UDP 校验和

核心结论

UDP 只做一件事来保证数据完整性：把伪首部 + UDP 首部 + 数据全部当成 16 位字做反码求和，把结果取反写进校验和字段。接收端用同样的方式把整包（含校验和）再加一遍 —— 结果应当是 16 个 1，否则丢弃。

反码求和的关键在两点：溢出回卷（第 17 位不进位到更高处，而是加回最低位）和取反码（1 变 0、0 变 1）。

参与计算的内容

校验和不是只算 UDP 首部和数据，还要带一个伪首部，把 IP 层的信息也纳入校验：

字段	说明
发送端 IP 地址	伪首部
接收端 IP 地址	伪首部
协议号（17）	伪首部，表示 UDP
UDP 网段总长度	伪首部 + UDP 首部各出现一次
UDP 源端口号 / 目的端口号	UDP 首部
校验和数值	计算时先置 0，算完回填
数据	按 16 位对齐

把 IP 地址纳入校验，意味着目的 IP 被改错时校验会失败，包不会被误投到别的应用；这是伪首部存在的理由。

构造校验和

1. 把待发送数据按 16 位（2 字节）切分；
2. 两两相加；
3. 每次相加后只保留低 16 位，多出来的位数回卷加到最低位；
4. 全部加完后取反码（~sum & 0xFFFF）；
5. 把结果填进校验和字段。

如果数据长度不是 16 位的整数倍，需要后置补零凑齐一个字。例如 UDP 长度 15 字节（首部 8 + 数据 7），数据只占 7 字节，需补 1 字节零。

JavaScript 实现的骨架（原文给了完整可运行的位数组版本）：

function checksum(data) {
  let s = 0;
  for (let i = 0; i < data.length; i++) {
    s += data[i];
    s = (s & 0b1111111111111111) + (s >> 16); // 回卷：高位加回低位
  }
  return (~s & 0b1111111111111111);           // 取反码
}

(s & 0xFFFF) + (s >> 16) 这一行就是「回卷进位」的全部实现：把溢出到第 17 位以上的部分右移回来再相加。

校验收到的包

接收端不改校验和字段，直接用同样的反码求和把整包（伪首部 + UDP 首部 + 数据，校验和保留原值）加一遍：

• 结果是 16 个 1（0xFFFF）→ 校验通过；
• 否则 → 认为报文出错，丢弃（UDP 不重传，把恢复交给上层）。

原理很直白：发送端写进去的是 ~sum，接收端再累加一次相当于 sum + ~sum = 0xFFFF（全 1）。也正因如此，校验函数在「计算」和「校验」两种用途下只差是否取反。

边界与实务

• IPv4 里 UDP 校验和是可选的（置 0 表示不校验），IPv6 里是强制的。
• 全 0 的校验和与「计算结果本就是 0」冲突，所以反码系统里 0 要用全 1 表示（0x0000 的负零问题）。
• UDP-Lite 允许只覆盖部分负载（checksum coverage），用于容忍误码的实时流。
• 抓包排障时的经验：如果 udp.checksum 报错但业务正常，先确认网卡校验和卸载（checksum offload） 是否让抓包看到的是「未计算」的 0 —— 这是本地抓包最常见的假故障。

来源

• 原文：如何计算 UDP 校验和（含完整位数组示例与运算表图）
• 教材：Computer Networking: A Top-Down Approach（Kurose & Ross, 7th Ed.）第 3.3 节