Checksum para UDP

Cálculo del campo de checksum en el header de UDP

Ejercicio: De acuerdo con el RFC768, User Datagram Protocol, ¿cúal sería el checksum para el siguiente mensaje UDP? (La información mostrada está dentro de un frame Ethernet V2 y no se muestra el checksum del header UDP, ni el CRC ni el preámbulo para Ethernet)

    0: 0260 8ce8 5533 0800 2073 5ec6 0800 4500    .`..U3.. s^...E.
   16: 0039 adab 4000 ff11 785c a8b0 0319 a8b0    .9..@...x\......
   32: 0132 e574 0035 0025 ____ 39fa 0100 0001    .2.t.5.%*.9ú....
   48: 0000 0000 0000 0377 7777 036d 6b70 0363    .......www.mkp.c
   64: 6f6d 0000 0100 0161                        om.....          .....

Solución: Recordemos que el texto del RFC768 dice lo siguiente acerca del cálculo del campo del checksum para UDP:

[...]Checksum is the 16-bit one's complement of the one's complement sum of a
pseudo header of information from the IP header, the UDP header, and the
data,  padded  with zero octets  at the end (if  necessary)  to  make  a
multiple of two octets.
 
The pseudo  header  conceptually prefixed to the UDP header contains the
source  address,  the destination  address,  the protocol,  and the  UDP
length.   This information gives protection against misrouted datagrams.

This checksum procedure is the same as is used in TCP.
 
                  0      7 8     15 16    23 24    31 
                 +--------+--------+--------+--------+
                 |          source address           |
                 +--------+--------+--------+--------+
                 |        destination address        |
                 +--------+--------+--------+--------+
                 |  zero  |protocol|   UDP length    |
                 +--------+--------+--------+--------+
 
If the computed  checksum  is zero,  it is transmitted  as all ones (the
equivalent  in one's complement  arithmetic).   An all zero  transmitted
checksum  value means that the transmitter  generated  no checksum  (for
debugging or for higher level protocols that don't care).[...]

Es decir que el checksum para UDP se calcula sobre los octetos que componen un seudo-header, el header de UDP y los datos (que se deben completar con ceros al final si es necesario).

También debemos recordar los formatos del frame Ethernet, el header IPv4 y el header de UDP:

Formato del frame Ethernet (el tamaño de los campos está en bytes)

Formato del header de IPv4

Formato del header UDP

Ahora debemos separar nuestro frame en su componentes: header Ethernet, Header IPv4, Header UDP y Datos:

        0260 8ce8 5533 0800 2073 5ec6 0800 ===> Header del frame Ethernet

        4500 0039  \
        adab 4000  |
        ff11 785c   > Header IPv4
        a8b0 0319  |
        a8b0 0132  /

        e573 0035    Header
        0025 ____     UDP

        39fa 0100  \
        0001 0000  |
        0000 0000  |
        0377 7777   > Datos...
        036d 6b70  |
        0363 6f6d  |
        0000 0100  |

        01         /

De acuerdo con el RFC768 el seudo-header de este mensaje sería:

a8b0 0319   ===> Dirección IP origen
a8b0 0132   ===> Dirección IP destino
0011 0025   ===> cero + número de protocolo (17 decimal) + longitud UDP (37 decimal, incluye header y datos)

Ahora debemos sumar, con aritmetica complemento a uno, el seudo-header + el header UDP + los datos UDP, como palabras de 16 bits

Suma con aritmética complemento a uno del seudoheader

   [Hex]    Binario
   [a8b0]   1010100010110000
   [0319]   0000001100011001
   [a8b0]   1010100010110000
   [0132]   0000000100110010
   [0011]   0000000000010001
   [0025]   0000000000100101
[155E1] 10101010111100001

En la aritmética complemento a uno, cuando una operación genera un acarreo (carry) en el bit más significativo, se debe incrementar el resultado

    [55E1]   0101010111100001
                            1
    [55E2]   0101010111100010

Suma con aritmética complemento a uno del header UDP

Nota: En este momento el campo de checksum edstá en 0000000000000000

   [Hex]    Binario
   [e574]   1110010101110100
   [0035]   0000000000110101
   [0025]   0000000000100101
   [0000]   0000000000000000
   [E5CE]   1110010111001110

Suma con aritmética complemento a uno de los datos transportados por UDP

(Se hace con sumas parciales para facilitar el manejo del los acarreos que ocurran)

   [Hex]    Binario
   [39fa]   0011100111111010
   [0100]   0000000100000000
   [0001]   0000000000000001
   [0000]   0000000000000000
   [0000]   0000000000000000
   [0000]   0000000000000000
   [0377]   0000001101110111
   [7777]   0111011101110111
   [036d]   0000001101101101
   [6b70]   0110101101110000
   [0363]   0000001101100011
[12829] 10010100000101001 --> 10100000101001 + 1 = 10100000101010 [282A]

   [6f6d]   0110111101101101
   [0000]   0000000000000000
   [0100]   0000000100000000
   [0100]   0000000100000000
   [716D]   0111000101101101 [716D]

Ahora sumamos los subtotales
    [Hex] Binario
   [282A] 0010100000101010
   [716D] 0111000101101101
   [9997] 1001100110010111

Y por fin, el checksum...

Para calcular el checksum debemos hacer dos cosas ahora, sumar los resultados obtenidos con el seudo-header, el header UDP y los datos y, finalmente, calcular el complemento a uno.

1. Suma de los resultados obtenidos con el seudo-header, el header UDP y los datos

    [Hex] Binario
   [55E2] 0101010111100010
   [E5CE] 1110010111001110
   [9997] 1001100110010111
[1D547] 11101010101000111 --> 1101010101000111 + 1 = 1101010101001000 [D548]

El complemento a uno se obtiene convirtiendo todos los ceros en unos y todos los unos en cero. De esta forma, el complemento a uno de 1101010101000111 es 0010101010110111. Que vendría a ser el checksum: el hexadecimal 2ab7.

Así que el frame completo sería:

      Offset: Hexadecimal                                ASCII
      ------- -----------                                -----
           0: 0260 8ce8 5533 0800 2073 5ec6 0800 4500    .`..U3.. s^...E.
          16: 0039 adab 4000 ff11 785c a8b0 0319 a8b0    .9..@...x\......
          32: 0132 e574 0035 0025 2ab7 39fa 0100 0001    .2.t.5.%*.9ú....
          48: 0000 0000 0000 0377 7777 036d 6b70 0363    .......www.mkp.c
          64: 6f6d 0000 0100 0161                        om.....

[Algoritmo de checksum de Internet]
[Checksum en IP]
[Checksum en UDP]
[Checksum en TCP]

©Oscar Agudelo.  2000-2003. Todos los derechos reservados.