home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc1071.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  55KB  |  734 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5. Network Working Group                                         R.  Braden Request for Comments: 1071                                           ISI                                                               D.  Borman                                                            Cray Research                                                             C. Partridge                                                         BBN Laboratories                                                           September 1988 
  6.  
  7.                      Computing the Internet Checksum 
  8.  
  9.  Status of This Memo 
  10.  
  11.    This memo summarizes techniques and algorithms for efficiently    computing the Internet checksum.  It is not a standard, but a set of    useful implementation techniques.  Distribution of this memo is    unlimited. 
  12.  
  13. 1.  Introduction 
  14.  
  15.    This memo discusses methods for efficiently computing the Internet    checksum that is used by the standard Internet protocols IP, UDP, and    TCP. 
  16.  
  17.    An efficient checksum implementation is critical to good performance.    As advances in implementation techniques streamline the rest of the    protocol processing, the checksum computation becomes one of the    limiting factors on TCP performance, for example.  It is usually    appropriate to carefully hand-craft the checksum routine, exploiting    every machine-dependent trick possible; a fraction of a microsecond    per TCP data byte can add up to a significant CPU time savings    overall. 
  18.  
  19.    In outline, the Internet checksum algorithm is very simple: 
  20.  
  21.    (1)  Adjacent octets to be checksummed are paired to form 16-bit         integers, and the 1's complement sum of these 16-bit integers is         formed. 
  22.  
  23.    (2)  To generate a checksum, the checksum field itself is cleared,         the 16-bit 1's complement sum is computed over the octets         concerned, and the 1's complement of this sum is placed in the         checksum field. 
  24.  
  25.    (3)  To check a checksum, the 1's complement sum is computed over the         same set of octets, including the checksum field.  If the result         is all 1 bits (-0 in 1's complement arithmetic), the check         succeeds. 
  26.  
  27.         Suppose a checksum is to be computed over the sequence of octets 
  28.  
  29.  
  30.  
  31. Braden, Borman, & Partridge                                     [Page 1] 
  32.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  33.  
  34.          A, B, C, D, ... , Y, Z.  Using the notation [a,b] for the 16-bit         integer a*256+b, where a and b are bytes, then the 16-bit 1's         complement sum of these bytes is given by one of the following: 
  35.  
  36.             [A,B] +' [C,D] +' ... +' [Y,Z]              [1] 
  37.  
  38.             [A,B] +' [C,D] +' ... +' [Z,0]              [2] 
  39.  
  40.         where +' indicates 1's complement addition. These cases         correspond to an even or odd count of bytes, respectively. 
  41.  
  42.         On a 2's complement machine, the 1's complement sum must be         computed by means of an "end around carry", i.e., any overflows         from the most significant bits are added into the least         significant bits. See the examples below. 
  43.  
  44.         Section 2 explores the properties of this checksum that may be         exploited to speed its calculation.  Section 3 contains some         numerical examples of the most important implementation         techniques.  Finally, Section 4 includes examples of specific         algorithms for a variety of common CPU types.  We are grateful         to Van Jacobson and Charley Kline for their contribution of         algorithms to this section. 
  45.  
  46.         The properties of the Internet checksum were originally         discussed by Bill Plummer in IEN-45, entitled "Checksum Function         Design".  Since IEN-45 has not been widely available, we include         it as an extended appendix to this RFC. 
  47.  
  48.      2.  Calculating the Checksum 
  49.  
  50.         This simple checksum has a number of wonderful mathematical         properties that may be exploited to speed its calculation, as we         will now discuss. 
  51.  
  52.     (A)  Commutative and Associative 
  53.  
  54.         As long as the even/odd assignment of bytes is respected, the         sum can be done in any order, and it can be arbitrarily split         into groups. 
  55.  
  56.         For example, the sum [1] could be split into: 
  57.  
  58.            ( [A,B] +' [C,D] +' ... +' [J,0] ) 
  59.  
  60.                   +' ( [0,K] +' ... +' [Y,Z] )               [3] 
  61.  
  62.  
  63.  
  64.  
  65.  
  66.  
  67.  
  68. Braden, Borman, & Partridge                                     [Page 2] 
  69.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  70.  
  71.     (B)  Byte Order Independence 
  72.  
  73.         The sum of 16-bit integers can be computed in either byte order.         Thus, if we calculate the swapped sum: 
  74.  
  75.            [B,A] +' [D,C] +' ... +' [Z,Y]                   [4] 
  76.  
  77.         the result is the same as [1], except the bytes are swapped in         the sum! To see why this is so, observe that in both orders the         carries are the same: from bit 15 to bit 0 and from bit 7 to bit         8.  In other words, consistently swapping bytes simply rotates         the bits within the sum, but does not affect their internal         ordering. 
  78.  
  79.         Therefore, the sum may be calculated in exactly the same way         regardless of the byte order ("big-endian" or "little-endian")         of the underlaying hardware.  For example, assume a "little-         endian" machine summing data that is stored in memory in network         ("big-endian") order.  Fetching each 16-bit word will swap         bytes, resulting in the sum [4]; however, storing the result         back into memory will swap the sum back into network byte order. 
  80.  
  81.         Byte swapping may also be used explicitly to handle boundary         alignment problems.  For example, the second group in [3] can be         calculated without concern to its odd/even origin, as: 
  82.  
  83.               [K,L] +' ... +' [Z,0] 
  84.  
  85.         if this sum is byte-swapped before it is added to the first         group.  See the example below. 
  86.  
  87.    (C)  Parallel Summation 
  88.  
  89.         On machines that have word-sizes that are multiples of 16 bits,         it is possible to develop even more efficient implementations.         Because addition is associative, we do not have to sum the         integers in the order they appear in the message.  Instead we         can add them in "parallel" by exploiting the larger word size. 
  90.  
  91.         To compute the checksum in parallel, simply do a 1's complement         addition of the message using the native word size of the         machine.  For example, on a 32-bit machine we can add 4 bytes at         a time: [A,B,C,D]+'... When the sum has been computed, we "fold"         the long sum into 16 bits by adding the 16-bit segments.  Each         16-bit addition may produce new end-around carries that must be         added. 
  92.  
  93.         Furthermore, again the byte order does not matter; we could         instead sum 32-bit words: [D,C,B,A]+'... or [B,A,D,C]+'... and         then swap the bytes of the final 16-bit sum as necessary.  See         the examples below.  Any permutation is allowed that collects 
  94.  
  95.  
  96.  
  97. Braden, Borman, & Partridge                                     [Page 3] 
  98.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  99.  
  100.          all the even-numbered data bytes into one sum byte and the odd-         numbered data bytes into the other sum byte. 
  101.  
  102.     There are further coding techniques that can be exploited to speed up    the checksum calculation. 
  103.  
  104.    (1)  Deferred Carries 
  105.  
  106.         Depending upon the machine, it may be more efficient to defer         adding end-around carries until the main summation loop is         finished. 
  107.  
  108.         One approach is to sum 16-bit words in a 32-bit accumulator, so         the overflows build up in the high-order 16 bits.  This approach         typically avoids a carry-sensing instruction but requires twice         as many additions as would adding 32-bit segments; which is         faster depends upon the detailed hardware architecture. 
  109.  
  110.    (2)  Unwinding Loops 
  111.  
  112.         To reduce the loop overhead, it is often useful to "unwind" the         inner sum loop, replicating a series of addition commands within         one loop traversal.  This technique often provides significant         savings, although it may complicate the logic of the program         considerably. 
  113.  
  114.    (3)  Combine with Data Copying 
  115.  
  116.         Like checksumming, copying data from one memory location to         another involves per-byte overhead.  In both cases, the         bottleneck is essentially the memory bus, i.e., how fast the         data can be fetched. On some machines (especially relatively         slow and simple micro-computers), overhead can be significantly         reduced by combining memory-to-memory copy and the checksumming,         fetching the data only once for both. 
  117.  
  118.    (4)  Incremental Update 
  119.  
  120.         Finally, one can sometimes avoid recomputing the entire checksum         when one header field is updated.  The best-known example is a         gateway changing the TTL field in the IP header, but there are         other examples (for example, when updating a source route).  In         these cases it is possible to update the checksum without         scanning the message or datagram. 
  121.  
  122.         To update the checksum, simply add the differences of the         sixteen bit integers that have been changed.  To see why this         works, observe that every 16-bit integer has an additive inverse         and that addition is associative.  From this it follows that         given the original value m, the new value m', and the old 
  123.  
  124.  
  125.  
  126. Braden, Borman, & Partridge                                     [Page 4] 
  127.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  128.  
  129.          checksum C, the new checksum C' is: 
  130.  
  131.                 C' = C + (-m) + m' = C + (m' - m) 
  132.  
  133.  3. Numerical Examples 
  134.  
  135.    We now present explicit examples of calculating a simple 1's    complement sum on a 2's complement machine.  The examples show the    same sum calculated byte by bye, by 16-bits words in normal and    swapped order, and 32 bits at a time in 3 different orders.  All    numbers are in hex. 
  136.  
  137.                   Byte-by-byte    "Normal"  Swapped                                     Order    Order 
  138.  
  139.         Byte 0/1:    00   01        0001      0100         Byte 2/3:    f2   03        f203      03f2         Byte 4/5:    f4   f5        f4f5      f5f4         Byte 6/7:    f6   f7        f6f7      f7f6                     ---  ---       -----     -----         Sum1:       2dc  1f0       2ddf0     1f2dc 
  140.  
  141.                      dc   f0        ddf0      f2dc         Carrys:       1    2           2         1                      --   --        ----      ----         Sum2:        dd   f2        ddf2      f2dd 
  142.  
  143.         Final Swap:  dd   f2        ddf2      ddf2 
  144.  
  145.          Byte 0/1/2/3:  0001f203     010003f2       03f20100         Byte 4/5/6/7:  f4f5f6f7     f5f4f7f6       f7f6f5f4                        --------     --------       --------         Sum1:         0f4f7e8fa    0f6f4fbe8      0fbe8f6f4 
  146.  
  147.         Carries:              0            0              0 
  148.  
  149.         Top half:          f4f7         f6f4           fbe8         Bottom half:       e8fa         fbe8           f6f4                           -----        -----          -----         Sum2:             1ddf1        1f2dc          1f2dc 
  150.  
  151.                            ddf1         f2dc           f2dc         Carrys:               1            1              1                            ----         ----           ----         Sum3:              ddf2         f2dd           f2dd 
  152.  
  153.         Final Swap:        ddf2         ddf2           ddf2 
  154.  
  155.  
  156.  
  157.  
  158.  
  159. Braden, Borman, & Partridge                                     [Page 5] 
  160.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  161.  
  162.     Finally, here an example of breaking the sum into two groups, with    the second group starting on a odd boundary: 
  163.  
  164.                     Byte-by-byte    Normal                                     Order 
  165.  
  166.         Byte 0/1:    00   01        0001         Byte 2/ :    f2  (00)       f200                     ---  ---       -----         Sum1:        f2   01        f201 
  167.  
  168.         Byte 4/5:    03   f4        03f4         Byte 6/7:    f5   f6        f5f6         Byte 8/:     f7  (00)       f700                     ---  ---       -----         Sum2:                      1f0ea 
  169.  
  170.         Sum2:                       f0ea         Carry:                         1                                    -----         Sum3:                       f0eb 
  171.  
  172.         Sum1:                       f201         Sum3 byte swapped:          ebf0                                    -----         Sum4:                      1ddf1 
  173.  
  174.         Sum4:                       ddf1         Carry:                         1                                    -----         Sum5:                       ddf2 
  175.  
  176.  
  177.  
  178.  
  179.  
  180.  
  181.  
  182.  
  183.  
  184.  
  185.  
  186.  
  187.  
  188.  
  189.  
  190.  
  191.  
  192.  
  193.  
  194.  
  195.  
  196.  Braden, Borman, & Partridge                                     [Page 6] 
  197.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  198.  
  199.  4.  Implementation Examples 
  200.  
  201.    In this section we show examples of Internet checksum implementation    algorithms that have been found to be efficient on a variety of    CPU's.  In each case, we show the core of the algorithm, without    including environmental code (e.g., subroutine linkages) or special-    case code. 
  202.  
  203. 4.1  "C" 
  204.  
  205.    The following "C" code algorithm computes the checksum with an inner    loop that sums 16-bits at a time in a 32-bit accumulator. 
  206.  
  207.    in 6        {            /* Compute Internet Checksum for "count" bytes             *         beginning at location "addr".             */        register long sum = 0; 
  208.  
  209.         while( count > 1 )  {            /*  This is the inner loop */                sum += * (unsigned short) addr++;                count -= 2;        } 
  210.  
  211.            /*  Add left-over byte, if any */        if( count > 0 )                sum += * (unsigned char *) addr; 
  212.  
  213.            /*  Fold 32-bit sum to 16 bits */        while (sum>>16)            sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16); 
  214.  
  215.        checksum = ~sum;    } 
  216.  
  217.  
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  
  227.  
  228.  
  229.  
  230.  
  231.  
  232.  
  233.  Braden, Borman, & Partridge                                     [Page 7] 
  234.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  235.  
  236.  4.2  Motorola 68020 
  237.  
  238.    The following algorithm is given in assembler language for a Motorola    68020 chip.  This algorithm performs the sum 32 bits at a time, and    unrolls the loop with 16 replications.  For clarity, we have omitted    the logic to add the last fullword when the length is not a multiple    of 4.  The result is left in register d0. 
  239.  
  240.    With a 20MHz clock, this routine was measured at 134 usec/kB summing    random data.  This algorithm was developed by Van Jacobson. 
  241.  
  242.         movl    d1,d2        lsrl    #6,d1       | count/64 = # loop traversals        andl    #0x3c,d2    | Then find fractions of a chunk        negl    d2        andb    #0xf,cc     | Clear X (extended carry flag) 
  243.  
  244.        jmp     pc@(2$-.-2:b,d2)  | Jump into loop 
  245.  
  246.    1$:     | Begin inner loop... 
  247.  
  248.        movl    a0@+,d2     |  Fetch 32-bit word        addxl   d2,d0       |    Add word + previous carry        movl    a0@+,d2     |  Fetch 32-bit word        addxl   d2,d0       |    Add word + previous carry 
  249.  
  250.            | ... 14 more replications    2$:        dbra    d1,1$   | (NB- dbra doesn't affect X) 
  251.  
  252.        movl    d0,d1   | Fold 32 bit sum to 16 bits        swap    d1      | (NB- swap doesn't affect X)        addxw   d1,d0        jcc     3$        addw    #1,d0    3$:        andl    #0xffff,d0 
  253.  
  254.  
  255.  
  256.  
  257.  
  258.  
  259.  
  260.  
  261.  
  262.  
  263.  
  264.  
  265.  
  266.  
  267.  
  268.  Braden, Borman, & Partridge                                     [Page 8] 
  269.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  270.  
  271.  4.3  Cray 
  272.  
  273.    The following example, in assembler language for a Cray CPU, was    contributed by Charley Kline.  It implements the checksum calculation    as a vector operation, summing up to 512 bytes at a time with a basic    summation unit of 32 bits.  This example omits many details having to    do with short blocks, for clarity. 
  274.  
  275.    Register A1 holds the address of a 512-byte block of memory to    checksum.  First two copies of the data are loaded into two vector    registers.  One is vector-shifted right 32 bits, while the other is    vector-ANDed with a 32 bit mask. Then the two vectors are added    together.  Since all these operations chain, it produces one result    per clock cycle.  Then it collapses the result vector in a loop that    adds each element to a scalar register.  Finally, the end-around    carry is performed and the result is folded to 16-bits. 
  276.  
  277.          EBM          A0      A1          VL      64            use full vectors          S1      <32           form 32-bit mask from the right.          A2      32          V1      ,A0,1            load packet into V1          V2      S1&V1            Form right-hand 32-bits in V2.          V3      V1>A2            Form left-hand 32-bits in V3.          V1      V2+V3            Add the two together.          A2      63            Prepare to collapse into a scalar.          S1      0          S4      <16           Form 16-bit mask from the right.          A4      16    CK$LOOP S2    V1,A2          A2      A2-1          A0      A2          S1      S1+S2          JAN     CK$LOOP          S2      S1&S4           Form right-hand 16-bits in S2          S1      S1>A4           Form left-hand 16-bits in S1          S1      S1+S2          S2      S1&S4           Form right-hand 16-bits in S2          S1      S1>A4           Form left-hand 16-bits in S1          S1      S1+S2          S1      #S1            Take one's complement          CMR            At this point, S1 contains the checksum. 
  278.  
  279.  
  280.  
  281.  
  282.  
  283.  
  284.  
  285.  
  286.  
  287.  
  288.  
  289. Braden, Borman, & Partridge                                     [Page 9] 
  290.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  291.  
  292.  4.4  IBM 370 
  293.  
  294.    The following example, in assembler language for an IBM 370 CPU, sums    the data 4 bytes at a time.  For clarity, we have omitted the logic    to add the last fullword when the length is not a multiple of 4, and    to reverse the bytes when necessary.  The result is left in register    RCARRY. 
  295.  
  296.    This code has been timed on an IBM 3090 CPU at 27 usec/KB when    summing all one bits.  This time is reduced to 24.3 usec/KB if the    trouble is taken to word-align the addends (requiring special cases    at both the beginning and the end, and byte-swapping when necessary    to compensate for starting on an odd byte). 
  297.  
  298.    *      Registers RADDR and RCOUNT contain the address and length of    *              the block to be checksummed.    *    *      (RCARRY, RSUM) must be an even/odd register pair.    *      (RCOUNT, RMOD) must be an even/odd register pair.    *    CHECKSUM  SR    RSUM,RSUM       Clear working registers.              SR    RCARRY,RCARRY              LA    RONE,1          Set up constant 1.    *              SRDA  RCOUNT,6        Count/64 to RCOUNT.              AR    RCOUNT,RONE       +1 = # times in loop.              SRL   RMOD,26         Size of partial chunk to RMOD.              AR    RADDR,R3        Adjust addr to compensate for              S     RADDR,=F(64)      jumping into the loop.              SRL   RMOD,1          (RMOD/4)*2 is halfword index.              LH    RMOD,DOPEVEC9(RMOD) Use magic dope-vector for offset,              B     LOOP(RMOD)          and jump into the loop...    *    *             Inner loop:    *    LOOP      AL    RSUM,0(,RADDR)   Add Logical fullword              BC    12,*+6             Branch if no carry              AR    RCARRY,RONE        Add 1 end-around              AL    RSUM,4(,RADDR)   Add Logical fullword              BC    12,*+6             Branch if no carry              AR    RCARRY,RONE        Add 1 end-around    *    *                    ... 14 more replications ...    *              A     RADDR,=F'64'    Increment address ptr              BCT   RCOUNT,LOOP     Branch on Count     *     *            Add Carries into sum, and fold to 16 bits     *              ALR   RCARRY,RSUM      Add SUM and CARRY words              BC    12,*+6              and take care of carry 
  299.  
  300.  
  301.  
  302. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 10] 
  303.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  304.  
  305.               AR    RCARRY,RONE              SRDL  RCARRY,16        Fold 32-bit sum into              SRL   RSUM,16            16-bits              ALR   RCARRY,RSUM              C     RCARRY,=X'0000FFFF' and take care of any              BNH   DONE                     last carry              S     RCARRY,=X'0000FFFF'    DONE      X     RCARRY,=X'0000FFFF' 1's complement 
  306.  
  307.  
  308.  
  309.  
  310.  
  311.  
  312.  
  313.  
  314.  
  315.  
  316.  
  317.  
  318.  
  319.  
  320.  
  321.  
  322.  
  323.  
  324.  
  325.  
  326.  
  327.  
  328.  
  329.  
  330.  
  331.  
  332.  
  333.  
  334.  
  335.  
  336.  
  337.  
  338.  
  339.  
  340.  
  341.  
  342.  
  343.  
  344.  
  345.  
  346.  
  347.  
  348.  
  349.  
  350.  
  351.  Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 11] 
  352.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  353.  
  354.       IEN 45      Section 2.4.4.5 
  355.  
  356.  
  357.  
  358.  
  359.  
  360.  
  361.  
  362.  
  363.  
  364.  
  365.  
  366.  
  367.  
  368.  
  369.  
  370.                         TCP Checksum Function Design 
  371.  
  372.  
  373.  
  374.                             William W. Plummer 
  375.  
  376.                         Bolt Beranek and Newman, Inc.                              50 Moulton Street                            Cambridge MA   02138 
  377.  
  378.                                  5 June 1978 
  379.  
  380.  
  381.  
  382.  
  383.  
  384.  
  385.  
  386.  
  387.  
  388.  
  389.  
  390.  
  391.  
  392.  
  393.  
  394.  
  395.  
  396.  
  397.  
  398.  
  399.  
  400.  
  401.  
  402. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 12] 
  403.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  404.  
  405.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  406.  
  407.      1.      Introduction 
  408.  
  409.      Checksums  are  included  in  packets  in   order   that   errors      encountered  during  transmission  may be detected.  For Internet      protocols such as TCP [1,9] this is especially important  because      packets  may  have  to cross wireless networks such as the Packet      Radio Network  [2]  and  Atlantic  Satellite  Network  [3]  where      packets  may  be  corrupted.  Internet protocols (e.g., those for      real time speech transmission) can tolerate a  certain  level  of      transmission  errors  and  forward error correction techniques or      possibly no checksum at all might be better.  The focus  in  this      paper  is  on  checksum functions for protocols such as TCP where      the required reliable delivery is achieved by retransmission. 
  410.  
  411.      Even if the checksum appears good on a  message  which  has  been      received, the message may still contain an undetected error.  The      probability of this is bounded by 2**(-C) where  C  is the number      of  checksum bits.  Errors can arise from hardware (and software)      malfunctions as well as transmission  errors.   Hardware  induced      errors  are  usually manifested in certain well known ways and it      is desirable to account for this in the design  of  the  checksum      function.  Ideally no error of the "common hardware failure" type      would go undetected. 
  412.  
  413.      An  example  of  a  failure  that  the  current checksum function      handles successfully is picking up a bit in the network interface      (or I/O buss, memory channel, etc.).  This will always render the      checksum bad.  For an example of  how  the  current  function  is      inadequate, assume that a control signal stops functioning in the      network  interface and the interface stores zeros in place of the      real data.  These  "all  zero"  messages  appear  to  have  valid      checksums.   Noise  on the "There's Your Bit" line of the ARPANET      Interface [4] may go undetected because the extra bits input  may      cause  the  checksum  to be perturbed (i.e., shifted) in the same      way as the data was. 
  414.  
  415.      Although messages containing undetected errors will  occasionally      be  passed  to  higher levels of protocol, it is likely that they      will not make sense at that level.  In the case of TCP most  such      messages will be ignored, but some could cause a connection to be      aborted.   Garbled  data could be viewed as a problem for a layer      of protocol above TCP which itself may have a checksuming scheme. 
  416.  
  417.      This paper is the first step in design of a new checksum function      for TCP  and  some  other  Internet  protocols.   Several  useful      properties  of  the current function are identified.  If possible 
  418.  
  419.                                    - 1 - 
  420.  
  421.  
  422.  
  423. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 13] 
  424.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  425.  
  426.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  427.  
  428.      these should be retained  in  any  new  function.   A  number  of      plausible  checksum  schemes are investigated.  Of these only the      "product code" seems to be simple enough for consideration. 
  429.  
  430.      2.      The Current TCP Checksum Function 
  431.  
  432.      The current function is  oriented  towards  sixteen-bit  machines      such  as  the PDP-11 but can be computed easily on other machines      (e.g., PDP-10).  A packet is thought of as  a  string  of  16-bit      bytes  and the checksum function is the one's complement sum (add      with  end-around  carry)  of  those  bytes.   It  is  the   one's      complement  of  this sum which is stored in the checksum field of      the TCP header.  Before computing the checksum value, the  sender      places  a  zero  in  the  checksum  field  of the packet.  If the      checksum value computed by a receiver of the packet is zero,  the      packet  is  assumed  to  be  valid.  This is a consequence of the      "negative" number in the checksum field  exactly  cancelling  the      contribution of the rest of the packet. 
  433.  
  434.      Ignoring  the  difficulty  of  actually  evaluating  the checksum      function for a given  packet,  the  way  of  using  the  checksum      described  above  is quite simple, but it assumes some properties      of the checksum operator (one's complement addition, "+" in  what      follows): 
  435.  
  436.        (P1)    +  is commutative.  Thus, the  order  in  which              the   16-bit   bytes   are  "added"  together  is              unimportant. 
  437.  
  438.        (P2)    +  has  at  least  one  identity  element  (The              current  function  has  two:  +0  and  -0).  This              allows  the  sender  to  compute   the   checksum              function by placing a zero in the packet checksum              field before computing the value. 
  439.  
  440.        (P3)    +  has an  inverse.   Thus,  the  receiver  may              evaluate the checksum function and expect a zero. 
  441.  
  442.        (P4)    +  is associative, allowing the checksum  field              to be anywhere in the packet and the 16-bit bytes              to be scanned sequentially. 
  443.  
  444.      Mathematically, these properties of the binary operation "+" over      the set of 16-bit numbers forms an Abelian group [5].  Of course,      there  are  many Abelian groups but not all would be satisfactory      for  use  as  checksum  operators.   (Another  operator   readily 
  445.  
  446.                                    - 2 - 
  447.  
  448.  
  449.  
  450. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 14] 
  451.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  452.  
  453.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  454.  
  455.      available  in  the  PDP-11  instruction set that has all of these      properties is exclusive-OR, but XOR is unsatisfactory  for  other      reasons.) 
  456.  
  457.      Albeit imprecise, another property which must be preserved in any      future checksum scheme is: 
  458.  
  459.        (P5)    +  is fast to compute on a variety of  machines              with limited storage requirements. 
  460.  
  461.      The  current  function  is  quite  good  in this respect.  On the      PDP-11 the inner loop looks like: 
  462.  
  463.              LOOP:   ADD (R1)+,R0    ; Add the next 16-bit byte                      ADC R0          ; Make carry be end-around                      SOB R2,LOOP     ; Loop over entire packet. 
  464.  
  465.               ( 4 memory cycles per 16-bit byte ) 
  466.  
  467.      On the PDP-10 properties  P1-4  are  exploited  further  and  two      16-bit bytes per loop are processed: 
  468.  
  469.      LOOP: ILDB THIS,PTR   ; Get 2 16-bit bytes            ADD SUM,THIS    ; Add into current sum            JUMPGE SUM,CHKSU2  ; Jump if fewer than 8 carries            LDB THIS,[POINT 20,SUM,19] ; Get left 16 and carries            ANDI SUM,177777 ; Save just low 16 here            ADD SUM,THIS    ; Fold in carries      CHKSU2: SOJG COUNT,LOOP ; Loop over entire packet 
  470.  
  471.      ( 3.1 memory cycles per 16-bit byte ) 
  472.  
  473.      The  "extra"  instruction  in  the  loops  above  are required to      convert the two's complement  ADD  instruction(s)  into  a  one's      complement  add  by  making  the  carries  be  end-around.  One's      complement arithmetic is better than two's complement because  it      is  equally  sensitive  to errors in all bit positions.  If two's      complement addition were used, an even number  of  1's  could  be      dropped  (or  picked  up)  in  the  most  significant bit channel      without affecting the value of the checksum.   It  is  just  this      property  that makes some sort of addition preferable to a simple      exclusive-OR which is frequently used but permits an even  number      of drops (pick ups) in any bit channel.  RIM10B paper tape format      used  on PDP-10s [10] uses two's complement add because space for      the loader program is extremely limited. 
  474.  
  475.                                    - 3 - 
  476.  
  477.  
  478.  
  479.  Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 15] 
  480.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  481.  
  482.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  483.  
  484.      Another property of the current checksum scheme is: 
  485.  
  486.        (P6)    Adding the checksum to a packet does not change              the information bytes.  Peterson [6] calls this a              "systematic" code. 
  487.  
  488.      This property  allows  intermediate  computers  such  as  gateway      machines  to  act  on  fields  (i.e.,  the  Internet  Destination      Address) without having to first  decode  the  packet.   Cyclical      Redundancy  Checks  used  for error correction are not systematic      either.  However, most applications of  CRCs  tend  to  emphasize      error  detection rather than correction and consequently can send      the message unchanged, with the CRC check bits being appended  to      the  end.   The  24-bit CRC used by ARPANET IMPs and Very Distant      Host Interfaces [4] and the ANSI standards for 800 and 6250  bits      per inch magnetic tapes (described in [11]) use this mode. 
  489.  
  490.      Note  that  the  operation  of higher level protocols are not (by      design) affected by anything that may be done by a gateway acting      on possibly invalid packets.  It is permissible for  gateways  to      validate  the  checksum  on  incoming  packets,  but  in  general      gateways will not know how to  do  this  if  the  checksum  is  a      protocol-specific feature. 
  491.  
  492.      A final property of the current checksum scheme which is actually      a consequence of P1 and P4 is: 
  493.  
  494.        (P7)    The checksum may be incrementally modified. 
  495.  
  496.      This  property permits an intermediate gateway to add information      to a packet, for instance a timestamp, and "add"  an  appropriate      change  to  the  checksum  field  of  the  packet.  Note that the      checksum  will  still  be  end-to-end  since  it  was  not  fully      recomputed. 
  497.  
  498.      3.      Product Codes 
  499.  
  500.      Certain  "product  codes"  are potentially useful for checksuming      purposes.  The following is a brief description of product  codes      in  the  context  of TCP.  More general treatment can be found in      Avizienis [7] and probably other more recent works. 
  501.  
  502.      The basic concept of this coding is that the message (packet)  to      be sent is formed by transforming the original source message and      adding  some  "check"  bits.   By  reading  this  and  applying a      (possibly different) transformation, a receiver  can  reconstruct 
  503.  
  504.                                    - 4 - 
  505.  
  506.  
  507.  
  508. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 16] 
  509.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  510.  
  511.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  512.  
  513.      the  original  message  and  determine  if  it has been corrupted      during transmission. 
  514.  
  515.               Mo              Ms              Mr 
  516.  
  517.              -----           -----           -----              | A |  code     | 7 |   decode  | A |              | B |    ==>    | 1 |     ==>   | B |              | C |           | 4 |           | C |              -----           |...|           -----                              | 2 | check     plus "valid" flag                              ----- info 
  518.  
  519.              Original        Sent            Reconstructed 
  520.  
  521.      With product codes the transformation is  Ms = K * Mo .  That is,      the message sent is simply the product of  the  original  message      Mo   and  some  well known constant  K .  To decode, the received      Ms  is divided by  K  which will yield  Mr  as the  quotient  and      0   as the remainder if  Mr is to be considered the same as  Mo . 
  522.  
  523.      The first problem is selecting a "good" value for  K, the  "check      factor".   K  must  be  relatively  prime  to  the base chosen to      express  the  message.   (Example:  Binary   messages   with    K      incorrectly  chosen  to be 8.  This means that  Ms  looks exactly      like  Mo  except that three zeros have been appended.   The  only      way  the message could look bad to a receiver dividing by 8 is if      the error occurred in one of those three bits.) 
  524.  
  525.      For TCP the base  R  will be chosen to be 2**16.  That is,  every      16-bit byte (word on the PDP-11) will be considered as a digit of      a big number and that number is the message.  Thus, 
  526.  
  527.                      Mo =  SIGMA [ Bi * (R**i)]   ,   Bi is i-th byte                           i=0 to N 
  528.  
  529.                      Ms = K * Mo 
  530.  
  531.      Corrupting a single digit  of   Ms   will  yield   Ms' =  Ms +or-      C*(R**j)  for some radix position  j .  The receiver will compute      Ms'/K = Mo +or- C(R**j)/K. Since R  and  K  are relatively prime,      C*(R**j) cannot be any exact  multiple  of   K.   Therefore,  the      division will result in a non-zero remainder which indicates that      Ms'   is  a  corrupted  version  of  Ms.  As will be seen, a good      choice for  K  is (R**b - 1), for some  b  which  is  the  "check      length"  which  controls  the  degree  of detection to be had for 
  532.  
  533.                                    - 5 - 
  534.  
  535.  
  536.  
  537. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 17] 
  538.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  539.  
  540.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  541.  
  542.      burst errors which affect a string of digits (i.e., 16-bit bytes)      in the message.  In fact  b  will be chosen to be  1, so  K  will      be  2**16 - 1 so that arithmetic operations will be simple.  This      means  that  all  bursts  of  15  or fewer bits will be detected.      According to [7] this choice for  b   results  in  the  following      expression for the fraction of undetected weight 2 errors: 
  543.  
  544.       f =  16(k-1)/[32(16k-3) + (6/k)]  where k is the message length. 
  545.  
  546.      For  large messages  f  approaches  3.125 per cent as  k  goes to      infinity. 
  547.  
  548.      Multiple precision multiplication and division are normally quite      complex operations, especially on small machines which  typically      lack  even  single precision multiply and divide operations.  The      exception to this is exactly the case being dealt  with  here  --      the  factor  is  2**16  - 1  on machines with a word length of 16      bits.  The reason for this is due to the following identity: 
  549.  
  550.              Q*(R**j)  =  Q, mod (R-1)     0 <= Q < R 
  551.  
  552.      That is, any digit  Q  in the selected  radix  (0,  1,  ...  R-1)      multiplied  by any power of the radix will have a remainder of  Q      when divided by the radix minus 1. 
  553.  
  554.      Example:  In decimal R = 10.  Pick  Q = 6. 
  555.  
  556.                      6  =   0 * 9  +  6  =  6, mod 9                     60  =   6 * 9  +  6  =  6, mod 9                    600  =  66 * 9  +  6  =  6, mod 9   etc. 
  557.  
  558.         More to the point, rem(31415/9) = rem((30000+1000+400+10+5)/9)            = (3 mod 9) + (1 mod 9) + (4 mod 9) + (1 mod 9) + (5 mod 9)            = (3+1+4+1+5) mod 9            = 14 mod 9            = 5 
  559.  
  560.      So, the remainder of a number divided by the radix minus one  can      be  found  by simply summing the digits of the number.  Since the      radix in the TCP case has been chosen to be  2**16 and the  check      factor is  2**16 - 1, a message can quickly be checked by summing      all  of  the  16-bit  words  (on  a  PDP-11),  with carries being      end-around.  If zero is the result, the message can be considered      valid.  Thus, checking a product coded  message  is  exactly  the      same complexity as with the current TCP checksum! 
  561.  
  562.                                    - 6 - 
  563.  
  564.  
  565.  
  566.  Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 18] 
  567.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  568.  
  569.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  570.  
  571.      In  order  to  form   Ms,  the  sender must multiply the multiple      precision "number"  Mo  by  2**16 - 1.  Or,  Ms = (2**16)Mo - Mo.      This is performed by shifting  Mo   one  whole  word's  worth  of      precision  and  subtracting   Mo.   Since  carries must propagate      between digits, but it is only the  current  digit  which  is  of      interest, one's complement arithmetic is used. 
  572.  
  573.              (2**16)Mo =  Mo0 + Mo1 + Mo2 + ... + MoX +  0                  -  Mo =    - ( Mo0 + Mo1 + ......... + MoX)              ---------    ----------------------------------                 Ms     =  Ms0 + Ms1 + ...             - MoX 
  574.  
  575.      A  loop  which  implements  this  function on a PDP-11 might look      like:              LOOP:   MOV -2(R2),R0   ; Next byte of (2**16)Mo                      SBC R0          ; Propagate carries from last SUB                      SUB (R2)+,R0    ; Subtract byte of  Mo                      MOV R0,(R3)+    ; Store in Ms                      SOB R1,LOOP     ; Loop over entire message                                      ; 8 memory cycles per 16-bit byte 
  576.  
  577.      Note that the coding procedure is not done in-place since  it  is      not  systematic.   In general the original copy, Mo, will have to      be  retained  by  the  sender  for  retransmission  purposes  and      therefore  must  remain  readable.   Thus  the  MOV  R0,(R3)+  is      required which accounts for 2 of the  8  memory cycles per  loop. 
  578.  
  579.      The  coding  procedure  will  add  exactly one 16-bit word to the      message since  Ms <  (2**16)Mo .  This additional 16 bits will be      at the tail of the message, but may be  moved  into  the  defined      location  in the TCP header immediately before transmission.  The      receiver will have to undo this to put  Ms   back  into  standard      format before decoding the message. 
  580.  
  581.      The  code  in  the receiver for fully decoding the message may be      inferred  by  observing  that  any  word  in   Ms   contains  the      difference between two successive words of  Mo  minus the carries      from the previous word, and the low order word contains minus the      low word of Mo.  So the low order (i.e., rightmost) word of Mr is      just  the negative of the low order byte of Ms.  The next word of      Mr is the next word of  Ms  plus the just computed  word  of   Mr      plus the carry from that previous computation. 
  582.  
  583.      A  slight  refinement  of  the  procedure is required in order to      protect against an all-zero message passing to  the  destination.      This  will  appear to have a valid checksum because Ms'/K  =  0/K 
  584.  
  585.                                    - 7 - 
  586.  
  587.  
  588.  
  589. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 19] 
  590.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  591.  
  592.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  593.  
  594.      = 0 with 0 remainder.  The refinement is to make  the  coding  be      Ms  =  K*Mo + C where  C  is some arbitrary, well-known constant.      Adding this constant requires a second pass over the message, but      this will typically be very short since it can stop  as  soon  as      carries  stop propagating.  Chosing  C = 1  is sufficient in most      cases. 
  595.  
  596.      The product code checksum must  be  evaluated  in  terms  of  the      desired  properties  P1 - P7.  It has been shown that a factor of      two more machine cycles are consumed in computing or verifying  a      product code checksum (P5 satisfied?). 
  597.  
  598.      Although the code is not systematic, the checksum can be verified      quickly   without   decoding   the   message.   If  the  Internet      Destination Address is located at the least  significant  end  of      the packet (where the product code computation begins) then it is      possible  for  a  gateway to decode only enough of the message to      see this field without  having  to  decode  the  entire  message.      Thus,   P6  is  at  least  partially  satisfied.   The  algebraic      properties P1 through P4 are not  satisfied,  but  only  a  small      amount  of  computation  is  needed  to  account  for this -- the      message needs to be reformatted as previously mentioned. 
  599.  
  600.      P7  is  satisfied  since  the  product  code  checksum   can   be      incrementally  updated to account for an added word, although the      procedure is  somewhat  involved.    Imagine  that  the  original      message  has two halves, H1 and  H2.  Thus,  Mo = H1*(R**j) + H2.      The timestamp word is to be inserted between these halves to form      a modified  Mo' = H1*(R**(j+1)) + T*(R**j) + H2.  Since   K   has      been  chosen to be  R-1, the transmitted message  Ms' = Mo'(R-1).      Then, 
  601.  
  602.       Ms' =  Ms*R + T(R-1)(R**j) + P2((R-1)**2) 
  603.  
  604.           =  Ms*R + T*(R**(j+1))  + T*(R**j) + P2*(R**2) - 2*P2*R - P2 
  605.  
  606.      Recalling that  R   is  2**16,  the  word  size  on  the  PDP-11,      multiplying  by   R   means copying down one word in memory.  So,      the first term of  Ms' is simply the  unmodified  message  copied      down  one word.  The next term is the new data  T  added into the      Ms' being formed beginning at the (j+1)th word.  The addition  is      fairly  easy  here  since  after adding in T  all that is left is      propagating the carry, and that can stop as soon as no  carry  is      produced.  The other terms can be handle similarly. 
  607.  
  608.                                    - 8 - 
  609.  
  610.  
  611.  
  612.  
  613.  
  614. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 20] 
  615.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  616.  
  617.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  618.  
  619.      4.      More Complicated Codes 
  620.  
  621.      There exists a wealth of theory on error detecting and correcting      codes.   Peterson  [6]  is an excellent reference.  Most of these      "CRC" schemes are  designed  to  be  implemented  using  a  shift      register  with  a  feedback  network  composed  of exclusive-ORs.      Simulating such a logic circuit with a program would be too  slow      to be useful unless some programming trick is discovered. 
  622.  
  623.      One  such  trick has been proposed by Kirstein [8].  Basically, a      few bits (four or eight) of the current shift register state  are      combined with bits from the input stream (from Mo) and the result      is  used  as  an  index  to  a  table  which yields the new shift      register state and, if the code is not systematic, bits  for  the      output  stream  (Ms).  A trial coding of an especially "good" CRC      function using four-bit bytes showed showed this technique to  be      about  four times as slow as the current checksum function.  This      was true for  both  the  PDP-10  and  PDP-11  machines.   Of  the      desirable  properties  listed  above, CRC schemes satisfy only P3      (It has an inverse.), and P6 (It is systematic.).   Placement  of      the  checksum  field in the packet is critical and the CRC cannot      be incrementally modified. 
  624.  
  625.      Although the bulk of coding theory deals with binary codes,  most      of  the theory works if the alphabet contains   q  symbols, where      q is a power of a prime number.  For instance  q  taken as  2**16      should  make  a great deal of the theory useful on a word-by-word      basis. 
  626.  
  627.      5.      Outboard Processing 
  628.  
  629.      When a function such as computing an involved  checksum  requires      extensive processing, one solution is to put that processing into      an  outboard processor.  In this way "encode message" and "decode      message" become single instructions which do  not  tax  the  main      host   processor.   The  Digital  Equipment  Corporation  VAX/780      computer is equipped with special  hardware  for  generating  and      checking  CRCs [13].  In general this is not a very good solution      since such a processor must be constructed  for  every  different      host machine which uses TCP messages. 
  630.  
  631.      It is conceivable that the gateway functions for a large host may      be  performed  entirely  in an "Internet Frontend Machine".  This      machine would be  responsible  for  forwarding  packets  received 
  632.  
  633.                                    - 9 - 
  634.  
  635.  
  636.  
  637.  
  638.  
  639. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 21] 
  640.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  641.  
  642.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  643.  
  644.      either  from the network(s) or from the Internet protocol modules      in the connected host, and for  reassembling  Internet  fragments      into  segments and passing these to the host.  Another capability      of this machine would be  to  check  the  checksum  so  that  the      segments given to the host are known to be valid at the time they      leave the frontend.  Since computer cycles are assumed to be both      inexpensive and available in the frontend, this seems reasonable. 
  645.  
  646.      The problem with attempting to validate checksums in the frontend      is that it destroys the end-to-end character of the checksum.  If      anything,  this is the most powerful feature of the TCP checksum!      There is a way to make the host-to-frontend link  be  covered  by      the  end-to-end  checksum.   A  separate,  small protocol must be      developed to cover this link.  After having validated an incoming      packet from the network, the frontend would pass it to  the  host      saying "here is an Internet segment for you.  Call it #123".  The      host  would  save  this  segment,  and  send  a  copy back to the      frontend saying, "Here is what you gave me as #123.  Is it  OK?".      The  frontend  would  then  do a word-by-word comparison with the      first transmission, and  tell  the  host  either  "Here  is  #123      again",  or "You did indeed receive #123 properly.  Release it to      the appropriate module for further processing." 
  647.  
  648.      The headers on the messages crossing the host-frontend link would      most likely be covered  by  a  fairly  strong  checksum  so  that      information  like  which  function  is  being  performed  and the      message reference numbers are reliable.  These headers  would  be      quite  short,  maybe  only sixteen bits, so the checksum could be      quite strong.  The bulk of the message would not be checksumed of      course.      The reason this scheme reduces the computing burden on  the  host      is  that  all  that  is required in order to validate the message      using the end-to-end checksum is to send it back to the  frontend      machine.   In  the  case  of  the PDP-10, this requires only  0.5      memory cycles per 16-bit byte of Internet message, and only a few      processor cycles to setup the required transfers. 
  649.  
  650.      6.      Conclusions 
  651.  
  652.      There is an ordering of checksum functions: first and simplest is      none at all which provides  no  error  detection  or  correction.      Second,  is  sending a constant which is checked by the receiver.      This also is extremely weak.  Third, the exclusive-OR of the data      may be sent.  XOR takes the minimal amount of  computer  time  to      generate  and  check,  but  is  not  a  good  checksum.   A two's      complement sum of the data is somewhat better and takes  no  more 
  653.  
  654.                                   - 10 - 
  655.  
  656.  
  657.  
  658. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 22] 
  659.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  660.  
  661.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  662.  
  663.      computer  time  to  compute.   Fifth, is the one's complement sum      which is what is currently used by  TCP.   It  is  slightly  more      expensive  in terms of computer time.  The next step is a product      code.  The product code is strongly related to  one's  complement      sum,  takes  still more computer time to use, provides a bit more      protection  against  common  hardware  failures,  but  has   some      objectionable properties.  Next is a genuine CRC polynomial code,      used  for  checking  purposes only.  This is very expensive for a      program to implement.  Finally, a full CRC error  correcting  and      detecting scheme may be used. 
  664.  
  665.      For  TCP  and  Internet  applications  the product code scheme is      viable.  It suffers mainly in that messages  must  be  (at  least      partially)  decoded  by  intermediate gateways in order that they      can be forwarded.  Should product  codes  not  be  chosen  as  an      improved  checksum,  some  slight  modification  to  the existing      scheme might be possible.  For  instance  the  "add  and  rotate"      function  used  for  paper  tape  by  the  PDP-6/10  group at the      Artificial Intelligence Laboratory at  M.I.T.  Project  MAC  [12]      could  be  useful  if it can be proved that it is better than the      current scheme and that it  can  be  computed  efficiently  on  a      variety of machines. 
  666.  
  667.  
  668.  
  669.  
  670.  
  671.  
  672.  
  673.  
  674.  
  675.  
  676.  
  677.  
  678.  
  679.  
  680.  
  681.  
  682.  
  683.  
  684.  
  685.  
  686.  
  687.                                   - 11 - 
  688.  
  689.  
  690.  
  691.  
  692.  
  693.  
  694.  
  695. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 23] 
  696.  RFC 1071            Computing the Internet Checksum       September 1988 
  697.  
  698.       Internet Experiment Note  45                          5 June 1978      TCP Checksum Function Design                   William W. Plummer 
  699.  
  700.      References 
  701.  
  702.      [1]  Cerf, V.G. and Kahn, Robert E., "A Protocol for Packet Network           Communications," IEEE Transactions on Communications, vol.           COM-22, No.  5, May 1974. 
  703.  
  704.      [2]  Kahn, Robert E., "The Organization of Computer Resources into           a Packet Radio Network", IEEE Transactions on Communications,           vol. COM-25, no. 1, pp. 169-178, January 1977. 
  705.  
  706.      [3]  Jacobs, Irwin, et al., "CPODA - A Demand Assignment Protocol           for SatNet", Fifth Data Communications Symposium, September           27-9, 1977, Snowbird, Utah 
  707.  
  708.      [4]  Bolt Beranek and Newman, Inc.  "Specifications for the           Interconnection of a Host and an IMP", Report 1822, January           1976 edition. 
  709.  
  710.      [5]  Dean, Richard A., "Elements of Abstract Algebra", John Wyley           and Sons, Inc., 1966 
  711.  
  712.      [6]  Peterson, W. Wesley, "Error Correcting Codes", M.I.T. Press           Cambridge MA, 4th edition, 1968. 
  713.  
  714.      [7]  Avizienis, Algirdas, "A Study of the Effectiveness of Fault-           Detecting Codes for Binary Arithmetic", Jet Propulsion           Laboratory Technical Report No. 32-711, September 1, 1965. 
  715.  
  716.      [8]  Kirstein, Peter, private communication 
  717.  
  718.      [9]  Cerf, V. G. and Postel, Jonathan B., "Specification of           Internetwork Transmission Control Program Version 3",           University of Southern California Information Sciences           Institute, January 1978. 
  719.  
  720.      [10] Digital Equipment Corporation, "PDP-10 Reference Handbook",           1970, pp. 114-5. 
  721.  
  722.      [11] Swanson, Robert, "Understanding Cyclic Redundancy Codes",           Computer Design, November, 1975, pp. 93-99. 
  723.  
  724.      [12] Clements, Robert C., private communication. 
  725.  
  726.      [13] Conklin, Peter F., and Rodgers, David P., "Advanced           Minicomputer Designed by Team Evaluation of Hardware/Software           Tradeoffs", Computer Design, April 1978, pp. 136-7. 
  727.  
  728.                                        - 12 - 
  729.  
  730.  
  731.  
  732. Braden, Borman, & Partridge                                    [Page 24] 
  733.  
  734.