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Text File  |  1996-05-07  |  37KB  |  505 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                           J. Touch Request For Comments: 1936                                     B. Parham Category: Informational                                              ISI                                                               April 1996 
  8.  
  9.               Implementing the Internet Checksum in Hardware 
  10.  
  11. Status of This Memo 
  12.  
  13.    This memo provides information for the Internet community.  This memo    does not specify an Internet standard of any kind.  Distribution of    this memo is unlimited. 
  14.  
  15. Abstract 
  16.  
  17.    This memo presents a techniques for efficiently implementing the    Internet Checksum in hardware. It includes PLD code for programming a    single, low cost part to perform checksumming at 1.26 Gbps. 
  18.  
  19. Introduction 
  20.  
  21.    The Internet Checksum is used in various Internet protocols to check    for data corruption in headers (e.g., IP) [4] and packet bodies (e.g,    UDP, TCP) [5][6]. Efficient software implementation of this checksum    has been addressed in previous RFCs [1][2][3][7]. 
  22.  
  23.    Efficient software implementations of the Internet Checksum algorithm    are often embedded in data copying operations ([1], Section 2). This    copy operation is increasingly being performed by dedicated direct    memory access (DMA) hardware. As a result, DMA hardware designs are    beginning to incorporate dedicated hardware to compute the Internet    Checksum during the data transfer. 
  24.  
  25.    This note presents the architecture of an efficient, pipelined    Internet Checksum mechanism, suitable for inclusion in DMA hardware    [8]. This design can be implemented in a relatively inexpensive    programmable logic device (PLD) (1995 cost of $40), and is capable of    supporting 1.26 Gbps transfer rates, at 26 ns per 32-bit word.    Appendix A provides the pseudocode for such a device. This design has    been implemented in the PC-ATOMIC host interface hardware [8]. We    believe this design is of general use to the Internet community. 
  26.  
  27.  
  28.  
  29.  
  30.  
  31.  
  32.  
  33.  
  34.  
  35. Touch & Parham               Informational                      [Page 1] 
  36.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  37.  
  38.     The remainder of this document is organized as follows: 
  39.  
  40.             Review of the Internet Checksum             One's Complement vs. Two's Complement Addition             Interfaces             Summary             Appendix A - PLD source code 
  41.  
  42.  
  43.  
  44.  
  45.  
  46.  
  47.  
  48.  
  49.  
  50.  
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58.  
  59.  
  60.  
  61.  
  62.  
  63.  
  64.  
  65.  
  66.  
  67.  
  68.  
  69.  
  70.  
  71.  
  72.  
  73.  
  74.  
  75.  
  76.  
  77.  
  78.  
  79.  
  80.  
  81.  
  82.  
  83.  
  84.  Touch & Parham               Informational                      [Page 2] 
  85.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  86.  
  87.  A Review of the Internet Checksum 
  88.  
  89.    The Internet Checksum is used for detecting corruption in a block of    data [1]. It is initialized to zero, and computed as the complement    of the ones-complement sum of the data, taken in 16-bit units. A    subsequent checksum of the data and checksum together should generate    a zero checksum if no errors are detected. 
  90.  
  91.    The checksum allows [1]: 
  92.  
  93.             - byte order "independence"                     reordered output is equivalent to reordered input             - 16-bit word-order independence                     reordering 16-bit words preserves the output             - incremental computation             - deferred carries             - parallel summation                     a result of deferred carries, incremental                     computation, and 16-bit word order independence 
  94.  
  95.    This note describes an implementation that computes two partial    checksums in parallel, over the odd and even 16-bit half-words of    32-bit data. The result is a pair of partial checksums (odd and    even), which can be combined, and the result inverted to generate the    true Internet Checksum. This technique is related to the long-word    parallel summation used in efficient software implementations [1]. 
  96.  
  97.             +------------------+     +------------------+             |  high half-word  |     |  low half-word   |             | ones-complement  |     | ones-complement  |             | partial checksum |     | partial checksum |             +------------------+     +------------------+                                 \   /                                   * (ones-complement sum)                                   |                          +------------------+                          | partial checksum |                          +------------------+                                   |                                   * (ones-complement negative)                                   |                         +-------------------+                         |       final       |                         | Internet Checksum |                         +-------------------+ 
  98.  
  99.  
  100.  
  101.  
  102.  
  103.  Touch & Parham               Informational                      [Page 3] 
  104.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  105.  
  106.  One's Complement vs. Two's Complement Addition 
  107.  
  108.    The Internet Checksum is composed of a ones-complement lookahead    adder and a bit-wise inverter. A ones-complement adder can be built    either using twos-complement components, or natively. 
  109.  
  110.    A twos-complement implementation of a ones-complement adder requires    either two twos-complement adders, or two cycles per add. The sum is    performed, then the high-bit carry-out is propagated to the carry-in,    and a second sum is performed. (ones-complement addition is {+1s} and    twos-complement is {+2s}) 
  111.  
  112.             a {+1s} b == (a {+2s} b) + carry(a {+2s} b) 
  113.  
  114.             e.g.,                     halfword16 a,b;                     word32 c;                     a {+1s} b == r             such that:                     c = a {+2s} b;                          # sum value                     r = (c & 0xFFFF) {+2s} (c >> 16);       # sum carry 
  115.  
  116.    Bits of a twos-complement lookahead adder are progressively more    complex in carry lookahead. (OR the contents of each row, where terms    are AND'd or XOR'd {^}) 
  117.  
  118.             4-bit carry-lookahead 2's complement adder:                     a,b : input data                     p   : carry propagate, where pi = ai*bi = (ai)(bi)                     g   : carry generate, where gi = ai + bi 
  119.  
  120.             Out0 := a0 ^ b0 ^ ci 
  121.  
  122.             Out1 := a1 ^ b1 ^ (cip0     + g0) 
  123.  
  124.             Out2 := a2 ^ b2 ^ (cip0p1   + g0p1   + g1) 
  125.  
  126.             Out3 := a3 ^ b3 ^ (cip0p1p2 + g0p1p2 + g1p2 + g2) 
  127.  
  128.             Cout := cip0p1p2p3 + g0p1p2p3 + g1p2p3 + g2p3 + g3 
  129.  
  130.    The true ones-complement lookahead adder recognizes that the carry-    wrap of the twos-complement addition is equivalent to a toroidal    carry-lookahead. Bits of a ones-complement lookahead adder are all    the same complexity, that of the high-bit of a twos-complement    lookahead adder. Thus the ones-complement sum (and thus the Internet    Checksum) is bit-position independent. We replace `ci' with the `co'    expression and reduce. (OR terms in each row pair).  
  131.  
  132.  Touch & Parham               Informational                      [Page 4] 
  133.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  134.  
  135.              4-bit carry-lookahead 1's complement ring adder: 
  136.  
  137.             Out0 = a0 ^ b0 ^ (g3       + g2p3     + g1p2p3   + g0p1p2p3) 
  138.  
  139.             Out1 = a1 ^ b1 ^ (g3p0     + g2p3p0   + g1p2p3p0 + g0) 
  140.  
  141.             Out2 = a2 ^ b2 ^ (g3p0p1   + g2p3p0p1 + g1       + g0p1) 
  142.  
  143.             Out3 = a3 ^ b3 ^ (g3p0p1p2 + g2       + g1p2     + g0p1p2) 
  144.  
  145.    A hardware implementation can use this toroidal design directly,    together with conventional twos-complement fast-adder internal    components, to perform a pipelined ones-complement adder [8]. 
  146.  
  147.    A VLSI implementation could use any full-lookahead adder, adapted to    be toroidal and bit-equivalent, as above. In our PLD implementation,    we implement the adders via 2- and 3-bit full-lookahead sub-    components. The adder components are chained in a ring via carry bit    registers.  This relies on delayed carry-propagation to implement a    carry pipeline between the fast-adder stages. 
  148.  
  149.             Full-lookahead adders in a toroidal pipeline 
  150.  
  151.          +-+-+-+   +-+-+-+   +-+-+   +-+-+-+   +-+-+-+   +-+-+          |i|i|i|   |i|i|i|   |i|i|   |i|i|i|   |i|i|i|   |i|i|          |F|E|D|   |C|B|A|   |9|8|   |7|6|5|   |4|3|2|   |1|0|          +-+-+-+   +-+-+-+   +-+-+   +-+-+-+   +-+-+-+   +-+-+            "+"       "+"      "+"      "+"       "+"      "+"          +-+-+-+   +-+-+-+   +-+-+   +-+-+-+   +-+-+-+   +-+-+          |s|s|s|   |s|s|s|   |s|s|   |s|s|s|   |s|s|s|   |s|s|          |F|E|D|   |C|B|A|   |9|8|   |7|6|5|   |4|3|2|   |1|0|          +-+-+-+   +-+-+-+   +-+-+   +-+-+-+   +-+-+-+   +-+-+          v     |   v     |   v   |   v     |   v     |   v   |   +--+          |     ^   |     ^   |   ^   |     ^   |     ^   |   ^   v  |          |      +-+       +-+     +-+       +-+       +-+     +-+   |          |      |c|       |c|     |c|       |c|       |c|     |c|   |          |      |5|       |4|     |3|       |2|       |1|     |0|   |          |      +-+       +-+     +-+       +-+       +-+     +-+   |          +----------------------------------------------------------+ 
  152.  
  153.    Implementation of fast-adders in PLD hardware is currently limited to    3-bits, because an i-bit adder requires 4+2^i product terms, and    current PLDs support only 16 product terms.  The resulting device    takes at most 5 "idle" clock periods for the carries to propagate    through the accumulation pipeline. 
  154.  
  155.  
  156.  
  157.  
  158.  
  159.  Touch & Parham               Informational                      [Page 5] 
  160.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  161.  
  162.  Interfaces 
  163.  
  164.    The above device has been installed in a VL-Bus PC host interface    card [8]. It has a hardware and software interface, defined as    follows. 
  165.  
  166.  Hardware Interface 
  167.  
  168.    The Internet Checksum hardware appears as a single-port 32-bit    register, with clock and control signals [8]: 
  169.  
  170.                    +----------------------+             CLR--->|                      |             OE---->|  32-bit register as  |             CLK--->|  2 adjacent 16-bit   |<---/---> 32-bit data bus             ICLK-->| ones-complement sums |             ADD--->|                      |                    +----------------------+ 
  171.  
  172.             CLR    = zero the register             OE     = write the register onto the data bus             CLK    = clock to cycle the pipeline operation             ICLK   = input data latch clock             ADD    = initiating an add of latched input data 
  173.  
  174.    CLR causes the contents of the checksum register and input latch to    be zeroed. There is no explicit load; a CLR followed by a write of    the load value to a dummy location is equivalent. 
  175.  
  176.    The OE causes the register to be written to the data bus, or tri-    stated. 
  177.  
  178.    The CLK causes the pipeline to operate. If no new input data is    latched to be added (via ICLK, ADD), a virtual "zero" is summed into    the register, to permit the pipeline to empty. 
  179.  
  180.    The ICLK (transparently) latches the value on the data bus to be    latched internally, to be summed into the accumulator on the next ADD    signal. The ADD signal causes the latched input data (ICLK) to be    accumulated into the checksum pipeline. ADD and ICLK are commonly    tied together. One 32-bit data value can be latched and accumulated    into the pipeline adder every 26-ns clock, assuming data is stable    when the ADD/ICLK signal occurs. 
  181.  
  182.    The internal 32-bit register is organized as two 16-bit ones-    complement sums, over the even and odd 16-bit words of the data    stream. To compute the Internet Checksum from this quantity, ones-    complement add the halves together, and invert the result. 
  183.  
  184.  
  185.  
  186. Touch & Parham               Informational                      [Page 6] 
  187.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  188.  
  189.   Software Interface 
  190.  
  191.    The device is used as a memory-mapped register. The register is read    by performing a read on its equivalent memory location. 
  192.  
  193.    The device is controlled via an external memory-mapped register. Bits    in this control register clear the device (set/clear the CLR line),    and enable and disable the device (set/clear the ADD line). The CLR    line can alternatively be mapped to a memory write, e.g., such that    reading the location is a non-destructive read of the checksum    register, and a write of any value clears the checksum register. The    enable/disable control must be stored in an external register. 
  194.  
  195.    The device is designed to operate in background during memory    transfers (either DMA or programmed I/O). Once enabled, all transfers    across that bus are summed into the checksum register. The checksum    is available 5 clocks after the last enabled data accumulation. This    delay is often hidden by memory access mechanisms and bus    arbitration.  If required, "stall" instructions can be executed for    the appropriate delay.     For the following example, we assume that the device is located at    CKSUMLOC. We assume that reading that location reads the checksum    register, and writing any value to that location clears the register.    The control register is located at CTLLOC, and the checksum    enable/disable bit is CKSUMBIT, where 1 is enabled, and 0 is    disabled.  To perform a checksum, a programmer would clear the    register, (optionally initialize the checksum), initiate a series of    transfers, and use the result: 
  196.  
  197.             /******* initialization *******/             *(CTLLOC) &= ~((ctlsize)(CKSUMBIT));     /* disable sum */             (word32)(*(CKSUMLOC)) = 0;               /* clear reg   */             *(CTLLOC) |= CKSUMBIT;                   /* enable sum  */             { (optional) write initial value to a dummy location } 
  198.  
  199.             /***** perform a transfer *****/             { do one or more DMA or PIO transfers - read or write } 
  200.  
  201.             /***** gather the results *****/             *(CTLLOC) &= ~((ctlsize)(CKSUMBIT));     /* disable sum  */             sum = (word32)(*(CKSUMLOC));             /* read sum     */             sum = (sum & 0xFFFF) + (sum >> 16);      /* fold halves  */             sum = (sum & 0xFFFF) + (sum >> 16);      /* add in carry */             ipcksum = (halfword16)(~(sum & 0xFFFF)); /* 1's negative */ 
  202.  
  203.  
  204.  
  205.  
  206.  
  207.  Touch & Parham               Informational                      [Page 7] 
  208.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  209.  
  210.  Summary 
  211.  
  212.    This note describes the design of a hardware Internet Checksum that    can be implemented in an inexpensive PLD, achieving 1.26 Gbps. This    design has been implemented in the PC-ATOMIC host interface hardware    [8]. We believe this design is of general use to the Internet    community. 
  213.  
  214. Security Considerations 
  215.  
  216.    Security considerations are not addressed here. The Internet Checksum    is not intended as a security measure. 
  217.  
  218. Acknowledgements 
  219.  
  220.    The authors would like to thank the members of the "High-Performance    Computing and Communications", notably Mike Carlton, and "Advanced    Systems" Divisions at ISI for their assistance in the development of    the hardware, and this memo. 
  221.  
  222. References 
  223.  
  224.    [1] Braden, R., Borman, D., and Partridge, C., "Computing the        Internet Checksum," Network Working Group RFC-1071, ISI, Cray        Research, and BBN Labs, Sept. 1988. 
  225.  
  226.    [2] Mallory, T., and Kullberg, A., "Incremental Updating of the        Internet Checksum," Network Working Group RFC-1141, BBN Comm.,        Jan. 1990. 
  227.  
  228.    [3] Plummer, W., "TCP Checksum Function Design," IEN-45, BBN, 1978,        included as an appendix in RFC-1071. 
  229.  
  230.    [4] Postel, Jon, "Internet Protocol," Network Working Group RFC-        791/STD-5, ISI, Sept. 1981. 
  231.  
  232.    [5] Postel, Jon, "User Datagram Protocol," Network Working Group        RFC-768/STD-6, ISI, Aug. 1980. 
  233.  
  234.    [6] Postel, Jon, "Transmission Control Protocol," Network Working        Group RFC-793/STD-7, ISI, Sept. 1981. 
  235.  
  236.    [7] Rijsinghani, A., "Computation of the Internet Checksum via        Incremental Update," Network Working Group RFC-1624, Digital        Equipment Corp., May 1994. 
  237.  
  238.    [8] Touch, J., "PC-ATOMIC", ISI Tech. Report. SR-95-407, June 1995. 
  239.  
  240.  
  241.  
  242.  Touch & Parham               Informational                      [Page 8] 
  243.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  244.  
  245.  Authors' Addresses 
  246.  
  247.    Joe Touch    University of Southern California/Information Sciences Institute    4676 Admiralty Way    Marina del Rey, CA 90292-6695    USA    Phone: +1 310-822-1511 x151    Fax:   +1 310-823-6714    URL:   http://www.isi.edu/~touch    EMail: touch@isi.edu 
  248.  
  249.     Bruce Parham    University of Southern California/Information Sciences Institute    4676 Admiralty Way    Marina del Rey, CA 90292-6695    USA    Phone: +1 310-822-1511 x101    Fax:   +1 310-823-6714    EMail: bparham@isi.edu 
  250.  
  251.  
  252.  
  253.  
  254.  
  255.  
  256.  
  257.  
  258.  
  259.  
  260.  
  261.  
  262.  
  263.  
  264.  
  265.  
  266.  
  267.  
  268.  
  269.  
  270.  
  271.  
  272.  
  273.  
  274.  
  275.  
  276.  
  277.  
  278.  
  279.  Touch & Parham               Informational                      [Page 9] 
  280.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  281.  
  282.  Appendix A: PLD source code 
  283.  
  284. The following is the PLD source code for an AMD MACH-435 PLD. The MACH-435 is composed of 8 22V10-equivalent PLD blocks, connected by a configurable internal matrix. 
  285.  
  286.  ---- (PLD source code follows) ---- 
  287.  
  288. TITLE    PC-ATOMIC IP Sum Accelerator - 1-clock 2- and 3-bit 26 ns version PATTERN  ip_sum REVISION 1.01 AUTHOR   J. Touch & B. Parham COMPANY  USC/ISI DATE     06/21/94 
  289.  
  290. CHIP    ip_sum          MACH435 
  291.  
  292. ; accumulates in 1 clock (1 level of logic) ; ; resources allocated to reduce fitting time ; ; uses an input register "dl" to latch the data bus values on rising edge ; accumulates a hi/lo ones-complement sum in register "q" ; the input and output are accessed via bidirectional pins "dq" ; ; uses 2 groups of 6 carry bit registers "cy" ; ; use 3-bit full-adders with carry lookahead (settles in 6 clocks) ; group 16 bits as      [000102 030405 0607 080910 111213 1415] ;                       [161718 192021 2223 242526 272829 3031] ; ; locking the pins down speeds up fitting and is designed to force ; 4-bit components into single "segments" of the PLD. ; we could have indicated the same thing via: ;       GROUP MACH_SEG_A        dq[6..0] ;       GROUP MACH_SEG_B        dq[14..8] ;       GROUP MACH_SEG_C        dq[22..16] ;       GROUP MACH_SEG_D        dq[30..24] 
  293.  
  294. ; ; control pins: ; PIN     20      clk             ; adder clock PIN     62      ip_add          ; add current data to sum PIN     83      ip_sum_ena      ; output current sum PIN     41      ip_clr          ; clear current sum PIN 23  ip_dclk                 ; input data latch (tied to clk, or not) 
  295.  
  296.  
  297.  
  298. Touch & Parham               Informational                     [Page 10] 
  299.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  300.  
  301.  ; ; dq are data bus pins ; dl is the input register ; PIN     [9..3]          dq[6..0] IPAIR dl[6..0]         ; IO port PIN     [18..12]        dq[14..8] IPAIR dl[14..8]       ; IO port PIN     [30..24]        dq[22..16] IPAIR dl[22..16]     ; IO port PIN     [39..33]        dq[30..24] IPAIR dl[30..24]     ; IO port PIN     ?       dq[31,23,15,7] IPAIR dl[31,23,15,7]     ; IO port 
  302.  
  303. ; ; q  is the partial checksum register ; dl is the input register ; dq are the data bus pins ; NODE    ?       q[31..0] OPAIR dq[31..0]        ; internal data in reg NODE    ?       dl[31..0] REG                   ; input reg 
  304.  
  305. ; ; cy are the carry register bits ; NODE    ?       cy[31,29,26,23,21,18,15,13,10,7,5,2] REG                                                 ;1-bit internal carry bits 
  306.  
  307. EQUATIONS 
  308.  
  309. ; ; .trst is the tri-state control, 0 means these are always inputs ; ip_add.trst             = 0 ip_clr.trst             = 0 ip_sum_ena.trst         = 0 
  310.  
  311. ; ; grab data to the input register on every clock (irrelevant if invalid) ; dl[31..0].clkf          = ip_dclk       ; grab data all the time         ; don't use setf, rstf, or trst for dl         ; we want dl to map to input registers, not internal cells         ; besides, input registers don't need setf, rstf, or trst 
  312.  
  313. ; ; control of the checksum register ; dq[31..0].clkf          = clk                   ; clk clocks everything dq[31..0].setf          = gnd                   ; never preset registers dq[31..0].rstf          = ip_clr                ; clear on reset dq[31..0].trst          = ip_sum_ena            ; ena outputs sum - read 
  314.  
  315.  
  316.  
  317. Touch & Parham               Informational                     [Page 11] 
  318.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  319.  
  320.  ; ; control for the carry register ; cy[31,29,26,23,21,18,15,13,10,7,5,2].clkf       = clk cy[31,29,26,23,21,18,15,13,10,7,5,2].setf       = gnd    ; never preset cy[31,29,26,23,21,18,15,13,10,7,5,2].rstf       = ip_clr ; clear on reset 
  321.  
  322. ; ; INPUT DATA LATCH ; nothing fancy here - grab all inputs when ip_add signal is high ; i.e., grab data in input register ; dl[31..0]             := dq[31..0] 
  323.  
  324. ; ; COMBINATORIAL ADDER ; ; built as a series of 2-bit and 3-bit (carry-lookahead) full-adders ; with carries sent to the carry register "pipeline" ; ; sum[n] are sum bits ; cy[m] are carry bits ; ":+:" is XOR 
  325.  
  326. ; ; SUM[0] = (A0 :+: B0 :+: CARRY_IN) ; ; CY[0] = ((A0 * B0) + ((A0 :+: B0) * CARRY_IN)) ; ; actually, the latter can be rewritten as ; ; CY[0] = ((A0 * B0) + ((A0 + B0) * CARRY_IN)) ; ; because the XOR won't be invalidated by the AND case, since the ; result is always 1 from the first term then anyway ; this helps reduce the number of XOR terms required, which are ; a limited resource in PLDs ; 
  327.  
  328.  
  329.  
  330.  
  331.  
  332.  
  333.  
  334.  
  335.  
  336.  
  337.  
  338.  
  339.  
  340. Touch & Parham               Informational                     [Page 12] 
  341.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  342.  
  343.  ; SUM THE LOW-ORDER WORD ; 
  344.  
  345. ; ; the first 5 bits [0..4] of the low-order word ; q[0]    := (q[0] :+: (ip_add * dl[0]) :+: cy[15]) 
  346.  
  347. q[1]    := (q[1] :+: (ip_add * dl[1]) :+:         ((ip_add *                 (q[0] * dl[0] +                 dl[0] * cy[15])) +         (q[0] * cy[15]))) 
  348.  
  349. q[2]    := (q[2] :+: (ip_add * dl[2]) :+:         ((ip_add *                 (q[1] * dl[1] +                  q[1] *  q[0] *  dl[0] +                 dl[1] *  q[0] *  dl[0] +                  q[1] * dl[0] * cy[15] +                 dl[1] * dl[0] * cy[15] +                 dl[1] *  q[0] * cy[15])) +         (q[1] * q[0] * cy[15]))) 
  350.  
  351. cy[2]   := ((ip_add *                 (q[2] * dl[2] +                  q[2] *  q[1] * dl[1] +                 dl[2] *  q[1] * dl[1] +                  q[2] *  q[1] *  q[0] *  dl[0] +                  q[2] * dl[1] *  q[0] *  dl[0] +                 dl[2] *  q[1] *  q[0] *  dl[0] +                 dl[2] * dl[1] *  q[0] *  dl[0] +                  q[2] *  q[1] * dl[0] * cy[15] +                  q[2] * dl[1] *  q[0] * cy[15] +                  q[2] * dl[1] * dl[0] * cy[15] +                 dl[2] *  q[1] *  q[0] * cy[15] +                 dl[2] *  q[1] * dl[0] * cy[15] +                 dl[2] * dl[1] *  q[0] * cy[15] +                 dl[2] * dl[1] * dl[0] * cy[15])) +         (q[2] * q[1] * q[0] * cy[15])) 
  352.  
  353. q[3]    := (q[3] :+: (ip_add * dl[3]) :+: cy[2]) 
  354.  
  355. q[4]    := (q[4] :+: (ip_add * dl[4]) :+:         ((ip_add *                 (q[3] * dl[3] +                 dl[3] * cy[2])) +         (q[3] * cy[2]))) 
  356.  
  357.  
  358.  
  359. Touch & Parham               Informational                     [Page 13] 
  360.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  361.  
  362.  ; ; the next 3 bits [5..7] of the low-order word ; q[5]    := (q[5] :+: (ip_add * dl[5]) :+:         ((ip_add *                 (q[4] * dl[4] +                  q[4] *  q[3] * dl[3] +                 dl[4] *  q[3] * dl[3] +                  q[4] * dl[3] * cy[2] +                 dl[4] * dl[3] * cy[2] +                 dl[4] *  q[3] * cy[2])) +         (q[4] * q[3] * cy[2]))) 
  363.  
  364. cy[5]   := ((ip_add * (                  q[5] * dl[5] +                  q[5] *  q[4] * dl[4] +                 dl[5] *  q[4] * dl[4] +                  q[5] *  q[4] *  q[3] * dl[3] +                  q[5] * dl[4] *  q[3] * dl[3] +                 dl[5] *  q[4] *  q[3] * dl[3] +                 dl[5] * dl[4] *  q[3] * dl[3] +                  q[5] *  q[4] * dl[3] * cy[2] +                  q[5] * dl[4] *  q[3] * cy[2] +                  q[5] * dl[4] * dl[3] * cy[2] +                 dl[5] *  q[4] *  q[3] * cy[2] +                 dl[5] *  q[4] * dl[3] * cy[2] +                 dl[5] * dl[4] *  q[3] * cy[2] +                 dl[5] * dl[4] * dl[3] * cy[2])) +         (q[5] * q[4] * q[3] * cy[2])) 
  365.  
  366. q[6]    := (q[6] :+: (ip_add * dl[6]) :+: cy[5]) 
  367.  
  368. q[7]    := (q[7] :+: (ip_add * dl[7]) :+:         ((ip_add *                 (q[6] * dl[6] +                 dl[6] * cy[5])) +         (q[6] * cy[5]))) 
  369.  
  370. cy[7]   := ((ip_add *                 (q[7] * dl[7] +                  q[7] *  q[6] * dl[6] +                 dl[7] *  q[6] * dl[6] +                  q[7] * dl[6] * cy[5] +                 dl[7] * dl[6] * cy[5] +                 dl[7] *  q[6] * cy[5])) +         (q[7] * q[6] * cy[5])) 
  371.  
  372.  
  373.  
  374.  
  375.  
  376. Touch & Parham               Informational                     [Page 14] 
  377.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  378.  
  379.  ; ; the next 5 bits [8..12] of the low-order word ; q[8]    := (q[8] :+: (ip_add * dl[8]) :+: cy[7]) 
  380.  
  381. q[9]    := (q[9] :+: (ip_add * dl[9]) :+:         ((ip_add *                 (q[8] * dl[8] +                 dl[8] * cy[7])) +         (q[8] * cy[7]))) 
  382.  
  383. q[10]   := (q[10] :+: (ip_add * dl[10]) :+:         ((ip_add *                 (q[9] * dl[9] +                  q[9] *  q[8] * dl[8] +                 dl[9] *  q[8] * dl[8] +                  q[9] * dl[8] * cy[7] +                 dl[9] * dl[8] * cy[7] +                 dl[9] *  q[8] * cy[7])) +         (q[9] * q[8] * cy[7]))) 
  384.  
  385. cy[10]  := ((ip_add *                 (q[10] * dl[10] +                  q[10] *  q[9] * dl[9] +                 dl[10] *  q[9] * dl[9] +                  q[10] *  q[9] *  q[8] * dl[8] +                  q[10] * dl[9] *  q[8] * dl[8] +                 dl[10] *  q[9] *  q[8] * dl[8] +                 dl[10] * dl[9] *  q[8] * dl[8] +                  q[10] *  q[9] * dl[8] * cy[7] +                  q[10] * dl[9] *  q[8] * cy[7] +                  q[10] * dl[9] * dl[8] * cy[7] +                 dl[10] *  q[9] *  q[8] * cy[7] +                 dl[10] *  q[9] * dl[8] * cy[7] +                 dl[10] * dl[9] *  q[8] * cy[7] +                 dl[10] * dl[9] * dl[8] * cy[7])) +         (q[10] * q[9] * q[8] * cy[7])) 
  386.  
  387. q[11]   := (q[11] :+: (ip_add * dl[11]) :+: cy[10]) 
  388.  
  389. q[12]   := (q[12] :+: (ip_add * dl[12]) :+:         ((ip_add *                 (q[11] * dl[11] +                 dl[11] * cy[10])) +         (q[11] * cy[10]))) 
  390.  
  391.  
  392.  
  393.  
  394.  
  395.  Touch & Parham               Informational                     [Page 15] 
  396.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  397.  
  398.  ; ; the final 3 bits [13..15] of the low-order word ; q[13]   := (q[13] :+: (ip_add * dl[13]) :+:         ((ip_add *                 (q[12] * dl[12] +                  q[12] *  q[11] * dl[11] +                 dl[12] *  q[11] * dl[11] +                  q[12] * dl[11] * cy[10] +                 dl[12] * dl[11] * cy[10] +                 dl[12] *  q[11] * cy[10])) +         (q[12] * q[11] * cy[10]))) 
  399.  
  400. cy[13]  := ((ip_add * (                  q[13] * dl[13] +                  q[13] *  q[12] * dl[12] +                 dl[13] *  q[12] * dl[12] +                  q[13] *  q[12] *  q[11] * dl[11] +                  q[13] * dl[12] *  q[11] * dl[11] +                 dl[13] *  q[12] *  q[11] * dl[11] +                 dl[13] * dl[12] *  q[11] * dl[11] +                  q[13] *  q[12] * dl[11] * cy[10] +                  q[13] * dl[12] *  q[11] * cy[10] +                  q[13] * dl[12] * dl[11] * cy[10] +                 dl[13] *  q[12] *  q[11] * cy[10] +                 dl[13] *  q[12] * dl[11] * cy[10] +                 dl[13] * dl[12] *  q[11] * cy[10] +                 dl[13] * dl[12] * dl[11] * cy[10])) +         (q[13] * q[12] *  q[11] * cy[10])) 
  401.  
  402. q[14]   := (q[14] :+: (ip_add * dl[14]) :+: cy[13]) 
  403.  
  404. q[15]   := (q[15] :+: (ip_add * dl[15]) :+:         ((ip_add *                 (q[14] * dl[14] +                 dl[14] * cy[13])) +         (q[14] * cy[13]))) 
  405.  
  406. cy[15]  := ((ip_add *                 (q[15] * dl[15] +                  q[15] *  q[14] * dl[14] +                 dl[15] *  q[14] * dl[14] +                  q[15] * dl[14] * cy[13] +                 dl[15] * dl[14] * cy[13] +                 dl[15] *  q[14] * cy[13])) +         (q[15] * q[14] * cy[13])) 
  407.  
  408.  
  409.  
  410.  
  411.  
  412. Touch & Parham               Informational                     [Page 16] 
  413.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  414.  
  415.  ; SUM THE HIGH-ORDER WORD ; 
  416.  
  417. ; ; the first 5 bits [16..20] of the high-order word ; q[16]   := (q[16] :+: (ip_add * dl[16]) :+: cy[31]) 
  418.  
  419. q[17]   := (q[17] :+: (ip_add * dl[17]) :+:         ((ip_add *                 (q[16] * dl[16] +                 dl[16] * cy[31])) +         (q[16] * cy[31]))) 
  420.  
  421. q[18]   := (q[18] :+: (ip_add * dl[18]) :+:         ((ip_add *                 (q[17] * dl[17] +                  q[17] *  q[16] * dl[16] +                 dl[17] *  q[16] * dl[16] +                  q[17] * dl[16] * cy[31] +                 dl[17] * dl[16] * cy[31] +                 dl[17] *  q[16] * cy[31])) +         (q[17] * q[16] * cy[31]))) 
  422.  
  423. cy[18]  := ((ip_add *                 (q[18] * dl[18] +                  q[18] *  q[17] * dl[17] +                 dl[18] *  q[17] * dl[17] +                  q[18] *  q[17] *  q[16] * dl[16] +                  q[18] * dl[17] *  q[16] * dl[16] +                 dl[18] *  q[17] *  q[16] * dl[16] +                 dl[18] * dl[17] *  q[16] * dl[16] +                  q[18] *  q[17] * dl[16] * cy[31] +                  q[18] * dl[17] *  q[16] * cy[31] +                  q[18] * dl[17] * dl[16] * cy[31] +                 dl[18] *  q[17] *  q[16] * cy[31] +                 dl[18] *  q[17] * dl[16] * cy[31] +                 dl[18] * dl[17] *  q[16] * cy[31] +                 dl[18] * dl[17] * dl[16] * cy[31])) +         (q[18] * q[17] * q[16] * cy[31])) 
  424.  
  425. q[19]   := (q[19] :+: (ip_add * dl[19]) :+: cy[18]) 
  426.  
  427. q[20]   := (q[20] :+: (ip_add * dl[20]) :+:         ((ip_add *                 (q[19] * dl[19] +                 dl[19] * cy[18])) +         (q[19] * cy[18]))) 
  428.  
  429.  
  430.  
  431. Touch & Parham               Informational                     [Page 17] 
  432.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  433.  
  434.  ; ; the next 3 bits [21..23] of the high-order word ; q[21]   := (q[21] :+: (ip_add * dl[21]) :+:         ((ip_add *                 (q[20] * dl[20] +                  q[20] *  q[19] * dl[19] +                 dl[20] *  q[19] * dl[19] +                  q[20] * dl[19] * cy[18] +                 dl[20] * dl[19] * cy[18] +                 dl[20] *  q[19] * cy[18])) +         (q[20] * q[19] * cy[18]))) 
  435.  
  436. cy[21]  := ((ip_add * (                  q[21] * dl[21] +                  q[21] *  q[20] * dl[20] +                 dl[21] *  q[20] * dl[20] +                  q[21] *  q[20] *  q[19] * dl[19] +                  q[21] * dl[20] *  q[19] * dl[19] +                 dl[21] *  q[20] *  q[19] * dl[19] +                 dl[21] * dl[20] *  q[19] * dl[19] +                  q[21] *  q[20] * dl[19] * cy[18] +                  q[21] * dl[20] *  q[19] * cy[18] +                  q[21] * dl[20] * dl[19] * cy[18] +                 dl[21] *  q[20] *  q[19] * cy[18] +                 dl[21] *  q[20] * dl[19] * cy[18] +                 dl[21] * dl[20] *  q[19] * cy[18] +                 dl[21] * dl[20] * dl[19] * cy[18])) +         (q[21] * q[20] * q[19] * cy[18])) 
  437.  
  438. q[22]   := (q[22] :+: (ip_add * dl[22]) :+: cy[21]) 
  439.  
  440. q[23]   := (q[23] :+: (ip_add * dl[23]) :+:         ((ip_add *                 (q[22] * dl[22] +                 dl[22] * cy[21])) +         (q[22] * cy[21]))) 
  441.  
  442. cy[23]  := ((ip_add *                 (q[23] * dl[23] +                  q[23] *  q[22] * dl[22] +                 dl[23] *  q[22] * dl[22] +                  q[23] * dl[22] * cy[21] +                 dl[23] * dl[22] * cy[21] +                 dl[23] *  q[22] * cy[21])) +         (q[23] * q[22] * cy[21])) 
  443.  
  444.  
  445.  
  446.  
  447.  
  448. Touch & Parham               Informational                     [Page 18] 
  449.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  450.  
  451.  ; ; the next 5 bits [24..28] of the high-order word ; q[24]   := (q[24] :+: (ip_add * dl[24]) :+: cy[23]) 
  452.  
  453. q[25]   := (q[25] :+: (ip_add * dl[25]) :+:         ((ip_add *                 (q[24] * dl[24] +                 dl[24] * cy[23])) +         (q[24] * cy[23]))) 
  454.  
  455. q[26]   := (q[26] :+: (ip_add * dl[26]) :+:         ((ip_add *                 (q[25] * dl[25] +                  q[25] *  q[24] * dl[24] +                 dl[25] *  q[24] * dl[24] +                  q[25] * dl[24] * cy[23] +                 dl[25] * dl[24] * cy[23] +                 dl[25] *  q[24] * cy[23])) +         (q[25] * q[24] * cy[23]))) 
  456.  
  457. cy[26]  := ((ip_add *                 (q[26] * dl[26] +                  q[26] *  q[25] * dl[25] +                 dl[26] *  q[25] * dl[25] +                  q[26] *  q[25] *  q[24] * dl[24] +                  q[26] * dl[25] *  q[24] * dl[24] +                 dl[26] *  q[25] *  q[24] * dl[24] +                 dl[26] * dl[25] *  q[24] * dl[24] +                  q[26] *  q[25] * dl[24] * cy[23] +                  q[26] * dl[25] *  q[24] * cy[23] +                  q[26] * dl[25] * dl[24] * cy[23] +                 dl[26] *  q[25] *  q[24] * cy[23] +                 dl[26] *  q[25] * dl[24] * cy[23] +                 dl[26] * dl[25] *  q[24] * cy[23] +                 dl[26] * dl[25] * dl[24] * cy[23])) +         (q[26] * q[25] * q[24] * cy[23])) 
  458.  
  459. q[27]   := (q[27] :+: (ip_add * dl[27]) :+: cy[26]) 
  460.  
  461. q[28]   := (q[28] :+: (ip_add * dl[28]) :+:         ((ip_add *                 (q[27] * dl[27] +                 dl[27] * cy[26])) +         (q[27] * cy[26]))) 
  462.  
  463.  
  464.  
  465.  
  466.  
  467.  Touch & Parham               Informational                     [Page 19] 
  468.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  469.  
  470.  ; ; the final 3 bits [29..31] of the high-order word ; q[29]   := (q[29] :+: (ip_add * dl[29]) :+:         ((ip_add *                 (q[28] * dl[28] +                  q[28] *  q[27] * dl[27] +                 dl[28] *  q[27] * dl[27] +                  q[28] * dl[27] * cy[26] +                 dl[28] * dl[27] * cy[26] +                 dl[28] *  q[27] * cy[26])) +         (q[28] * q[27] * cy[26]))) 
  471.  
  472. cy[29]  := ((ip_add * (                  q[29] * dl[29] +                  q[29] *  q[28] * dl[28] +                 dl[29] *  q[28] * dl[28] +                  q[29] *  q[28] *  q[27] * dl[27] +                  q[29] * dl[28] *  q[27] * dl[27] +                 dl[29] *  q[28] *  q[27] * dl[27] +                 dl[29] * dl[28] *  q[27] * dl[27] +                  q[29] *  q[28] * dl[27] * cy[26] +                  q[29] * dl[28] *  q[27] * cy[26] +                  q[29] * dl[28] * dl[27] * cy[26] +                 dl[29] *  q[28] *  q[27] * cy[26] +                 dl[29] *  q[28] * dl[27] * cy[26] +                 dl[29] * dl[28] *  q[27] * cy[26] +                 dl[29] * dl[28] * dl[27] * cy[26])) +         (q[29] * q[28] * q[27] * cy[26])) 
  473.  
  474. q[30]   := (q[30] :+: (ip_add * dl[30]) :+: cy[29]) 
  475.  
  476. q[31]   := (q[31] :+: (ip_add * dl[31]) :+:         ((ip_add *                 (q[30] * dl[30] +                 dl[30] * cy[29])) +         (q[30] * cy[29]))) 
  477.  
  478. cy[31]  := ((ip_add *                 (q[31] * dl[31] +                  q[31] *  q[30] * dl[30] +                 dl[31] *  q[30] * dl[30] +                  q[31] * dl[30] * cy[29] +                 dl[31] * dl[30] * cy[29] +                 dl[31] *  q[30] * cy[29])) +         (q[31] * q[30] * cy[29])) 
  479.  
  480.  
  481.  
  482.  
  483.  
  484. Touch & Parham               Informational                     [Page 20] 
  485.  RFC 1936    Implementing the Internet Checksum in Hardware    April 1996 
  486.  
  487.  ; ; output nodes onto output pins (pending enable..) ; dq[0]   := {q[0]} dq[1]   := {q[1]} dq[2]   := {q[2]} dq[3]   := {q[3]} dq[4]   := {q[4]} dq[5]   := {q[5]} dq[6]   := {q[6]} dq[7]   := {q[7]} dq[8]   := {q[8]} dq[9]   := {q[9]} dq[10]  := {q[10]} dq[11]  := {q[11]} dq[12]  := {q[12]} dq[13]  := {q[13]} dq[14]  := {q[14]} dq[15]  := {q[15]} 
  488.  
  489. dq[16]  := {q[16]} dq[17]  := {q[17]} dq[18]  := {q[18]} dq[19]  := {q[19]} dq[20]  := {q[20]} dq[21]  := {q[21]} dq[22]  := {q[22]} dq[23]  := {q[23]} dq[24]  := {q[24]} dq[25]  := {q[25]} dq[26]  := {q[26]} dq[27]  := {q[27]} dq[28]  := {q[28]} dq[29]  := {q[29]} dq[30]  := {q[30]} dq[31]  := {q[31]} 
  490.  
  491. ; ; end. ; 
  492.  
  493.  
  494.  
  495.  
  496.  
  497.  
  498.  
  499.  
  500.  
  501.  
  502.  
  503. Touch & Parham               Informational                     [Page 21] 
  504.  
  505.