Wie das Internet-Prüfsumme aus einem byte [] in Java berechnen

Question

Ich versuche, herauszufinden, wie man das Internet Checksum in Java berechnen und seine verursacht mir kein Ende der Schmerzen. (Ich bin schrecklich an Bitmanipulations.) Fand ich eine Version in C # berechnen ein Internet (auch bekannt als IP, auch bekannt als RFC791) Prüfsumme in C # . Aber bei meinem Versuch, es zu Java Umwandlung nicht sehen, die richtigen Ergebnisse zu erzielen. Kann jemand sehen, was mache ich falsch? Ich vermute, einen Datentyp Problem.

public long getValue() {
    byte[] buf = { (byte) 0xed, 0x2A, 0x44, 0x10, 0x03, 0x30};
    int length = buf.length;
    int i = 0;

    long sum = 0;
    long data = 0;
    while (length > 1) {
        data = 0;
        data = (((buf[i]) << 8) | ((buf[i + 1]) & 0xFF));

        sum += data;
        if ((sum & 0xFFFF0000) > 0) {
            sum = sum & 0xFFFF;
            sum += 1;
        }

        i += 2;
        length -= 2;
    }

    if (length > 0) {
        sum += (buf[i] << 8);
        // sum += buffer[i];
        if ((sum & 0xFFFF0000) > 0) {
            sum = sum & 0xFFFF;
            sum += 1;
        }
    }
    sum = ~sum;
    sum = sum & 0xFFFF;
    return sum;
}

Answer 1

Edited anzuwenden Kommentare von @Andy, @EJP, @RD et al und das Hinzufügen zusätzlicher Testfälle nur um sicher zu sein.

Ich habe eine Kombination aus @Andys Antwort (richtig identifiziert den Standort des Problems) und aktualisiert den Code umfassen die Unit-Tests in der verknüpften Antwort bereitgestellt verwendet zusammen mit einem verified Nachricht Prüfsumme zusätzlicher Testfall.

Zuerst wird die Umsetzung

package org.example.checksum;

public class InternetChecksum {

  /**
   * Calculate the Internet Checksum of a buffer (RFC 1071 - http://www.faqs.org/rfcs/rfc1071.html)
   * Algorithm is
   * 1) apply a 16-bit 1's complement sum over all octets (adjacent 8-bit pairs [A,B], final odd length is [A,0])
   * 2) apply 1's complement to this final sum
   *
   * Notes:
   * 1's complement is bitwise NOT of positive value.
   * Ensure that any carry bits are added back to avoid off-by-one errors
   *
   *
   * @param buf The message
   * @return The checksum
   */
  public long calculateChecksum(byte[] buf) {
    int length = buf.length;
    int i = 0;

    long sum = 0;
    long data;

    // Handle all pairs
    while (length > 1) {
      // Corrected to include @Andy's edits and various comments on Stack Overflow
      data = (((buf[i] << 8) & 0xFF00) | ((buf[i + 1]) & 0xFF));
      sum += data;
      // 1's complement carry bit correction in 16-bits (detecting sign extension)
      if ((sum & 0xFFFF0000) > 0) {
        sum = sum & 0xFFFF;
        sum += 1;
      }

      i += 2;
      length -= 2;
    }

    // Handle remaining byte in odd length buffers
    if (length > 0) {
      // Corrected to include @Andy's edits and various comments on Stack Overflow
      sum += (buf[i] << 8 & 0xFF00);
      // 1's complement carry bit correction in 16-bits (detecting sign extension)
      if ((sum & 0xFFFF0000) > 0) {
        sum = sum & 0xFFFF;
        sum += 1;
      }
    }

    // Final 1's complement value correction to 16-bits
    sum = ~sum;
    sum = sum & 0xFFFF;
    return sum;

  }

}

Dann wird der Unit-Test in JUnit4

package org.example.checksum;

import org.junit.Test;

import static junit.framework.Assert.assertEquals;

public class InternetChecksumTest {
  @Test
  public void simplestValidValue() {
    InternetChecksum testObject = new InternetChecksum();

    byte[] buf = new byte[1]; // should work for any-length array of zeros
    long expected = 0xFFFF;

    long actual = testObject.calculateChecksum(buf);

    assertEquals(expected, actual);
  }

  @Test
  public void validSingleByteExtreme() {
    InternetChecksum testObject = new InternetChecksum();

    byte[] buf = new byte[]{(byte) 0xFF};
    long expected = 0xFF;

    long actual = testObject.calculateChecksum(buf);

    assertEquals(expected, actual);
  }

  @Test
  public void validMultiByteExtrema() {
    InternetChecksum testObject = new InternetChecksum();

    byte[] buf = new byte[]{0x00, (byte) 0xFF};
    long expected = 0xFF00;

    long actual = testObject.calculateChecksum(buf);

    assertEquals(expected, actual);
  }

  @Test
  public void validExampleMessage() {
    InternetChecksum testObject = new InternetChecksum();

    // Berkley example http://www.cs.berkeley.edu/~kfall/EE122/lec06/tsld023.htm
    // e3 4f 23 96 44 27 99 f3
    byte[] buf = {(byte) 0xe3, 0x4f, 0x23, (byte) 0x96, 0x44, 0x27, (byte) 0x99, (byte) 0xf3};

    long expected = 0x1aff;

    long actual = testObject.calculateChecksum(buf);

    assertEquals(expected, actual);
  }

  @Test
  public void validExampleEvenMessageWithCarryFromRFC1071() {
    InternetChecksum testObject = new InternetChecksum();

    // RFC1071 example http://www.ietf.org/rfc/rfc1071.txt
    // 00 01 f2 03 f4 f5 f6 f7
    byte[] buf = {(byte) 0x00, 0x01, (byte) 0xf2, (byte) 0x03, (byte) 0xf4, (byte) 0xf5, (byte) 0xf6, (byte) 0xf7};

    long expected = 0x220d;

    long actual = testObject.calculateChecksum(buf);

    assertEquals(expected, actual);

  }

}

Answer 2

Eine wesentlich kürzere Version ist die folgende:

long checksum(byte[] buf, int length) {
    int i = 0;
    long sum = 0;
    while (length > 0) {
        sum += (buf[i++]&0xff) << 8;
        if ((--length)==0) break;
        sum += (buf[i++]&0xff);
        --length;
    }

    return (~((sum & 0xFFFF)+(sum >> 16)))&0xFFFF;
}

Answer 3

Ich denke, es Art Förderung ist, die Probleme verursacht. Lets Blick auf data = (((buf[i]) << 8) | ((buf[i + 1]) & 0xFF)):

1. ((buf[i]) << 8) würde buf[i] zu int fördern, wodurch Zeichen Erweiterung
2. (buf[i + 1]) & 0xFF würde auch buf[i + 1] zu int fördern, Zeichen Expansion verursacht. Aber Maskierung dieses Arguments mit 0xff ist das Richtige -. Wir richtigen Operanden in diesem Fall erhalten
3. Die ganze Ausdruck long gefördert wird (wieder einmal Zeichen enthalten).

Das Problem liegt in dem ersten Argument - es sollte mit 0xff00 maskiert werden, wie folgt aus: data = (((buf[i] << 8) & 0xFF00) | ((buf[i + 1]) & 0xFF)). Aber ich vermute, es gibt effizientere Algorithmen für Java implementiert, vielleicht sogar Standard-Bibliothek hat einen. Vielleicht haben Sie einen Blick auf MessageDigest nehmen, vielleicht ist es eine hat.