《数据通信与网络》笔记--SCTP

《数据通信与网络》笔记--SCTP

 

SCTP(stream control transmission protocol)是一种新的可靠的，面向报文的传输层控制协议。它兼有UDP和TCP的特性，它是可靠的面向报文的协议，它保存报文的边界，同时它检测丢失的数据，重复的数据和时序的数据。它还有拥塞控制和流量控制。

1.SCTP服务

1.1.多流

TCP客户端和TCP服务器的每一次连接都包含一个单一的流，这个方法存在的问题是流的任何一点丢失会阻塞其余的数据传递，但传输文本的时候，还可以接受，但是当传输的是实时数据（音视频）时，就接受不了了。SCTP在每一个连接中提供多流服务（multistream service），SCTP中称为关联。如果多流中某一个被阻塞。其余的流仍然可以传递他们的数据。

 

 

1.2.多接口

SCTP关联支持多接口服务（multihoming service），发送主机和接收主机对每一个关联在每一端可定义多个IP地址。在这个容错方法中，当一条通路发生故障时，可以用另一个接口不终端地传递数据。

 

 

1.3.面向连接的服务

SCTP是面向连接的协议，在SCTP中，连接被称为关联，站点A的进程要向站点B的进程发送或接收数据时，其步骤如下：

1.连个SCTP彼此建立连接。

2.双方交换数据。

3.终止连接。

1.4.可靠的服务

SCTP是可靠的传输协议。它利用确认机制检测数据是否安全和可靠的到达。

2.SCTP特性

2.1.传输序列号

SCTP的数据单元是数据大块（DATA chunk）。SCTP使用传输序列号（transmission sequence number,TSN）来对数据块进行编号。

TSN所起的作用类似于TCP中的序列号，TSN是32位长，初始值可取0~2^32-1之间的随机数，每个数据大块的头部必须有相应的TSN。

2.2流标识符

在TCP中每一次连接只有一个流，在SCTP中，每次关联可以有多个流。因此需要用流标识符（SI）进行标识。每个数据大块的头部必须有SI。

这样当他们到达目的端时，它可以正确地放入它的流中，SI是从0开始的16位数字。

2.3流序列号

当一个数据大块到达目的SCTP时，它被传递到适合的流中，并按原来序列进行排列。所以除了SI之外，SCTP还用流序列号

（stream sequence number， SSN）对每个流中的每个数据大块进行定义。

2.4分组

SCTP的分组如下：

 

 

SCTP分组和TCP段的不同：

1.TCP中控制信息在头部，而在SCTP中，控制信息是在控制大块中的。

2.一个TCP段中的数据作为一个实体处理，而一个SCTP分组可以携带多个数据大块，每个可能属于不同的流。

3.选项可以是TCP段的一部分，而SCTP分组不存在选项，SCTP中的选项是由定义新的大块字节来处理的。

4.TCP头部的强制性部分是20个字节。而SCTP头部仅是12个字节，SCTP头部较短是由于：

a.SCTP序列号（TSN）属于每个数据大块，因此它位于数据大块的头部。

b.确认号和窗口大小都是每个控制大块的一部分。

c.SCTP头部的长度是固定的12个字节。因此不需要头部长度。不存在 用选项生成头部的长度。

d.在SCTP中没有紧急指针。

5.TCP中校验是16位，而在SCTP中是32位。

6.SCTP中确认标签是关联的标识符。而在TCP中是没有的。TCP中的IP地址和端口地址一起定义了一个连接，

    而在SCTP中，用不同的IP地址是实现多接口，定义每个关联都需要唯一的确认标签。

7.TCP端的头部有一个序列号，它定义了数据部分中的第一个字节编号，在SCTP分组可包含多个数据大块，

   用TSN，SI和SSN定义每个数据大块。

8.TCP中有些段携带控制信息（SYN和FIN），它要占用一个序列号，而在SCTP中，控制大块不适用TSN，SI，

   和SSN。这三个标识符仅属于数据大块，而不是属于数据大块的。

 

下面我们假定进程A用3个流发送11个报文给进程B，前面4个报文用第一个流，其次3个报文用第二个流，最后

的4个报文用第三个流。

 

 

3.SCTP关联

3.1.关联建立

SCTP的关联建立（association establishment）要求四次握手（four-way handshake）。正常的情况下，步骤如下：

1客户端发送第一个分组，他是一个INIT大块（INIT chunk）。

2.服务器发送第二分组，它是一个INIT ACK大块。（INIT ACK chunk）.

3.客户端发送第三个分组，它包含一个COOKIE ECHO大块（COOKIE ECHO chunk）。这是一个很简单的大块，

它毫不改变地回应由服务器发送的cookie。

4.服务器发送第4个分组，它包含对接受到COOKIE ECHO大块进行确认的COOKIE ACK大块。（COOKIE ACK）。

 

 

在SCTP中可以防止TCP的SYN洪泛攻击，

当发送方IP地址被确认时，这个策略是推迟资源分配只到接收到第3个分组：如果第一个分组的发送方式一个攻击者，那么服务器

永远都不会接受到第3个分组，cookie丢失了，但是没有分配资源。

3.2.数据传输

下图，客户端发送4个DATA大块，从服务器接收两个DATA大块。

 

 

1.客户端发送第一个分组，它携带TSN分别为7105和7106的2个DATA大块。

2.客户端发送第二个分组，它携带TSN分别为7107和7108的两个DATA大块。

3.第三个分组来自服务器，它包含了对收到的客户端的DATA大块进行确认所需要的SACK大块。与TCP相反，SCTP只有按顺序收到的

最后一个TSN进行确认。而不是下一个所期待的。第三个分组还包含了TSN为121的来自服务器的第一个DATA大块。

4.服务器发送另一个携带TSN为122的最后一个DATA大块的分组，但由于接收到来自客户端的最后的DATA大块已经被确认，所以在这个

分组中不包含SACK大块。

5.最后客户端发送一个分组，该分组包含了一个SACK大块，该SACK大块是对接收到来自服务器最后2个数据大块的确认。

3.3.关联终止

 

 

客户端和服务器的任一方都可以关闭连接，但是与TCP不同的是，SCTP不允许半关闭的情形，如果有一端关闭了，另一端必须

停止发送新的数据，如果在终止请求队列中还有数据，那么可以将这些数据发送，并关闭关联。

4.流量控制

SCTP使用和TCP类似的窗口机制进行流量控制。

5.差错控制

SCTP使用和TCP类似的确认和重传机制来进行差错控制。

5.1.确认

在SCTP中，使用一个SACK大块向发送方报缺接收方缓冲区的状态。

5.2.重发

像TCP一样，为了控制丢失的或者丢弃的大块，SCTP使用两种策略：使用重发计时器和接收发到统一丢失大块的4个SACK。

6.拥塞控制

SCTP使用和TCP相同的策略进行拥塞控制。关于拥塞控制，会在以后进行说明。