計(jì)算校驗(yàn)來節(jié)省cpu事件。

CHECKSUM_COMPLETE表示網(wǎng)卡已經(jīng)計(jì)算了L4層payload的校驗(yàn)，并且csum已經(jīng)被賦值，此時(shí)L4層的接收者只需要加偽頭并驗(yàn)證校驗(yàn)結(jié)果。

1)在L4層發(fā)現(xiàn)如果udp->check位段被設(shè)為0，那么skb->ip_summed直接設(shè)為CHECKSUM_UNNECESSARY，放行該報(bào)文。

2)? ?如果skb->ip_summed為CHECKSUM_COMPLETE，則把skb->csum加上偽頭進(jìn)行校驗(yàn)，成功則將skb->ip_summed設(shè)為CHECKSUM_UNNECESSARY，放行該數(shù)據(jù)包。

3)???通過上述后skb->ip_summed還不是CHECKSUM_UNNECESSARY，那么重新計(jì)算偽頭賦給skb->csum。

4) ???將還不是CHECKSUM_UNNECESSARY的數(shù)據(jù)報(bào)文的payload加上skb->csum進(jìn)行checksum計(jì)算，成功將設(shè)為CHECKSUM_UNNECESSARY并放行，失敗則丟棄。

udp4_csum_init(skb, uh, proto)

{

const struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);

if (uh->check == 0) {

skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;

} else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_COMPLETE) {

if (!csum_tcpudp_magic(iph->saddr, iph->daddr, skb->len,

proto, skb->csum))

skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;

}

if (!skb_csum_unnecessary(skb))

skb->csum = csum_tcpudp_nofold(iph->saddr, iph->daddr,

skb->len, proto, 0);

}

if (udp_lib_checksum_complete(skb))

goto csum_error;

static inline int udp_lib_checksum_complete(struct sk_buff *skb)

{

return !skb_csum_unnecessary(skb) &&

{

sum = csum_fold(skb_checksum(skb, 0, len, skb->csum));

if (likely(!sum)) {

if (unlikely(skb->ip_summed == CHECKSUM_COMPLETE))

netdev_rx_csum_fault(skb->dev);

skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;

}

return sum;

}

}

當(dāng)數(shù)據(jù)包是輸出包時(shí)

skb->csum表示為csum_start和csum_offset，它表示硬件網(wǎng)卡存放將要計(jì)算的校驗(yàn)值的地址，和最后填充的便宜。這個(gè)域在輸出包時(shí)使用，只在校驗(yàn)值在硬件計(jì)算的情況下才對于網(wǎng)卡真正有意義。硬件checksum功能只能用于非分片報(bào)文。

而此時(shí)ip_summed可以被設(shè)置的值有下面兩種：

#define?CHECKSUM_NONE?????? 0

#define CHECKSUM_PARTIAL 3

CHECKSUM_NONE?表示協(xié)議棧計(jì)算好了校驗(yàn)值，設(shè)備不需要做任何事。CHECKSUM_PARTIAL表示協(xié)議棧算好了偽頭需要硬件計(jì)算payload checksum。

1)對于UDP socket開啟了UDP_CSUM_NOXMIT /* UDP csum disabled */

uh->check = 0；

skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;

2)軟件udp checksum

struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);

struct udphdr *uh = udp_hdr(skb);

uh->check = 0;

skb->csum = csum_partial(skb_transport_header (skb), skb->len, 0);//skb->data指向傳輸層頭

uh->check = csum_tcpudp_magic(iph->saddr, iph->daddr, skb->len, iph->protocol, skb->csum);

skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;

//Todo: scatter and gather

3) ?硬件checksum:?只能是ip報(bào)文長度小于mtu的數(shù)據(jù)報(bào)(沒有分片的報(bào)文)。

CHECKSUM_PARTIAL表示使用硬件checksum?，L4層的偽頭的校驗(yàn)已經(jīng)完畢，并且已經(jīng)加入uh->check字段中，此時(shí)只需要設(shè)備計(jì)算整個(gè)頭4層頭的校驗(yàn)值。

(對于支持scatter and gather的報(bào)文必須要傳輸層頭在線性空間才能使用硬件checksum功能)

uh->check = ~csum_tcpudp_magic(iph->saddr, iph->daddr, skb->len, IPPROTO_UDP, 0);

skb->csum_start = skb_transport_header (skb) - skb->head;

skb->csum_offset = offsetof(struct udphdr, check);

skb->ip_summed = CHECKSUM_PARTIAL;

d

最后在dev_queue_xmit發(fā)送的時(shí)候發(fā)現(xiàn)設(shè)備不支持硬件checksum就會(huì)進(jìn)行軟件計(jì)算

int dev_hard_start_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev,

struct netdev_queue *txq)

{

/* If packet is not checksummed and device does not

* support checksumming for this protocol, complete

* checksumming here.

*/

if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {

skb_set_transport_header(skb,

skb_checksum_start_offset(skb));

if (!(features & NETIF_F_ALL_CSUM) &&

skb_checksum_help(skb))

goto out_kfree_skb;

}

}

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的linux内核udp校验和计算函数,Linux 内核IP和UDP检验和计算的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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