计算机网络中的检验和(checksum)（包括计算文件的检验和附有c++代码）

介绍：

检验和(checksum)，在数据处理和数据通信领域中，用于校验目的地一组数据项的和。它通常是以十六进制为数制表示的形式。如果校验和的数值超过十六进制的FF，也就是255. 就要求其补码作为校验和。通常用来在通信中，尤其是远距离通信中保证数据的完整性和准确性。（此引用了检验和的百度百科）

用处：

在计算机网络中的网络层、运输层的IP协议、TCP协议、UDP协议等高层协议，在报文中存在一个校验和的字段，这个字段的作用是：验证报文在传输过程中是否被改动，如果接收方检测到检验和有差错，则TCP段会被直接丢弃。如下图在IP报文中占4字节。

原理：

把要发送的数据看成 16 比特的二进制整数序列，并计算他们的和。若数据字节长度为奇数，则在数据尾部补一个字节的 0 以凑成偶数。

例子：

16 位效验和计算，下图表明一个小的字符串的 16 位效验和的计算。为了计算效验和，发送计算机把每对字符当成 16 位整数处理并计算效验和。如果效验和大于 16 位，那么把进位一起加到最后的效验和中。

主要思想为：

1.打开文件，用一个字符串存下里面内容

2.首先判断字符串长度是否为奇数，若为奇数，后面补一个“0”

3.将字符串里面的字符进行读取，并转化成ASCII码对应。每次读取两个字符，也就是每两个为一组。

4.由于字符要化为十六进制后拼接，那么两位里面的前一位将乘于16的平方（256）

5.每一组的十进制数相加

6.先将相加得到的化为2进制存放在int里面，再进行处理，int型里面有32位，我们分为前16位和后16位，对于溢出的在进行处理

而这是现在网上大多数的做法，我现在只是为了更直观，在4、5、6步进行修改

4.由于字符要化为十六进制后拼接，那么两位里面的前一位将乘于16的平方（256），转化成16进制

5.每一组的16进制数相加

6.相加时，超过了0xFFFF（16位最大值），则进行溢出处理。

c++代码

#include <vector>
#include <sstream>
#include <iomanip>
#include <fstream>

using namespace std;

string to_hex(int value) {
    stringstream ss;
    ss << hex << value;
    return ss.str();
}

string add_hex(string hex1, string hex2) {
    int num1, num2;
    stringstream ss;
    ss << hex << hex1;
    ss >> num1;
    ss.clear();
    ss << hex << hex2;
    ss >> num2;
    int sum = num1 + num2;
    if (sum > 0xFFFF) {
        sum = (sum & 0xFFFF) + 1;  // Add carry to the sum
    }
    stringstream result;
    result << hex << setw(4) << setfill('0') << sum;
    return result.str();
}

string check(string filename) {
    ifstream file(filename);
    if (!file.is_open()) {
        cout << "无法打开文件" << endl;
        exit(0);
    }
    string chuang;
    getline(file, chuang);
    if (chuang.size() % 2 == 1) {
        chuang += "0";
    }
    cout << "得到字符串为 " << chuang << endl;

    vector<int> num;
    for (int i = 0; i < chuang.size(); i += 2) {
        int value = 0;
        value = (int(chuang[i]) * 256) + int(chuang[i + 1]); // Convert 2 characters to int
        num.push_back(value);
    }

    string hexchuang;
    string sum = "0000"; // Initialize sum as "0000"
    for (int i = 0; i < num.size(); i++) {
        int value = num[i];
        sum = add_hex(sum, to_hex(value));
        hexchuang += to_hex(value);
        cout << "转化为16进制后为 " << to_hex(value) << endl;
    }

    cout << "转化为16进制后为 " << hexchuang << endl;
    return sum;
}

int main() {
    string command; // 从命令行输入的命令
    string filename; // 输入的文件名

    cout << "请输入要执行的命令和处理的文件名" << endl;
    cin >> command >> filename;
    //这样运行check_sum D:/infile.txt

    while (true) {
        if (command.compare("check_sum") != 0) {
            cout << "输入命令无效，请重新输入" << endl;
        }
        else {

            cout << "最终的16位校验和: " << check(filename) << endl;
            break;
        }
    }

    return 0;
}