第五章 使用 SCTP 优化网络.pdf

使用 SCTP 优化网络 流控制传输协议结合了 TCP 和 UDP 的优点 级别： 初级 M. Tim Jones (mtj@), 资深首席软件工程师, Emulex 2006 年 4 月 10 日 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）。然而，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。在本文中，我们将学习 Linux® 2.6 内核中 SCTP 的关键特性，并通过服务器和 客户机的源代码了解该协议提供多流的能力。 SCTP 是在 IP 网络上使用的一种可靠的通用传输层协议。尽管 SCTP 协议最初是为发送电话信号而 设计的（RFC 2960 ），但带来了一个意外的收获：它通过借鉴 UDP 的优点解决了 TCP 的某些局 限。SCTP 提供的特性使套接字初始化的可用性、可靠性和安全性都得以提高。（图 1 给出了 IP 堆栈 的层次化架构。） 图 1. IP 栈的层次化架构 本文简要介绍了 Linux 2.6 内核中 SCTP 的概念，重点介绍了一些高级特性（例如多宿主和多流）， 并且给出了服务器和客户机的部分代码片断（并给出了一个可以获得更多代码的 URL ），从而展示了 这种协议提供多流的能力。 下面让我们开始介绍 IP 堆栈的内容。 IP 堆栈 Internet 协议套件被划分成几层；每层都提供特定功能，如图 1 所示。 自下而上： 链路层（link layer） 提供了通信介质的物理接口（例如以太网设备）。 网络层（network layer） 负责管理网络中的报文移动，具体来说就是确保报文都到达自己的目 标（也称为路由）。 传输层（transport layer） 为应用层控制了报文在两台主机之间的流动。它还代表通信的应用程 序端点，称为 端口（port）。 最后，应用层（application layer） 对通过套接字传递数据具有深刻的意义。这些数据可能包括 通过简单邮件传输协议 （Simple Mail Transport Protocol，SMTP）发送的 e-mail 消息，或通过 超文本传输协议（Hypertext Transport Protocol ，HTTP）呈现的 Web 页面。 所有应用层协议都使用套接字层作为与传输层协议之间的接口。Sockets API 是由 UC Berkeley 在 BSD UNIX® 操作系统上开发的。 在深入钻研 SCTP 之前，让我们首先简单回顾一下传统的传输层协议。 传输层协议 两种最流行的传输层协议是传输控制协议（TCP ）和用户数据报协议（UDP ）： TCP 是一种可靠的协议，它可以确保有序地发送数据，并管理网络中的拥塞问题。 UDP 是一种面向消息的协议，它不能确保有序地发送 据，也无法管理网络拥塞的问题。 然而，UDP 是一种快速协议，可以保护自己传输的消息的边界。 本文引出了另外一个选择：SCTP。它提供了像 TCP 一样可靠、有序地发送数据的功能，但却以像 UDP 一样面向消息的方式来进行操作，这可以保护消息边界。SCTP 还提供了几个高级特性： 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） SCTP 的关键特性 SCTP 相对于传统的传输层协议来说，两个重要的增强是终端主机的多宿主和多流功能。 多宿主 多宿主 为应用程序提供了比 TCP 更高的可用性。多宿主主机就是一台具有多个网络接口的主机，因 此可以通过多个 IP 地址来访问这台主机。在 TCP 中，连接（connection ） 是指两个端点之间的一个 通道（在这种情况下，就是两台主机的网络接口之间的一个套接字）。SCTP 引入了 联合 （association ） 的概念，它也