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)是兩個獨立的網(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SCTP 端點可以通過多個IP地址到達,這樣兩個SCTP端點在建立了偶聯(lián)后,數(shù)據(jù)可以通過不同的物理通路進行傳送。
ATM 交換機偶聯(lián)的兩個端點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。其中一個地址被置為首選,另一個則作為可選,當首選通路出現(xiàn)錯誤時可以通過可選通路繼續(xù)進行數(shù)據(jù)傳輸而不會導致傳輸中斷,直到首選通路恢復。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行。
2.多流性
SCTP通過數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)遞交相互獨立來實現(xiàn)多流特性。每個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。當一個用戶消息被分段后,必須在該消息的每個分段中帶有相同的SSN,這樣才能從一個流中分辨出不同的消息。當用戶消息被分段到各個DATA塊中,接收方就要使用TSN對消息進行消息重組,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,各流相互獨立,解決了在TCP單流中容易出現(xiàn)的隊頭阻塞現(xiàn)象。
3.阻塞控制機制
SCTP阻塞控制同樣是基于速率自適應(yīng)窗口的機制,通過重傳的方式提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。SCTP和TCP的阻塞控制機制有幾點不同:
(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沒有一個顯式快速恢復階段,借助SACK塊SCTP自動進入快速恢復。
(2)SCTP強制使用SACK,在TCP中SACK的使用是可選的。在遇到單個數(shù)據(jù)窗口發(fā)生連續(xù)丟包時,SCTP更為健壯,避免了耗時的慢啟動階段,節(jié)省了帶寬,同時提高了吞吐量。
(3)SCTP在慢啟動或阻塞避免時,阻塞窗口大小隨著確認字節(jié)增加,而TCP中則是隨著接收到的確認字段增加。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,阻塞窗口只有在整個窗口被充分利用才增加其大小。此外,如果SCTP端點保持一個低的發(fā)送速率,而沒有充分利用阻塞窗口,這時網(wǎng)絡(luò)不會產(chǎn)生丟包指示,阻塞窗口不斷增大,此時發(fā)送端突然發(fā)送一個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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