流控制傳輸協(xié)議SCTP的分析與研究

流控制傳輸協(xié)議SCTP的分析與研究 一、引言

SS7(Signaling System No.7)網(wǎng)絡(luò )和Internet網(wǎng)絡(luò )是兩個(gè)獨立的網(wǎng)絡(luò ),SS7用于傳輸電話(huà)信令,而Internet是基于分組交換的,用來(lái)傳輸數據業(yè)務(wù)。隨著(zhù)IP網(wǎng)絡(luò )和SS7信令網(wǎng)各自業(yè)務(wù)的擴展,信令在IP網(wǎng)上的傳輸已經(jīng)成為了關(guān)鍵問(wèn)題,而信令傳輸具有高可靠性低時(shí)延的要求。在IP網(wǎng)絡(luò )中,大部分的業(yè)務(wù)都是通過(guò)UDP或TCP來(lái)傳送的。UDP是無(wú)連接的傳輸協(xié)議,它能滿(mǎn)足低延遲的要求,但是它卻無(wú)法保證可靠傳輸。TCP能保證數據可靠傳輸,但是它也不能完全符合信令傳輸的要求;TCP套接字不支持多宿性;TCP是面向比特流的,將數據傳輸當作是沒(méi)有結構的字節序列。
因此,為了滿(mǎn)足信令傳輸的要求,IETF的SIGTRAN(Signaling Transport Group)組提出了一種新的傳輸層協(xié)議─SCTP(Stream Control Transport Protoco1)。

二、SCTP基本概念

1.多宿性
多宿是指一個(gè)SCTP 端點(diǎn)可以通過(guò)多個(gè)IP地址到達,這樣兩個(gè)SCTP端點(diǎn)在建立了偶聯(lián)后,數據可以通過(guò)不同的物理通路進(jìn)行傳送。
ATM 交換機偶聯(lián)的兩個(gè)端點(diǎn)A和B各自綁定兩塊不同的IP地址的接口卡,通過(guò)衛星電路和ATM兩種方式連接。其中一個(gè)地址被置為首選,另一個(gè)則作為可選,當首選通路出現錯誤時(shí)可以通過(guò)可選通路繼續進(jìn)行數據傳輸而不會(huì )導致傳輸中斷,直到首選通路恢復。上層應用可以顯式聲明使用可選通路,丟包重傳也可以在可選通路上進(jìn)行。
2.多流性
SCTP通過(guò)數據傳輸和數據遞交相互獨立來(lái)實(shí)現多流特性。每個(gè)DATA數據塊在協(xié)議中使用兩套順序號:傳送順序號TSN和流順序號SSN。當一個(gè)用戶(hù)消息被分段后,必須在該消息的每個(gè)分段中帶有相同的SSN,這樣才能從一個(gè)流中分辨出不同的消息。當用戶(hù)消息被分段到各個(gè)DATA塊中,接收方就要使用TSN對消息進(jìn)行消息重組,即被分段的用戶(hù)消息的各段必須使用連續的TSN。SCTP允許數據接收端確定TSN是否出現間隔,以及在間隔后收到的消息是否屬于同一個(gè)被影響的流中。如果TSN出現間隔,SSN也出現相應的間隔,則收到的消息就在被影響的流中,否則SSN不會(huì )出現相應間隔。接收方可以繼續在未受影響的流中傳送消息,僅緩沖被影響的流直到被重傳,各流相互獨立,解決了在TCP單流中容易出現的隊頭阻塞現象。
3.阻塞控制機制
SCTP阻塞控制同樣是基于速率自適應窗口的機制,通過(guò)重傳的方式提供可靠的數據傳輸。SCTP和TCP的阻塞控制機制有幾點(diǎn)不同:
(1)SCTP采用與TCP相似的基于SACK間隔報告的快速重傳機制,但SCTP沒(méi)有一個(gè)顯式快速恢復階段,借助SACK塊SCTP自動(dòng)進(jìn)入快速恢復。
(2)SCTP強制使用SACK,在TCP中SACK的使用是可選的。在遇到單個(gè)數據窗口發(fā)生連續丟包時(shí),SCTP更為健壯,避免了耗時(shí)的慢啟動(dòng)階段,節省了帶寬,同時(shí)提高了吞吐量。
(3)SCTP在慢啟動(dòng)或阻塞避免時(shí),阻塞窗口大小隨著(zhù)確認字節增加,而TCP中則是隨著(zhù)接收到的確認字段增加。SCTP改善了在長(cháng)傳輸延遲的環(huán)境下(如衛星鏈路)的傳輸性能。
(4)SCTP在阻塞避免時(shí),阻塞窗口只有在整個(gè)窗口被充分利用才增加其大小。此外,如果SCTP端點(diǎn)保持一個(gè)低的發(fā)送速率,而沒(méi)有充分利用阻塞窗口,這時(shí)網(wǎng)絡(luò )不會(huì )產(chǎn)生丟包指示,阻塞窗口不斷增大,此時(shí)發(fā)送端突然發(fā)送一個(gè)超過(guò)阻塞窗口的突發(fā)數據流,結果會(huì )造成網(wǎng)絡(luò )更加阻塞。

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