CN104660573A - 一种用于sctp协议的低信息交互的多基站置 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于SCTP协议的低信息交互的多基站置成分及组成五种比较经典的重传策略；RTX-SAME：使用数据块原先发送的路径，除非目的主机不可到达，路径失效；RTX-ASAP：在多条路径中随机选择一条路径进行数据块重传；RTX-CWND：选择具有最大的CWND值的路径进行数据块重传；RTX-SSTHRESH：选择具有最大的ssthresh值的路径进行数据块重传；RTX-LOSSRATE：选择具有最低数据丢失率的路径进行数据块重传，当出现几条路径具有同样数据丢失率的情况时，随机在它们中选择一条。

Description

一种用于SCTP协议的低信息交互的多基站置

（一）              领域

一种用于SCTP协议的低信息交互的多基站置属于通讯领域。

（二）              简介

与 TCP 和 UDP 不同，SCTP 是通过多宿主（Multi-homing）和多流（Multi-streaming）功能提供这些收益的，这两种功能均可提高可用性 。 

SCTP实际上是一个面向连接的协议，但SCTP偶联的概念要比TCP的连接具有更广的概念，SCTP对TCP的缺陷进行了一些完善,使得信令传输具有更高的可靠性，SCTP的设计包括适当的拥塞控制、防止泛滥和伪装攻击、更优的实时性能和多归属性支持。

SCTP最初是被设计用于在IP上传输电话（SS7），把SS7信令网络的一些可靠特性引入IP。

IETF的这方面的工作称为信令传输SIGTRAN。与此期间，也提出了这个协议的其他一些用途。

SCTP 提供如下服务：

1)    确认用户数据的无错误和无复制传输；

2)    数据分段以符合发现路径最大传输单元的大小；

3)    在多数据流中用户信息的有序发送，带有一个选项，用户信息可以按到达顺序发送；

4)    选择性的将多个用户信息绑定到单个 SCTP 包；

5)    通过关联的一个终端或两个终端多重宿主支持来为网络故障规定容度。

SCTP 协议是IEFT 信令组提出的一种面向多媒体通信的流控制传输协议，是继TCP、UDP 协议之后的一种新兴的传输层协议。

它的诸多新特性具有很广泛的研究价值，其中的多宿主特性开辟了并行多路径传输的新空间。

分析了SCTP 协议的多宿主特性以及并行多路径传输（CMT）关键技术和目前存在的问题。

与TCP的关系

作为一个传输层协议，SCTP兼有TCP及UDP两者的特点。

SCTP可以称为是TCP的改进协议，但他们之间仍然存在着较大的差别。

首先SCTP和TCP之间的最大区别是SCTP的连接可以是多宿主连接的，TCP则一般是单地址连接的。

在进行SCTP建立连接时，双方均可声明若干IP地址（IPv4，Ipv6或主机名）通知对方本端所有的地址。

若当前连接失效，则协议可切换到另一个地址，而不需要重新建立连接。 

其次SCTP是基于消息流，而TCP则是基于字节流。所谓基于消息流，是指发送数据和应答数据的最小单位是消息包(chunk)。

一个SCTP连接（Association）同时可以支持多个流(stream)，每个流包含一系列用户所需的消息数据(chunk)。

而TCP则只能支持一个流。在网络安全方面，SCTP增加了防止恶意攻击的措施。

不同于TCP连接采用的三次握手机制，SCTP连接采用四次握手机制，有效的防止了类似于SYN Flooding的防范拒绝服务攻击。

SCTP主要的贡献是对多重联外线路的支持，一个端点可以由多于一个IP地址组成，使得传输可在主机间或网卡间做到透明的网络容错备援。

金属箔屏蔽双绞线（ScTP）

ScTP最初是为提供一种比STP成本更低、更易安装的屏蔽介质而开发的。

它适合TIA/EIA 568A标准中所有物理上和传输上的规范要求。

ScTP有时也称作FTP,S/FTP,S/UTP。ScTP是4线对、24AWG、100Ω的电缆，所有4组线对上有一个总的屏蔽；而STP是2线对、22AWG、150Ω的电缆，其每个线对外分别有屏蔽，然后再有一个总的屏蔽。

它的带宽也定为300MHz，尽管ScTP更易于安装，但在北美，它和STP一样不为人们所接受。当然在一些保证有特殊保护的情况下也会采用ScTP，但是就和STP一样，ScTP能否成为人们选用的介质还是值得怀疑。

ScTP普遍应用于电信机房

随着网络接入技术的多样化以及接入设备成本的降低，在通信终端上实现多接口已经成为可能，人们对网络带宽的要求也越来越高，为了提高网络传输数据的效率，在通信终端之间实现并行多路径传输(Concurrent MultipathTransmission，CMT)逐渐成为研究的热点。   

流控制传输协议(Stream Control Transmission Protocol，SCTP) 继承了TCP、些不足，同时还具备一些更适宜数据健壮传输的新特点，其多宿主特性就是主要特点之一，这一特性为实现在同一个关联的多条端到端的路径上同时传输数据提供了可能，成为实现CMT 这一领域的研究重点。

多宿主特性是指具有多网络接口的通信终端，可以有多IP 地址进行标记。

多宿主主机通过多种接入技术进行互联，多个端到端的路径提高了数据传输的可靠性，进而实现了端到端之间的多维通信。

例如：一个移动终端用户在使用802.11b 无线局域网络连接互联网的同时，还可以使用WCDMA 连接到无线广域网络。

目前的传输层协议TCP 和UDP 并不支持多路径，TCP只允许连接的一段绑定到一个IP 地址上。

在过去设计TCP协议的时候，网络接口是比较昂贵的硬件，因此在设计的时候没有考虑多路径的情况。

另外，虽然并行多路径传输可以在其它层来实现，但若在传输层实现，评估端到端的多路径特性更具有优势。

重点分析了SCTP 协议的多宿主特性，并对并行多路径传输的关键技术进行研究，快速重传技术、拥塞控制技术、接收缓存阻塞减轻技术以及重传时路径选择技术，最后对CMT 目前的存在的问题进行简要分析。

SCTP 的多宿主特性

SCTP 协议与2000 年10 月成为IETF 的标准（即RFC2960），最先用于传送信令，由于其作为一种通用传输协议的优点日益突出的显现出来，现在正受到越来越多的关注和广泛深入的研究。

目前，SCTP 已被3GPP 采纳，许多设备厂商都已经完成了各自的协议和互通测试，但大规模应用的仿真工作仍在进行，SCTP 在无线互联网下的应用及性能评估也在进一步研究中。

和TCP 类似，SCTP 是面向连接的、端到端、全双工、带有流量和拥塞控制的可靠传输协议。

SCTP 的连接称之为关联。

SCTP 的关联通过带有密码学签名的4 次握手建立。

相对于TCP 的3 次握手建立连接，SCTP 的关联能够抵御拒绝

服务（DoS）攻击，从而提高了安全性。

SCTP 是一种面向消息的传输协议，从上层应用传递下来的数据以消息的形式传输。

SCTP 提供消息的定界功能。

在接收端，数据以消息的形式递交。

为了便于传输，SCTP 提供消息的拆分和组装以及消息的捆绑传输功能。

SCTP 的一个主要特点就是支持多宿主特性。SCTP 关联的每个端点都可以拥有多个网络层地址。

SCTP 仍采用类似TCP 的流量控制和拥塞控制，但又有所增强。整个传输分为慢启动阶段和拥塞避免阶段。

多宿主特性

SCTP 协议的多宿主特性支持通信终端双方可以利用多个IP 地址进行通信，通信终端在发送数据之前先建立一个关联，终端高层协议可以在多个传输路径之间进行选择和平滑切换，提高网络的容错能力。

IP IP SCTP 关联的通信终端双方都各有两个地址池，一个是本地地址池，另外一个是目的地址池。在关联初始化时，双方交互本机上所有的IP 地址信息。

上层应用指定双方将要进行通信的两个IP 地址为“首选地址”，其余IP 地址作为“候选地址”。

在缺省情况下，数据首先在主路径上进行传输，当主路径失效时，平滑切换到备用路径上进行传输。

利用这个特点，目前SCTP 的多宿主特性主要用于网络的容错，很好地满足网络的可靠性要求，但是它是以牺牲系统中的某些链路为代价的，因此造成资源的浪费。

可见利用SCTP 关联中的多路径同时进行数据传输具有非常现实的意义。

如果关联中的多条链路能够同时进行数据传输，将会大大提高系统的吞吐量、网络资源利用率，实现网络的负载平衡。

多路径并行传输关键技术

快速重传技术

接收端和发送端之间的多条路径处在不同的网络中，具有不同的传输时延和网络带宽，这样就会造成接收端收到很多不连续的TSN 序列数据，进而发送大量带有gap 的SACK，当接收端接收到4 次同一TSN 号的SACK 时，就会触发快速重传机制。当数据块被第四次标记缺失时，接收端将会采取以下操作：

1)    标记缺失数据块需要快速重传；

2)    将ssthresh 设置为当前拥塞窗口的一半值，然后再设置拥塞窗口为ssthresh 值；

3)    设定单个报文中将包含多少个需要快速重传的数据块，然后重传该报文；

4)    收到相应的SACK 报告，重启快速重传定时器。

由上面可知，多路径传输会引起频繁的快速重传，快速重传引起拥塞控制窗口的变化，从而严重影响了数据传输效率。

在多路径并行传输的情况下，由于接收端会出现大量的乱序现象，进而给发送端发送大量的带有漏洞的SACK，接收端将会频繁的启动重传机制，增加了接收端的负担。

为了避免过多的快速重传，就应该对接收端和发送端增加一种SACK 报告的协调机制，不仅仅考虑SACK 报告，还要评估路径的传输时延和当时的网络状况。

拥塞控制技术

SCTP 协议的拥塞控制方案继承了TCP 协议的在这方面的主要优点并克服了TCP 协议的一些不足，其拥塞控制算法主要是建立在Van Jacobson 提出的基于窗口的和式增加、积式减少机制（AIMD）之上，由慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复四个核心算法构成。

SCTP 协议同样采用TCP 协议的累积确认机制，拥塞控制窗口的值是随着累积ACK 的值改变而增长的，即便是接收端接收到许多不连续的ACK，只要累积ACK 值不改变，接收端就不会对拥塞窗口进行修改。

因为多路径并行传输时，接收端会遇到乱序现象，这样接收端会接收到很多带有漏洞的SACK 报告，根据以上分析，势必会造成接收端的拥塞控制窗口的值偏低，进而影响了该路径上的传输速度。

在这种情况下就需要改变拥塞控制机制，源SCTP 协议的拥塞控制机制是在单条路径下有效进行的，而现在是在多路径传输的环境下，故应该设计一种基于每条路径而不是整个关联的拥塞控制机制。

接收缓存阻塞减轻技术

在使用多路径进行并行传输时，由于每条路径的状态（例如时延、带宽）会各自不同，对于单条路径而言在每个时刻也会不同，这样就会频繁出现数据包的丢失和延时到达现象，而接收端只能按照数据包的TSN 序号严格向应用层提交。

一旦发生乱序现象，接收端就会降低了向应用层提交数据的速度，严重影响了并行传输的高效率特性。

为了解决接收端的这种乱序现象，每个SCTP 关联的接收端都会维持一个接收缓存用于数据缓存，这个缓存区是由多条路径共享的。

当发生乱序现象时，接收端就会将带有不连续TSN 序号的数据包暂存在缓存区中，等待需要重传的数据包，当满足连续的要求时就会将数据提交给应用层。

由于接收端的缓存是由多个路径共享的，缓存区的性能不仅与接收端的处理速度有关，更与路径的传输质量有关。

当不同传输质量和不同状态的路径并行传输数据的时候，数据包就会出现比较多丢失情况，所以接收端应该根据数据的类型以及路径的不同状态提出一种更有效的缓存处理机制，进而提高SCTP 整个关联的吞吐量。

重传时路径选择技术

RFC2960 规定，当发送端在接收到同一TSN 号的连续报告达到4 次时，发送端就会启动快速重传算法对报告中的数据包进行重传，又由于接收端和发送端之间存在多个路径，SCTP 的发送端在发送重传数据时面临着多个选择，怎样合理的选择合适的路径进行数据重传便是一个路径的选择问题，大多数重传策略会选择原路径进行传输，因为改变传输路径会降低重传性能。

LS-SCTP（Load-Sharing SCTP）是基于SCTP 的多路径实现，它选择合适负载的路径进行传输，并在SCTP 数据包的格式中引入一个记录路径内数据包顺序的序号的标识，将SCTP 中面向关联的拥塞控制扩展到面向路径。

LS-SCTP在带宽有限、丢失率和路径失效率高的情况下表现不错。

IPCC-SCTP （Independent per-path congestion control

SCTP是建立在LS-SCTP 基础之上的多路径传输技术，每条路径都拥有独立的拥塞控制机制，改变了源SCTP 拥塞控制机制基于关联的缺点。

mTCP是用来为数据段保持多路径TCP 链接，mTCP是为使用TCP 协议的一般可恢复性数据传输而设计的，它主要解决了多路径传输引起的接收端乱序问题。

以上几种并行多路径传输都针对其关键技术给出了有效的解决方案，但只是考虑了怎么有效地实现数据的并行传输，没有考虑到数据业务的特点。例如W-PR-SCTP（Westwood Partial-Reliability SCTP）就引入了有利于多媒体实时数据传输的机制，支持多媒体实时流的部分可靠传输服务，满足了多媒体数据实时性要求比可靠性高的特点。

SCTP 协议是新兴的传输层协议，具有很多优秀的、值的开发的新特性。

利用其多宿特性开发并行多路径传输技术是当前的一个热点，文中重点分析了基于SCTP 的协议的多宿主特性以及并行多路径传输的关键技术，包括快速重传技术、拥塞控制技术、减轻缓存阻塞技术以及重传时路径选择技术，还对CMT 的现状以及存在的问题进行了介绍。

由于基于SCTP 多宿主特性的并行多路径传输可以极大地提高网络的吞吐量以及容错能力，所以这个领域具有很高的研究价值以及现实意义。

（三）              定义及应用

SCTP（STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL 流控制传输协议）是IETF新定义的一个传输层transport layer协议（2000年）。

是提供基于不可靠传输业务的协议之上的可靠的数据报传输协议。

SCTP的设计用于通过IP网传输SCN窄带信令消息。

流控制传输协议（Stream Control Transmission Protocol，SCTP）是一种可靠的传输协议，它在两个端点之间提供稳定、有序的数据传递服务（非常类似于 TCP），并且可以保护数据消息边界（例如 UDP）。

（四）              成分及组成

五种比较经典的重传策略。

RTX-SAME：使用数据块原先发送的路径，除非目的主机不可到达，路径失效。

RTX-ASAP：在多条路径中随机选择一条路径进行数据块重传。

RTX-CWND：选择具有最大的CWND 值的路径进行数据块重传。

RTX-SSTHRESH：选择具有最大的ssthresh 值的路径进行数据块重传。

RTX-LOSSRATE：选择具有最低数据丢失率的路径进行数据块重传，当出现几条路径具有同样数据丢失率的情况时，随机在它们中选择一条。

在上面五种重传策略中，RTX-SAME 是最简单的，RTX-ASAP 是一种“hot-potato[3]”重传策略，目标是快速地进行数据重传而不考虑丢失率，RTX-CWND、RTX-SSTHRESH和RTX-LOSSRATE 都是全部或者部分依赖于路径丢失率来进行路径选择的。如果尝试连接计算机到计算机网络或无需使用网络密钥的访问点网络，则“身份验证”选项卡中的设置将不可用，并且无法为该连接配置 802.1X 身份验证。

注意

执行此任务不要求具有管理凭据。因此，作为安全性的最佳操作，请考虑以没有管理凭据的用户身份执行这个任务。

tok:wirelessicon

当检测到可能会限制或阻止连接到无线网络这样的错误时，通知区域将显示无线警告一种标。

To open Network Connections, clickStart, clickControl Panel, and then double-clickNetwork Connections.

要定义 802.1X身份验证，必须选择一个现有无线网络连接，或者必须添加一个新的无线网络连接。有关如何添加新的无线网络连接的信息，[1]请参阅“相关主题”。

 网络标准常见标准有以下几种：

IEEE802.11a：使用5GHz频段，传输速度54Mbps，与802.11b不兼容

IEEE 802.11b：使用2.4GHz频段，传输速度11Mbps

IEEE802.11g：使用2.4GHz频段，传输速度主要有54Mbps、108Mbps，可向下兼容802.11b

IEEE802.11n草案：使用2.4GHz频段，传输速度可达300Mbps，标准尚为草案，但产品已层出不穷。

目前IEEE802.11b最常用，但IEEE802.11g更具下一代标准的实力，802.11n也在快速发展中。

IEEE802.11b标准含有确保访问控制和加密的两个部分，这两个部分必须在无线LAN中的每个设备上配置。拥有成百上千台无线LAN用户的公司需要可靠的安全解决方案，可以从一个控制中心进行有效的管理。缺乏集中的安全控制是无线LAN只在一些相对较的小公司和特定应用中得到使用的根本原因。

IEEE802.11b标准定义了两种机理来提供无线LAN的访问控制和保密：服务配置标识符（SSID）和有线等效保密（WEP）。还有一种加密的机制是通过透明运行在无线LAN上的虚拟专网（VPN）来进行的。

SSID ，无线LAN中经常用到的一个特性是称为SSID的命名编号，它提供低级别上的访问控制。SSID通常是无线LAN子系统中设备的网络名称；它用于在本地分割子系统。

WEP ，IEEE802.11b标准规定了一种称为有线等效保密（或称为WEP）的可选加密方案，提供了确保无线LAN数据流的机制。WEP利用一个对称的方案，在数据的加密和解密过程中使用相同的密钥和算法。

 名词解析无线局域网名词解析。网络按照区域分类可以分为局域网，城域网和广域网。

调制方式：

11MbpsDSSS物理层采用补码键控(CCK)调制模式。CCK与现有的IEEE802.11DSSS具有相同的信道方案，在2.4GHzISM频段上有三个互不干扰的独立信道，每个信道约占25MHz。因此，CCK具有多信道工作特性。

PCI插槽无线网卡（NIC）：

可以不需要电缆而使你的微机和别的电脑在网络上通信。无线NIC与其他的网卡相似，不同的是，它通过无线电波而不是物理电缆收发数据。无线NIC为了扩大它们的有效范围需要加上外部天线。

PCMCIANIC：

同上面提到的无线NIC一样，只是它们适合笔记本型电脑的PC卡插槽。同桌面计算机相似，你可以使用外部天线来加强PCMCIA无线网卡。

AP接入点（ACCESSPOINT，又称无线局域网收发器）：

用于无线网络的无线HUB，是无线网络的核心。它是移动计算机用户进入有线以太网骨干的接入点，AP可以简便地安装在天花板或墙壁上，它在开放空间最大覆盖范围可达300米，无线传输速率可以高达11Mbps。

天线：

无线局域网天线可以扩展无线网络的覆盖范围，把不同的办公大楼连接起来。这样，用户可以随身携带笔记本电脑在大楼之间或在房间之间移动

动态速率转换：

当射频情况变差时，可将数据传输速率从11Mbps降低为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps。

漫游支持：

当用户在楼房或公司部门之间移动时，允许在访问点之间进行无缝连接。IEEE802.11无线网络标准允许无线网络用户可以在不同的无线网桥网段中使用相同的信道或在不同的信道之间互相漫游。

负载均衡：

当AP变得负载过大或信号减弱时，NIC能更改与之连接的访问点AP，自动转换到最佳可用的AP，以提高性能。

扩展频谱技术：

是一种在二十世纪四十年代发展起来的调制技术，它在无线电频率的宽频带上发送传输信号。包括跳频扩谱(FHSS)和直接顺序扩谱(DSSS)两种。跳频扩谱被限制在2Mb/s数据传输率，并建议用在特定的应用中。对于其他所有的无线局域网服务，直接顺序扩谱是一个更好的选择。在IEEE802.11b标准中，允许采用DSSS的以太网速率达到11Mb/s。

自动速率选择功能:

IEEE802.11无线网络标准允许移动用户设置在自动速率选择（ARS）模式下，ARS功能会根据信号的质量及与网桥接入点的距离自动为每个传输路径选择最佳的传输速率，该功能还可以根据用户的不同应用环境设置成不同的固定应用速率。

电源消耗管理功能:

IEEE802.11还定义了MAC层的信令方式，通过电源管理软件的控制，使得移动用户能具有最长的电池寿命。电源管理会在无数据传输时使网络处于休眠（低电源或断电）状态，这样就可能会丢失数据包。为解决这一问题，IEEE802.11规定了AP应具有缓冲区去储存信息，处于休眠的移动用户会定期醒来恢复该信息。

保密功能:

仅仅靠普通的直序列扩频编码调制技术不够可靠，如使用无线宽频扫描仪，其信息又容易被窃取。最新的WLAN标准采用了一种加载保密字节的方法，使得无线网络具有同有线以太网相同等级的保密性。此密码编码技术早期应用于美国军方无线电机密通信中，无线网络设备的另一端必须使用同样的密码编码方式才可以互相通信，当无线用户利用AP接入点连入有线网络时还必须通过AP接入点的安全认证。该技术不但可以防止空中****，而且也是无线网络认证有效移动用户的一种方法。

CSMA/CD协议：

有线以太局域网在MAC层的标准协议是CSMA/CD，即载波侦听多点接入/冲突检测。但由于无线产品的适配器不易检测信道是否存在冲突，因此IEEE802.11全新定义了一种新的协议，即载波侦听多点接入/冲突避免（CSMA/CA）。一方面，载波侦听查看介质是否空闲；另一方面，通过随机的时间等待，使信号冲突发生的概率减到最小，当介质被侦听到空闲时，则优先发送。不仅如此，为了使系统更加稳固，IEEE802.11还提供了带确认帧ACK的CSMA/CA协议。

信息包重整：

当传送帧受到严重干扰时，必定要重传。因此若一个信息包越大，所需重传的耗费也就越大；这时，若减小帧尺寸，把大信息包分割为若干小信息包，即使重传，也只是重传一个小信息包，耗费相对小的多。这样就能大大提高无线网在噪声干扰地区的抗干扰能力。

DHCP支持：

动态主机配置协议（DHCP）自动从DHCP服务器中获取租用IP地址，使笔记本电脑用户在网络中断时自动获得新的IP地址以便继续工作，从而享受无缝漫游。

 网络分类个人网

无线个人网(WPAN)是在小范围内相互连接数个装置所形成的无线网络，通常是个人可及的范围内。例如蓝牙连接耳机及膝上电脑，ZigBee也提供了无线个人网的应用平台。

蓝牙是一个开放性的、短距离无线通信技术标准。该技术并不想成为另一种无线局域网（WLAN）技术，它面向的是移动设备间的小范围连接，因而本质上说它是一种代替线缆的技术。它可以用来在较短距离内取代目前多种线缆连接方案，穿透墙壁等障碍，通过统一的短距离无线链路，在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。

蓝牙力一种做到：必须像线缆一样安全；降到和线缆一样的成本；可以同时连接移动用户的众多设备，形成微微网（piconet）；支持不同微微网间的互连，形成scatternet；支持高速率；支持不同的数据类型；满足低功耗、致密性的要求，以便嵌入小型移动设备；最后，该技术必须具备全球通用性，以方便用户徜徉于世界的各个角落。

从专业角度看，蓝牙是一种无线接入技术。从技术角度看，蓝牙是一项创新技术，它带来的产业是一个富有生机的产业，因此说蓝牙也是一个产业，它已被业界看成是整个移动通信领域的重要组成部分。蓝牙不仅仅是一个芯片，而是一个网络，不远的将来，由蓝牙构成的无线个人网将无处不在。它还是GPRS和3G的推动器。[2]

在这五种重传策略中，RTX-CWND、RTX-SSTHRESH 和RTX-LOSSRATE 表现最好，RTX-ASAP一般，RTX-SAME 较差。

CMT 目前存在的问题

由上面分析可知，基于SCTP 的CMT 还存在很多问题，例如拥塞控制机制、快速重传以及重传时路径选择问题等，目前很多公司都在对CMT 做深入的研究与开发工作，像思科、诺基亚等。

如果基于SCTP 的CMT 要想成为一种更获得广泛应用的通用协议标准，还必须经过大量的实践验证才可以。

Claims (6)

1.一种用于SCTP协议的低信息交互的多基站置SCTP 提供如下服务：

确认用户数据的无错误和无复制传输；

数据分段以符合发现路径最大传输单元的大小；

在多数据流中用户信息的有序发送，带有一个选项，用户信息可以按到达顺序发送；

选择性的将多个用户信息绑定到单个 SCTP 包；

通过关联的一个终端或两个终端多重宿主支持来为网络故障规定容度；

SCTP 协议是IEFT 信令组提出的一种面向多媒体通信的流控制传输协议，是继TCP、UDP 协议之后的一种新兴的传输层协议；

一种用于SCTP协议的低信息交互的多基站置它的诸多新特性具有很广泛的研究价值，其中的多宿主特性开辟了并行多路径传输的新空间；

分析了SCTP 协议的多宿主特性以及并行多路径传输（CMT）关键技术和目前存在的问题；

与TCP的关系

作为一个传输层协议，SCTP兼有TCP及UDP两者的特点；

SCTP可以称为是TCP的改进协议，但他们之间仍然存在着较大的差别；

首先SCTP和TCP之间的最大区别是SCTP的连接可以是多宿主连接的，TCP则一般是单地址连接的；

在进行SCTP建立连接时，双方均可声明若干IP地址（IPv4，Ipv6或主机名）通知对方本端所有的地址；

若当前连接失效，则协议可切换到另一个地址，而不需要重新建立连接； 

其次SCTP是基于消息流，而TCP则是基于字节流；所谓基于消息流，是指发送数据和应答数据的最小单位是消息包(chunk)；

一个SCTP连接（Association）同时可以支持多个流(stream)，每个流包含一系列用户所需的消息数据(chunk)；

而TCP则只能支持一个流；在网络安全方面，SCTP增加了防止恶意攻击的措施；

不同于TCP连接采用的三次握手机制，SCTP连接采用四次握手机制，有效的防止了类似于SYN Flooding的防范拒绝服务攻击；

SCTP主要的贡献是对多重联外线路的支持，一个端点可以由多于一个IP地址组成，使得传输可在主机间或网卡间做到透明的网络容错备援；

金属箔屏蔽双绞线（ScTP）

ScTP最初是为提供一种比STP成本更低、更易安装的屏蔽介质而开发的；

它适合TIA/EIA 568A标准中所有物理上和传输上的规范要求；

ScTP有时也称作FTP,S/FTP,S/UTP；ScTP是4线对、24AWG、100Ω的电缆，所有4组线对上有一个总的屏蔽；而STP是2线对、22AWG、150Ω的电缆，其每个线对外分别有屏蔽，然后再有一个总的屏蔽；

它的带宽也定为300MHz，尽管ScTP更易于安装，但在北美，它和STP一样不为人们所接受；当然在一些保证有特殊保护的情况下也会采用ScTP，但是就和STP一样，ScTP能否成为人们选用的介质还是值得怀疑；

ScTP普遍应用于电信机房

随着网络接入技术的多样化以及接入设备成本的降低，在通信终端上实现多接口已经成为可能，人们对网络带宽的要求也越来越高，为了提高网络传输数据的效率，在通信终端之间实现并行多路径传输(Concurrent MultipathTransmission，CMT)逐渐成为研究的热点；   

流控制传输协议(Stream Control Transmission Protocol，SCTP) 继承了TCP、些不足，同时还具备一些更适宜数据健壮传输的新特点，其多宿主特性就是主要特点之一，这一特性为实现在同一个关联的多条端到端的路径上同时传输数据提供了可能，成为实现CMT 这一领域的研究重点。

2.一种用于SCTP协议的低信息交互的多基站置多宿主特性是指具有多网络接口的通信终端，可以有多IP 地址进行标记；

多宿主主机通过多种接入技术进行互联，多个端到端的路径提高了数据传输的可靠性，进而实现了端到端之间的多维通信；

例如：一个移动终端用户在使用802.11b 无线局域网络连接互联网的同时，还可以使用WCDMA 连接到无线广域网络；

目前的传输层协议TCP 和UDP 并不支持多路径，TCP只允许连接的一段绑定到一个IP 地址上；

在过去设计TCP协议的时候，网络接口是比较昂贵的硬件，因此在设计的时候没有考虑多路径的情况；

另外，虽然并行多路径传输可以在其它层来实现，但若在传输层实现，评估端到端的多路径特性更具有优势；

重点分析了SCTP 协议的多宿主特性，并对并行多路径传输的关键技术进行研究，快速重传技术、拥塞控制技术、接收缓存阻塞减轻技术以及重传时路径选择技术，最后对CMT 目前的存在的问题进行简要分析；

SCTP 的多宿主特性

SCTP 协议与2000 年10 月成为IETF 的标准（即RFC2960），最先用于传送信令，由于其作为一种通用传输协议的优点日益突出的显现出来，现在正受到越来越多的关注和广泛深入的研究；

目前，SCTP 已被3GPP 采纳，许多设备厂商都已经完成了各自的协议和互通测试，但大规模应用的仿真工作仍在进行，SCTP 在无线互联网下的应用及性能评估也在进一步研究中；

和TCP 类似，SCTP 是面向连接的、端到端、全双工、带有流量和拥塞控制的可靠传输协议；

SCTP 的连接称之为关联；

SCTP 的关联通过带有密码学签名的4 次握手建立；

相对于TCP 的3 次握手建立连接，SCTP 的关联能够抵御拒绝

服务（DoS）攻击，从而提高了安全性；

SCTP 是一种面向消息的传输协议，从上层应用传递下来的数据以消息的形式传输；

SCTP 提供消息的定界功能；

在接收端，数据以消息的形式递交；

为了便于传输，SCTP 提供消息的拆分和组装以及消息的捆绑传输功能；

SCTP 的一个主要特点就是支持多宿主特性；SCTP 关联的每个端点都可以拥有多个网络层地址；

SCTP 仍采用类似TCP 的流量控制和拥塞控制，但又有所增强；整个传输分为慢启动阶段和拥塞避免阶段；

多宿主特性

SCTP 协议的多宿主特性支持通信终端双方可以利用多个IP 地址进行通信，通信终端在发送数据之前先建立一个关联，终端高层协议可以在多个传输路径之间进行选择和平滑切换，提高网络的容错能力；

IP IP SCTP 关联的通信终端双方都各有两个地址池，一个是本地地址池，另外一个是目的地址池；在关联初始化时，双方交互本机上所有的IP 地址信息；

上层应用指定双方将要进行通信的两个IP 地址为“首选地址”，其余IP 地址作为“候选地址”；

在缺省情况下，数据首先在主路径上进行传输，当主路径失效时，平滑切换到备用路径上进行传输；

利用这个特点，目前SCTP 的多宿主特性主要用于网络的容错，很好地满足网络的可靠性要求，但是它是以牺牲系统中的某些链路为代价的，因此造成资源的浪费；

可见利用SCTP 关联中的多路径同时进行数据传输具有非常现实的意义；

如果关联中的多条链路能够同时进行数据传输，将会大大提高系统的吞吐量、网络资源利用率，实现网络的负载平衡。

3.一种用于SCTP协议的低信息交互的多基站置多路径并行传输关键技术

快速重传技术

接收端和发送端之间的多条路径处在不同的网络中，具有不同的传输时延和网络带宽，这样就会造成接收端收到很多不连续的TSN 序列数据，进而发送大量带有gap 的SACK，当接收端接收到4 次同一TSN 号的SACK 时，就会触发快速重传机制；当数据块被第四次标记缺失时，接收端将会采取以下操作：

标记缺失数据块需要快速重传；

将ssthresh 设置为当前拥塞窗口的一半值，然后再设置拥塞窗口为ssthresh 值；

设定单个报文中将包含多少个需要快速重传的数据块，然后重传该报文；

收到相应的SACK 报告，重启快速重传定时器；

由上面可知，多路径传输会引起频繁的快速重传，快速重传引起拥塞控制窗口的变化，从而严重影响了数据传输效率；

在多路径并行传输的情况下，由于接收端会出现大量的乱序现象，进而给发送端发送大量的带有漏洞的SACK，接收端将会频繁的启动重传机制，增加了接收端的负担；

为了避免过多的快速重传，就应该对接收端和发送端增加一种SACK 报告的协调机制，不仅仅考虑SACK 报告，还要评估路径的传输时延和当时的网络状况；

拥塞控制技术

SCTP 协议的拥塞控制方案继承了TCP 协议的在这方面的主要优点并克服了TCP 协议的一些不足，其拥塞控制算法主要是建立在Van Jacobson 提出的基于窗口的和式增加、积式减少机制（AIMD）之上，由慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复四个核心算法构成；

SCTP 协议同样采用TCP 协议的累积确认机制，拥塞控制窗口的值是随着累积ACK 的值改变而增长的，即便是接收端接收到许多不连续的ACK，只要累积ACK 值不改变，接收端就不会对拥塞窗口进行修改；

因为多路径并行传输时，接收端会遇到乱序现象，这样接收端会接收到很多带有漏洞的SACK 报告，根据以上分析，势必会造成接收端的拥塞控制窗口的值偏低，进而影响了该路径上的传输速度；

在这种情况下就需要改变拥塞控制机制，源SCTP 协议的拥塞控制机制是在单条路径下有效进行的，而现在是在多路径传输的环境下，故应该设计一种基于每条路径而不是整个关联的拥塞控制机制；

接收缓存阻塞减轻技术

在使用多路径进行并行传输时，由于每条路径的状态（例如时延、带宽）会各自不同，对于单条路径而言在每个时刻也会不同，这样就会频繁出现数据包的丢失和延时到达现象，而接收端只能按照数据包的TSN 序号严格向应用层提交；

一旦发生乱序现象，接收端就会降低了向应用层提交数据的速度，严重影响了并行传输的高效率特性；

为了解决接收端的这种乱序现象，每个SCTP 关联的接收端都会维持一个接收缓存用于数据缓存，这个缓存区是由多条路径共享的；

当发生乱序现象时，接收端就会将带有不连续TSN 序号的数据包暂存在缓存区中，等待需要重传的数据包，当满足连续的要求时就会将数据提交给应用层；

由于接收端的缓存是由多个路径共享的，缓存区的性能不仅与接收端的处理速度有关，更与路径的传输质量有关；

当不同传输质量和不同状态的路径并行传输数据的时候，数据包就会出现比较多丢失情况，所以接收端应该根据数据的类型以及路径的不同状态提出一种更有效的缓存处理机制，进而提高SCTP 整个关联的吞吐量；

重传时路径选择技术

RFC2960 规定，当发送端在接收到同一TSN 号的连续报告达到4 次时，发送端就会启动快速重传算法对报告中的数据包进行重传，又由于接收端和发送端之间存在多个路径，SCTP 的发送端在发送重传数据时面临着多个选择，怎样合理的选择合适的路径进行数据重传便是一个路径的选择问题，大多数重传策略会选择原路径进行传输，因为改变传输路径会降低重传性能。

4.一种用于SCTP协议的低信息交互的多基站置LS-SCTP（Load-Sharing SCTP）是基于SCTP 的多路径实现，它选择合适负载的路径进行传输，并在SCTP 数据包的格式中引入一个记录路径内数据包顺序的序号的标识，将SCTP 中面向关联的拥塞控制扩展到面向路径；

LS-SCTP在带宽有限、丢失率和路径失效率高的情况下表现不错；

IPCC-SCTP （Independent per-path congestion control

SCTP是建立在LS-SCTP 基础之上的多路径传输技术，每条路径都拥有独立的拥塞控制机制，改变了源SCTP 拥塞控制机制基于关联的缺点；

mTCP是用来为数据段保持多路径TCP 链接，mTCP是为使用TCP 协议的一般可恢复性数据传输而设计的，它主要解决了多路径传输引起的接收端乱序问题；

以上几种并行多路径传输都针对其关键技术给出了有效的解决方案，但只是考虑了怎么有效地实现数据的并行传输，没有考虑到数据业务的特点；例如W-PR-SCTP（Westwood Partial-Reliability SCTP）就引入了有利于多媒体实时数据传输的机制，支持多媒体实时流的部分可靠传输服务，满足了多媒体数据实时性要求比可靠性高的特点。

5.一种用于SCTP协议的低信息交互的多基站置SCTP 协议是新兴的传输层协议，具有很多优秀的、值的开发的新特性；

利用其多宿特性开发并行多路径传输技术是当前的一个热点，文中重点分析了基于SCTP 的协议的多宿主特性以及并行多路径传输的关键技术，包括快速重传技术、拥塞控制技术、减轻缓存阻塞技术以及重传时路径选择技术，还对CMT 的现状以及存在的问题进行了介绍；

由于基于SCTP 多宿主特性的并行多路径传输可以极大地提高网络的吞吐量以及容错能力，所以这个领域具有很高的研究价值以及现实意义；

定义及应用

SCTP（STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL 流控制传输协议）是IETF新定义的一个传输层transport layer协议（2000年）；

是提供基于不可靠传输业务的协议之上的可靠的数据报传输协议；

SCTP的设计用于通过IP网传输SCN窄带信令消息；

流控制传输协议（Stream Control Transmission Protocol，SCTP）是一种可靠的传输协议，它在两个端点之间提供稳定、有序的数据传递服务（非常类似于 TCP），并且可以保护数据消息边界（例如 UDP）。

6.成分及组成

五种比较经典的重传策略；

RTX-SAME：使用数据块原先发送的路径，除非目的主机不可到达，路径失效；

RTX-ASAP：在多条路径中随机选择一条路径进行数据块重传；

RTX-CWND：选择具有最大的CWND 值的路径进行数据块重传；

RTX-SSTHRESH：选择具有最大的ssthresh 值的路径进行数据块重传；

RTX-LOSSRATE：选择具有最低数据丢失率的路径进行数据块重传，当出现几条路径具有同样数据丢失率的情况时，随机在它们中选择一条；

在上面五种重传策略中，RTX-SAME 是最简单的，RTX-ASAP 是一种“hot-potato[3]”重传策略，目标是快速地进行数据重传而不考虑丢失率，RTX-CWND、RTX-SSTHRESH和RTX-LOSSRATE 都是全部或者部分依赖于路径丢失率来进行路径选择的；

在这五种重传策略中，RTX-CWND、RTX-SSTHRESH 和RTX-LOSSRATE 表现最好，RTX-ASAP一般，RTX-SAME 较差。