Transmission Control Protocol/Prüfsumme

TCP-Prüfsumme und TCP-Pseudo-Header

Der Pseudo-Header ist eine Zusammenstellung von Header-Teilen eines TCP-Segments und Teilen des Headers des einkapselnden IP-Pakets. Es ist ein Modell, an dem sich die Berechnung der TCP-Prüfsumme () anschaulich beschreiben lässt.

Falls IP mit TCP eingesetzt wird, ist es wünschenswert, den Header des IP-Pakets mit in die Sicherung von TCP aufzunehmen. Dadurch ist die Zuverlässigkeit seiner Übertragung garantiert. Darum bildet man den IP-Pseudo-Header. Er besteht aus IP-Absender und -Empfängeradresse, einem Null-Byte, einem Byte, das angibt, zu welchem Protokoll die Nutzdaten des IP-Pakets gehören und der Länge des TCP-Segments mit TCP-Header. Da es sich im Fall des Pseudo-Headers immer um IP-Pakete handelt, die TCP-Segmente transportieren, ist dieses Byte auf den Wert 6 gesetzt. Der Pseudo-Header wird für die Berechnung der Prüfsumme vor den TCP-Header gelegt. Anschließend berechnet man die Prüfsumme. Die Summe wird im Feld „checksum“ abgelegt und das Fragment versendet. Kein Pseudo-Header wird je versendet.

TCP-Pseudo-Header (IPv4)

Bit offset	Bit 0–3				4–7				8–15								16–31
0	IP-Absenderadresse
32	IP-Empfängeradresse
64	00000000								6 (=TCP)								TCP-Länge
96	Quellport																Zielport
128	Sequenznummer
160	ACK-Nummer
192	Datenoffset				Reserviert				Flags								Window
224	Prüfsumme																Urgent pointer
256	Options (optional)
256/288+	Daten

Die Berechnung der Prüfsumme für IPv4 ist in RFC 793 definiert:

Die Prüfsumme ist das 16-Bit-Einerkomplement der Einerkomplement-Summe aller 16-Bit-Wörter im Header und der Nutzdaten des unterliegenden Protokolls. Wenn ein Segment eine ungerade Anzahl Bytes enthält, wird ein Padding-Byte angehängt. Das Padding wird nicht übertragen. Während der Berechnung der Prüfsumme wird das Prüfsummenfeld selbst mit Nullen gefüllt.

Abweichend hiervon sieht bei IPv6 der Pseudo-Header gemäß RFC 2460 wie folgt aus:

TCP Pseudo-Header für IPv6

Bit offset	0–7								8–15								16–23								24–31
0	Quelladresse
32
64
96
128	Zieladresse
160
192
224
256	TCP-Länge
288	Nullwerte																								Nächster Header
320	Quellport																Zielport
352	Sequenznummer
384	ACK-Nummer
416	Datenoffset				Reserviert				Flags								Window
448	Prüfsumme																Urgent pointer
480	Options (optional)
480/512+	Daten

Der Empfänger erstellt ebenfalls den Pseudo-Header und führt anschließend dieselbe Berechnung aus, ohne das Checksum-Feld auf Null zu setzen. Dadurch sollte das Ergebnis FFFF (Hexadezimal) sein. Ist dies nicht der Fall, so wird das TCP-Segment ohne Nachricht verworfen. Dies hat zur Folge, dass der RTT-Timer beim Absender abläuft und das TCP-Segment noch einmal abgeschickt wird.

Der Grund für dieses komplizierte Verfahren liegt darin, dass sich Teile des IP-Headers während des Routings im IP-Netz verändern. Das TTL-Feld wird bei jedem IP-Hop um eins dekrementiert. Würde das TTL-Feld in die Prüfsummenberechnung einfließen, würde IP die Sicherung des Transports durch TCP zunichtemachen. Deshalb wird nur ein Teil des IP-Headers in die Prüfsummenberechnung einbezogen. Die Prüfsumme ist zum einen wegen ihrer Länge von nur 16 Bit und wegen der einfachen Berechnungsvorschrift anfällig für nicht erkennbare Fehler. Bessere Verfahren wie CRC-32 wurden zur Zeit der Definition als zu aufwendig angesehen.