SCTP通信协议简介

这是一篇基于IBM开发者网站上的一篇介绍SCTP的文章的学习笔记,算是一个简单的摘要。
概括了一下SCTP协议的一些特有的特性,以及和TCP/UDP之间的区别,后续会有文章通过一些示例程序来进一步深入了解一下Unix下基于SCTP协议的编程。

SCTP协议简介

SCTP是一个传输层协议,和UDP,TCP类似

  • TCP是一种面向连接的协议,提供可靠传输,确保数据有序发送;
  • UDP是一种面向消息的协议,不能确保数据有序发送

SCTP是后来引入的一种新的协议,提供了和TCP一样的可靠、有序的数据传输功能,同时却能和UDP一样面对消息的方式来进行操作,保护消息边界,有下面一些特性

  • 多宿主(Multi-Homing)
  • 多流(Multi-streaming)
  • 初始化保护(Initiation protection)
  • 消息分帧(Message framing)
  • 可配置的无序发送(Configurable unordered delivery)
  • 平滑关闭(Graceful shutdown)

多宿主

SCTP里面引入了联合(Association)的概念


Multi-Homing
  • TCP连接是在两个主机的单个接口之间建立的
  • SCTP可以把多条路径合并到一个联合中,数据可以在任意一个连接路径上进行传输

多流

SCTP可以在一个联合中支持多流机制,每个流(stream)都是独立的。


Multi-Streaming
  • 每个流都有各自的编号,编码在SCTP报文中
  • 阻塞的流不会影响同一联合中的其他流,可以并行进行传输

初始化保护

TCP中的三次握手机制会被利用来进行DoS(Denial of Service)攻击,通过发送大量的SYN报文最终耗尽服务器的资源


Initiation protection

SCTP通过引入4次握手机制来避免这种场景:

  • 服务器的INIT-ACK中会包含cookie(标识这个连接的唯一上下文);
  • 客户端使用这个cookie来进行响应。服务器收到这个响应后,才为这个连接分配资源;
  • 为了解决4次握手机制带来的时延,SCTP协议还允许在COOKIE-ECHO和COOKIE-ACK报文中传输数据包

消息分帧

  • TCP协议是按照字节流的方式进行数据传输的,并不存在消息边界,比如说音频视频都可以通过流的方式进行传递;
  • UDP使用的是消息分帧,发端多大的数据包,收端收到的数据包也是这么大;


    Message framing

    SCTP也提供了这种分帧的机制

可配置的无序发送

TCP能确保数据按照次序发送;UDP无法保证消息有序;SCTP中也可以配置成接受无序的消息;
这样的通信方式对于面向消息的传输非常有用,因为每个消息都是各自独立的,次序并不重要。

平滑关闭

TCP和SCTP都是基于连接的协议,完成传输后都需要有一个拆除连接的过程。
TCP中连接的删除是半关闭的,服务的某一端可以关闭自己这端的socket,但是可以继续接受数据。


Graceful shutdown

SCTP协议设计的时候考虑这种半关闭的状态实际上很少使用,所以简化了关闭的过程,一旦某一端发起了连接拆除,对等的两端都关闭。

REF

Better networking with SCTP

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