一直搞不清傳輸層和網路層的校驗和為什麼校驗內容不一樣，最近問了一些前輩，找尋了一些答案，總結一下自己的思考。
先說一下傳輸層（TCP）和網路層（IP）的校驗和：
- TCP校驗和有偽首部、TCP herder、資料段。而IP的校驗和只覆蓋IP header，不覆蓋IP資料包中的任何資料。TCP校驗和、IP校驗和的計算方法是一致。
- TCP的校驗和是必需的，而UDP的校驗和是可選的。
- 12位元組偽首部：源IP地址、目的IP地址、保留位元組(置0)、傳輸層協議號(TCP是6)、TCP報文長度(報頭+資料)。
先提出三個問題：
- 為什麼IP算的cksum只有頭部呢？TCP卻包含資料？
- 這個偽首部啥意思，為什麼叫'偽'？
- 為何TCP算的cksum又加上偽頭部呢？
為什麼IP算的只有ip header呢？TCP卻包含資料？
讓我們先回顧一下計算機網路裡說到的TCP五層模型，現實中是把物理層和資料鏈路層放一起了，都叫鏈路層。
- 應用層 (application layer)：應用程式提供服務
- 傳輸層 (transport layer)：為程式提供通訊服務，為上層提供端到端（終端使用者到終端使用者）的透明的、可靠的資料傳輸服務。擁塞控制，流控都在這。
- 網路層 (internet layer)：為主機提供通訊服務
- 資料鏈路層 (data link layer)：為同一鏈路主機提供資料傳輸服務
- 物理層 (physical Layer)：確保資料可以在各種物理媒介上進行傳輸，為資料的傳輸提供可靠的環境。
首先，其實每一層都有自己的校驗方法？為什麼？校驗演演算法沒法百分百保證正確，越早發現越早丟棄。
我自己的理解：每個層都是有自己負責的內容，按照這個思路去看。資料先加埠號封裝傳輸層，傳輸層負責的是為程式通訊確保了送到主機上正確的port（程式繫結的port）。加ip封裝網路層，ip層只是負責送到正確的機器上。加mac封裝物理層，控制網路卡需要網路卡驅動程式，網路卡驅動從ip模組獲得包後將其複製到網路卡的快取中，然後在頭部加報頭和起始幀分界符，末尾加上幀校驗序列（迴圈冗餘演演算法（CRC）生成的fcs校驗序列）。經過網路卡將數字訊號轉化為電訊號，透過網線傳送出去。這裡負責的是真正傳輸內容。首先鏈路層這裡是簡單確保整個報文沒有被改變，交換機會解析MAC然後校驗這個fcs，這裡鏈路層保證資料可靠專屬。路由器收到之後會解析到ip header，計算fcs和ip校驗和，也就是路由器裡面相當於也有fcs保證資料的正確，儘管很羸弱，ip層的任務就是隻確保ip是對的，就像貼在箱子上的快遞單做的事情，不關心箱子裡的東西對不對，當然路由器會查表封裝新的MAC頭從計算fcs。真正到了主機，也會校驗fcs，ip校驗和，到了傳輸層，需要向上交付資料，所以傳輸層這裡校驗和會包含資料段。
TCP/IP地分層，讓每一層注重自己的事情，IP不會過問資料，TCP層需要保證資料，但是為什麼鏈路層有了校驗，還需要其它層保證呢？舉個簡單的例子，路由器拆了以太幀頭之後放到自己的緩衝區，在快取去裡這個時候報文出錯了，路由器吧錯誤的報文計算一下fcs，封裝好，繼續發，這樣之後鏈路層再校驗，也沒問題，還是需要更上層的校驗。
剛才說的這些校驗都是低階的校驗，TCP/IP提出的時代，裝置能力還是很差的，只能用這種簡單的CRC去校驗，但比如一個"10 20"變成的"20 10"，對於CRC是校驗不出來的，因為CRC只管累加沒問題。
這個偽首部啥意思，為什麼叫'偽'？
12位元組偽首部：源IP地址、目的IP地址、保留位元組(置0)、傳輸層協議號(TCP是6)、TCP報文長度(報頭+資料)。
計算checksum時，其實整個包的資訊都可以獲取，傳輸層直接從ip header拿出源ip、目的ip、傳輸協議號用來計算checksum，這些欄位並不是在tcp報文裡，所以是偽，只是計算時帶上而已。
收端也是，收到之後連帶這幾個欄位校驗一下，實際上tcp報文並沒有這幾個欄位的內容。
為何TCP算的cksum又加上偽頭部呢？
這更算一個歷史遺留問題，過去還沒有光纖，沒有現在這些可靠性高的傳輸技術，之前線路誤位元速率非常高，為了確保資料包到收端的正確性，這又相當於多加了一點保證，並且幾乎沒有損失效能。
IPV6和IPV4
IPV6省略了IP層的校驗和，引入了更加可靠的鏈路層錯誤檢測和糾正機制。因為當前的裝置不再像之前錯誤那麼多，付出校驗所有包的代價去轉發，並不值得，有其他更好的錯誤檢測，這樣像路由器這樣的網路裝置，就不需要再校驗了，提高了效能。
延伸
推薦讀一下這個論文：https://zhuanlan.zhihu.com/p/55311553