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

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(dú)立的網(wǎng)絡(luò),SS7用于傳輸電話信令,而Internet是基于分組交換的,用來傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著IP網(wǎng)絡(luò)和SS7信令網(wǎng)各自業(yè)務(wù)的擴(kuò)展,信令在IP網(wǎng)上的傳輸已經(jīng)成為了關(guān)鍵問題,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UDP或TCP來傳送的。UDP是無連接的傳輸協(xié)議,它能滿足低延遲的要求,但是它卻無法保證可靠傳輸。TCP能保證數(shù)據(jù)可靠傳輸,但是它也不能完全符合信令傳輸?shù)囊��?TCP套接字不支持多宿性;TCP是面向比特流的,將數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)作是沒有結(jié)構(gòu)的字節(jié)序列。
因此,為了滿足信令傳輸?shù)囊��?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)可以通過多個(gè)IP地址到達(dá),這樣兩個(gè)SCTP端點(diǎn)在建立了偶聯(lián)后,數(shù)據(jù)可以通過不同的物理通路進(jìn)行傳送。
ATM 交換機(jī)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,通過衛(wèi)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(dāng)首選通路出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)可以通過可選通路繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸而不會導(dǎo)致傳輸中斷,直到首選通路恢復(fù)。上層應(yīng)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通過數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)遞交相互獨(dú)立來實(shí)現(xiàn)多流特性。每個(gè)DATA數(shù)據(jù)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(dāng)一個(gè)用戶消息被分段后,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(dāng)用戶消息被分段到各個(gè)DATA塊中,接收方就要使用TSN對消息進(jìn)行消息重組,即被分段的用戶消息的各段必須使用連續(xù)的TSN。SCTP允許數(shù)據(jù)接收端確定TSN是否出現(xiàn)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(xiàn)間隔,SSN也出現(xiàn)相應(yīng)的間隔,則收到的消息就在被影響的流中,否則SSN不會出現(xiàn)相應(yīng)間隔。接收方可以繼續(xù)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(dú)立,解決了在TCP單流中容易出現(xiàn)的隊(duì)頭阻塞現(xiàn)象。
3.阻塞控制機(jī)制
SCTP阻塞控制同樣是基于速率自適應(yīng)窗口的機(jī)制,通過重傳的方式提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。SCTP和TCP的阻塞控制機(jī)制有幾點(diǎn)不同:
(1)SCTP采用與TCP相似的基于SACK間隔報(bào)告的快速重傳機(jī)制,但SCTP沒有一個(gè)顯式快速恢復(fù)階段,借助SACK塊SCTP自動進(jìn)入快速恢復(fù)。
(2)SCTP強(qiáng)制使用SACK,在TCP中SACK的使用是可選的。在遇到單個(gè)數(shù)據(jù)窗口發(fā)生連續(xù)丟包時(shí),SCTP更為健壯,避免了耗時(shí)的慢啟動階段,節(jié)省了帶寬,同時(shí)提高了吞吐量。
(3)SCTP在慢啟動或阻塞避免時(shí),阻塞窗口大小隨著確認(rèn)字節(jié)增加,而TCP中則是隨著接收到的確認(rèn)字段增加。SCTP改善了在長傳輸延遲的環(huán)境下(如衛(wèi)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,而沒有充分利用阻塞窗口,這時(shí)網(wǎng)絡(luò)不會產(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)超過阻塞窗口的突發(fā)數(shù)據(jù)流,結(jié)果會造成網(wǎng)絡(luò)更加阻塞。

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