SCTP协议详解.docx

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SCTP协议详解

SCTP»«ff解

SCTP被視为一个传输层协SL它的上层为SCTP用户应用•下层作为分组网络。

在SIGTRAN应用中，SCTP上层用户是S信令的适配模ft{»M2UA.M3UA）9下层是IP网。

•SCTP相关术培

•sctpa能

•SCTP基本信令潼程

耳三JS

SCTP相关术培

1.传送地址

传送堆址由IP堆址、传输层协放类型和传输层端口号定义。

由于SCTP在IP上传输，所以一个SCTP传送览址由一个IP堆址加一个SCTP竭口号决定oSCTP常口号就是SCTP用来识别同一堆址上的用户•和TCP端口号是一个H念。

比如IP%址10.105.28.92和SCTP竭口号1024标识了一个传送地址，而10.105.28.93和1024剧标识了另外一个传送地址，同祥，10.105.28.92和鶴口号1023也标识了一个不同的传送览址。

2.主机和舞点

主机（HOST）主机配有一个或多个IP地址，是一个典型的精理实体。

端点（SCTPEndpoint）

端贞是SCTP的基本逻辑様念，是数据报的逻辑发送者和接收者，是一个興型的逆辑实体。

一个传送堆址（IP堆址+SCTP竭口号）唯一标识一个竭点。

一个靖点可以由多个传送堆址进行定义，但对于同一个目的常戌而言，这些传送堆址中的IP堆址可以配置成多个.但必须便用相同的SCTP端口。

例联（ASSOCIATION）（8联就是两个SCTP鶴点通过SCTP协仪规定的4步握手机卸建立起来传注的逻辑联系或者通道。

SCTP廉放規定在任何时刻两个甫点之同能且仅能建立一个例联。

由于備联由两个端点的传送地址来定义，所以通U数据配置本堆IP堆址、本itSCTP端口号、对端IP堆址、对SSCTP端口号等四个参数，可以唯一标识一个SCTP假联。

正因为如此，在GTSOFTX3000中，假联可以被看成是一条M2UA讎路或M3UAfifto

潼（Stream）灌是SCTP协玫的一个箝色术培。

SCTP偎联中的流用来指示需要按顺序递交到高的用户消息的序刃，在同一个流中的消息需要按照其触序进打递交。

严格地说，“沆”就是一个SCTP倒联中，从一个竭点對另一个常贞的单向逆Si£o-个假联是由多个单向的流组成的。

各个«20相对微立，使用流ID进fiSiH,每个浹可以单菽发送数据而不受其他浦的影咽。

4.通路（Path）和首选通路（PrimaryPath）

）1路（Path）通路是一个端点稱SCTP分组发送到对竭常康特定目的传送堆址的路由。

如果分组发送到对竭竭虑不同的目的传送览址时，不需要配置单独的通路。

首选通B（PrimaryPath）首选通路是在KikffiXT,目的堆址、浪堆址在SCTP分组中发到对酬貝的通路。

如果可以便用多个目»1«址作为到一个竭点的目的堆址，團这个SCTP竭点为多HMo如果发出SCTP分组的端点U于多归厲节贞时，如果定义了目的地址、««址，能够更好控胃响应数据挟返回的埴路利数据內被发送的接口。

一个SCTP例联的两个SCTPS点aniua置多个IP览址，沁样一个働联的两个竭点之间具有多条通路，这就是SCTPfl联的多览址性。

SCTP偶联的多堆址性是SCTP与TCP最大的不同。

一个備坎可U0g多条通路，但只有一个首选通路。

如图1所示,MGC（如GTSOFTX3000）一个端贞包插两个传送堆址（10.11.23.14：

2905和10.11.23.15：

2905）,而SG一个鵡点也0SH个传送堆址（10.11.23.16：

2904#10.11.23.17：

2904）。

图1SCTPjRflH

lit两个SI胃决定了一个例联，该条通路（PathO、Path仁Path2和Path3）o根摇数据配置可以績定此4条通路的选聲方式，如图2所示。

图中定义了4条通路.而且首览通路为PathO：

PathO：

本竭传送堆址1（10.11.23.14：

2905）发送SCTP分组到对鶴传送堆址1（10.11.23.16：

2904）o

Pathl:

本竭传送堆址1（10.11.23.14：

2905）发送SCTP分组到对竭传送堆址2（10.11.23.17：

2904）o

Path2：

本端传送堆址2（10.11.23.15：

2905）发送SCTP分组到对竭传送堆址1（10.11.23.16：

2904）o

Path3：

本端传送览址2（10.11.23.15：

2905）发送SCTP分组男对竭传送堆址2（10.11.23.17：

2904）0

端贞发送的SCTP工作原理为：

本竭点传送堆址A发送的SCTP0jiS首选ii路发8對对端端点。

当首选通路出aaiB后，SCTP可以自动切換男其他备用通路上，优先切换对肃竭点的传送堆址，再次切換本竭38虑的传送堆址。

SCTP定义了0践消息（HeartBeat）。

当某条通路空用时，本SSCTP用户娶来SCTP生成相应的o践消息并通asi路发送到对常曙点，而对竭竭点必须立即发回对应的心践爾汰消息。

这种机胃放用来精簡濾量回路时1RTT（RoundTripTime）F而且可以随时监视假尿的可用情加和保持SCTPIB联的澈活状态。

图2谕定通路览择方式曲数据配置

5.TSN和SSN

传输K序号TSN（TransmissionSequenceNumber）SCTP使用TSN机胃实现敷据的请从传输。

一个（S联的一幫为本曙发送的毎个数据块ii序分配一个基于初始TSN的32位顺序号，以便对常收到时进TSN是基于护的。

液IS序号SSN（StreamSequenceNumber）

SCTP为本端在这个潼中发送的毎个数据块H序分配一个16位SSN,以便保if潼的顺序传递。

衽假联建立时，所有流中的SSN褂是从0开始。

当SSN81465535后，剧接下来的SSN为0。

TSN和SSN的分配是相互独立的。

6.拥塞窗口CWND（ConoestionWindow）

SCTP也是一个滑动窗口»«,捌塞窗口是针对每个目的览址錐护的，它会根据网络状况调节。

当目的堆址的发送未址实消息长figil其CWND时，竭胃葡停止向这个览址发送8So

7.接收窗口RWND（ReceiveWindow）

RWND用来描述一个（8联对竭的接收媛冲区大小。

假联建立垃程中，双方僉交换披ft的初始RWND。

RWND会根据数摒发送、证实的情况即时划变化。

RWND的大小限制了SCTP可以发送的数据的大小。

当RWND等于0时，SCTP还可以发送一个数据报，以便通iiil实消息得知对方缓冲区的变化，直到ISaCWND的限匍。

8.传输控HftTCB（TransmissionControlBlock）

TCB是一种部数据结构，是一个SCTP漏点为它与其他常点之同巳经启动的每一个假联生成的。

TCBggS点的所有状态、操作信息，便于维护和管理相瓯的假联。

SCTPft能

如图所示，SCTP的功能主耍包詰：

例联的建立和关团、流消息顺序递交.用户数据分段.证实和邀免JI塞、消息块绑定、分组的有效性和通路管理。

流内顺序递交

偶联的建立和关闭

用户数据分段

证实和谨免拥塞

数据块绑定

分组的有效性

通路管理

SSCTP功能示意图

仁例联的建立利关閒

（S联的建立是由SCTP用户（JDM2UA、M3UA等）发起靖*来启动的。

而且建立fi程相对于TCP连接而言比较复杂，是个“皿次提手”过程，并用對了“COOKIE”的机胃。

COOKIE是一个含有端点初始信息和91密信息的数据块，通信的双方在关联建立时需娶处理并交换，从而flttftsi的安全性，防止拒鋭股务和伪装等漕在曲攻击。

sctp提供了对ASflS的正常的关闲程序，它必须根据SCTP用户的堵求来执行.当懿SCTP也提桃一种菲正常（即中止）程序，中止程序的执打质可以根ffiSCTP用户的鎮来来启动，也可以由SCTP林放检査出差错来中止。

SCTP不支持半扌J开狀态（即一常可以在另一甫结東后址续发送S«）o无论是耶个竭点执行了关团程序・例联的两第部应停止接受从SCTP用户发来球求原垮。

2、流消息顺序递交

SCTP提Staffi报的顺序传递，顺序传連的数据报助须放在一个“ST中传递。

潼是

K序传1S的基石。

通08,sctp稱数据的iUfl传输的有序递交分fit两种不同IISosctp使用TSNJi羁实STSffi的确汰传输，使用流号和SSN（S«序号）剧实a®ffi的有序递交。

当SCTP收到数据的SSN连续的时候，SCTP聽可以將数据向SCTP用户递交.而不用等到数摒的TSN号连续以后才fiSCTP用户迪交。

当一个蘆被团塞时，期里的下一个连续的SCTP用户消息可以从另外的液上进行递交。

SCTP也提供非顺序递交的业务，接收男的用户消息可以便用这神方衣立即递交到SCTP用户，而不需娶保证其接收JI序。

3s用户数据分段

SCTPitit对传JSSBlt大PMTU（PathMaximumTransmissiONUnit）的检澳，实现在SCTP层将超大用户数据分片打內，魅免在IP层的多次分片、重组，可以减少IP层的数据负担。

在发送竭，SCTP可以对大的用户数据报进打分片以爾保SCTP数据报传递到低层时适合通路MTU（MaximumTransmissionUnit）©

在按收竭，SCTP稱分片重组为完整的用户数据报，然后传递给SCTP用户。

4、证实和厳免拥塞

证实和重传是»«8证传«nJR性的第略，SCTP也一样。

证实机制是SCTP保证传输可靠性的基石。

避免册塞（0袭了TCP的窗口机制，递行合适的潼II控劃。

?

?

SCTP在1?

数ffi（SS分片或未分片的用户数据报）发送给麻层之前顺序堆为之分配一个发送Iff#（TSNh

TSN和SSN（$R序号）是相互独立的，TSN用于保11传输的可靠性，SSN用于保证流消息的II序传递。

TSN和SSN在功能上使可靠传迪和H序传递分开。

接收端11实所有收到的TSNs,即使其中有些尚未收到。

內重发功能负贾TSN的证实，还负贡拥塞消険。

5、消息块绑定

如果长度很短的用户很大一个SCTP消恩头，其传递效率会很低，因此，SCTP將几个用户数竭绑定在一个SCTP报文里面传输，以提髙带宽的利用率。

SCTP分组由公共分组头和一个/多个18息块组成，信息块可以是用户数据，也可以是SCTP控胃信息。

SCTP用户能侈可选堆使用議绑助能，决定是否将多个用户数据报攔绑在一个SCTP分组中。

为提高效率，拥塞/重发时，攔绑助能可能仍彼执行，即便用户巳经禁止H绑。

6、分组的有效性

分组的有效性是SCTP提供无差第传输的基石。

SCTP分组的公共分组头包含一个验证标签（VerificATIonTag）和一个可选的32位校验码（Checksum）。

验证标签的值由僧联两肃在例联启动时选择。

如果收男的分组中如果没有期望的骏if标签值，按收幫将丢弃这个分组，以阻止攻击和失效的SCTP分组。

校验玛由SCTP分组的发送方按置，以提供附10的保护，用来避免由网络造质的数据差策。

接收竭将丢弃內含无效的SCTP分组。

7s通路管理

发送端的SCTP用户能鸟使用一组传送地址作为SCTP分组的目的览。

SCTP管理ft能可以根据SCTP用户的指令和当甫合格的目的堆集合的可这性狀矗，为每个发送的SCTP分组选择一个目的堆传送览址。

当其他分组业务量不能完全表明可迭性时，通路管理功能可以逋址心践消息来监视對某个目的地堆址的可达性，并当任何对甫传送堆址的可达性发生变化时.向SCTP用户提通路功能也用来在IS联建立时.向对舞报告合格的本竭传送堆址集合，并扭从对竭返回的传送堆址报告给本堆的SCTP用户。

在假联建立BL为毎个SCTPis点定义一个首选通路，用来正常情况下发送SCTP分组。

在接收常，通路管理功能在处理SCTP分组前，用来動证入同的SCTP分组）8于的fl联是否存在。

SCTP基本信令浦程

1例联的建立和发送潼程

SCTP常点A启动建立債欢，并向端点B发送一个用户消息，H后箱点B向A发送两个用户消息。

（假定这些消息没有關绑和分段）。

信令沆程如图1所示。

图1倒坎建立st程消息交互图

（1）SSA必建一个数据结构TCB（传输控制块）来越述即将发起的这个假联（包含基本信息），於后向常点B发gINIT数据块。

INIT数据块中主要內詰如下參敬：

启动标签（InitiateTag）：

对删证标签，如设为Tag_AoTajA是All34294967295中的一个廠机数。

输岀浹数量（OS）：

本靖点期望的最大出局潼的数量。

输入SSI（MIS）：

本常贞允幷入局潼的最大数量。

（2）幫点B收SINIT消息后，立即用INITACK应。

INITACK数据块中劫须

带有如下参数：

目曲堆IP堆址：

按置ffilNIT数竭块的起源IP地址。

启动标签（InitiateTag）：

按置成Tag_Bo

狀态COOKIE（STATECOOKIE）：

根摇例联的基本信息生fij—个TCB,不过这个TCB是一个WTCBofi个TCB生成以后，将其中的必要信息（包含一个COOKIE生成的时同戳、COOKIE的生命期）和一个本端的密钥通过RFC2401描述的算法廿算fit—个32MAC（这种廿算是不可逆的）。

功要信息和MAC组合成STATECOOKIE参数。

本常点传送堆址。

最大入局滝的数量。

最大岀局這的数量。

（3）SSA收到INITACK后，首先停止INIT定WJfCOOKIE-WAIT状去，S

后发送COOKIEECHO数据块，稠收到INITACK数据块中的STATECOOKIE参数原封带回。

最后竭点A启动COOKIE定时器并进入COOKIE-ECHOED状态。

（4）端点B收到COOKIEECHOfi据块后，进UCOOKIE»So»STATECOOKIE中的TCB部分利本端密钥根ffiRFC2401«MAC算法进打廿算.得出的MAC和STATECOOKIE中携带的MAC进行比较。

如果不同U丢弃这个消息；如果相同，J8取出TCB部分的时间欲，和当看时间是否巳经讯过TCOOKIE的生命期。

如果是，同样丢弃。

否）1根ffiTCB中的信息建立一个和端A的例联。

端点B務状态旺入ESTABLISHED,并发出COOKIEACK8据块。

竭点B0SCTP用户发送SMUNCIATIONUP通知。

（5）端戌A向螺点B发送一个DATA启3T3-RTS定时器。

DATA数据块中

必痕带有如下参数：

TSN：

DATA数据块的初始TSN。

滝标观符（StreamIdentifier，:

用户于的流，假坦澹标识符为0。

隕序鸥（StreamSequenceNumber）：

所在浦中的用户数据的触序。

垓字段从0S65535o

用户数竭（UserData）：

携带用户荷。

（6）端点B收SDATA数摇块后，®0SACK数抿块。

SACK数据块中必须带有如下参数：

累积证实TSN标签（CumulativeTSNAck）：

竭点A的初始TSN。

间隔块（GapAckBlock）：

此値为0。

甫点A收9SACK數据块后，停止T3-RTX定时器。

（7）端贞B向端贞A发送第一个DATA数据块。

DATA中必须带有如下参ft：

TSN：

常贞B发岀DATA的初始TSN。

潼标iR（StreamIdentifier）：

用户于的流，标观符为0。

it隕序雪（StreamSequenceNumber）：

gj在流中的用户数摒的顺序。

序玛为0。

用户数霍（UserData）：

携带用户数摇曲荷。

（8）端点B向端贞A发送第二个DATA败据块。

DATA数据块中必须带有如卞参ft:

TSN：

甫点B发出DATA数摇块的初始TSN+1。

潼标Mff（StreamIdentifier）：

用户XKfl于的流，标识符为0。

汕序B（StreamSequenceNumber）：

R在it中的用户序。

JltHXK序玛为1。

用户数Jg（UserData）：

携带用户荷。

（9）端胃A收SDATA数据块后，£0SACK数据块。

SACK数据块中必须带有如下tft：

累稅证实TSN标签（CumulativeTSNAck）：

竭点B的初始TSN。

同隔块（GapAckBlock）：

比值为0。

2例联关BJiS程

一个竭点退出IS务时，需要停止它的例联。

例联的停止使用S»»g:

假联的中止»程（非正常关冈）和假联的正常关冈潼程。

例联的中止（非正常关ffl）nJ以在任何未完fit期同进行，IS联的两竭蜀舍弃数据并且不提交到对端。

就种方法不考虏数摇曲安全。

的中止步骤比较简单：

发起38点向对甫曙点发送ABORT敬据块，发送的SCTP分组中助须填上对端竭虑的险证标签，而且不在ABORT数据块中搁绑任何DATA数摇；接收端点收到ABORT»据块后，进行验加标签的检査。

如果验证标签与本鶴骏证标签相同，接收常点从记录上渭除该U联，并向SCTP用户报告例联的停止。

例联的正常关团：

任何一个端点执fiiE®关0）程序时，假联的两58將停止接受从其SCTP用户发来的新数掘.并且在发送或接收到SHUTDOWN数据块时，JC分组中的数据迪交SSCTP用户。

例联的关血可以保证所有两竭的未发送、发送未证实数据得到发送和证实后再冥jtflSo

Erxipoint

（1）SHUTDOWN"

w⑵SHUTDOWNACK

⑶SHUTDOWNCOMPLETE

ErxipcMntA

图2備坎正常关团消息交互图

例联的正常关团步«®T：

（1）假联关团发起竭点A的SCTP用户BSCTP发送萌求SHUTDOWN原因。

SCTPfl联UESTABLISHED状SffASHUTDOWN-PENDING状态。

在这个状&SCTP不接受SCTP用户在这个債联上的任何数摒发送JJ求。

同Bt等待曙点A所有发送未ii实曲数竭得舅端克B的证实。

当所有幫点A发送未证实数据得男证实•！

!

旬竭胃B发送SHUTDOWN数据块。

常点A启动T2-shutdown定时器进入SHUTDOWN-SENT状态。

启3T2-shutdown定时器的目的是等待竭贞B发回的SHUTDOWN-ACK数据块，如果定时器超时，剧端点A必须重新发送SHUTDOWNSSfto

（2）常贞B收到SHUTDOWN消息后，进入SHOUTDOWN-RECEIVED状&不再接收从SCTP用户发来的的新数据.并且检査SStt的累积TSNACK字段，验证所有未完成的DATA数据块已经»SHUTDOWN的发送方接收。

当常点B所有未发送数据和发送未址实数据得到发送和证实后，发送SHUTDOWNACK数据块并启动本$T2-SHUTD0WN定时器，并且进入SHUTDOWN-ACK-SENT状杏。

如果定时器讯时了，端点BJS重新发送SHUTDOWNACK数掘块。

（3）鶴点A收到SHUTDOWNACK消息后，停止T2-shutdown定时器，并且向期点B发送SHUTDOWNPLETE数据块，并清除例联的所有圮录。

常点B收到SHUTDOWNPLFE9据块后，吻证是否处于SHUTDOWN-ACK-SENT状态。

如果不是处于垓状奈，剧丢弃该数据块；如果常点处于SHUTDOWN-ACK-SENT状态■端点B则停止T2-shutdown定时器并清除例联的所有记录，进入CLOSED狀态。