流控制传送协议SCTP技术规范V100.docx

1、流控制传送协议SCTP技术规范V100中国移动通信企业标准QB-C-012-2008流控制传送协议SCTP技术规范Technical Specification of Stream Control Transmission Protocol版本号：1.0.02008-7-7实施2008-7-7发布中国移动通信有限公司 发布目 录1范围 12 规范性引用文件 13 术语、定义和缩略语 24.SCTP的功能描述 34.1 SCTP的结构 34.2 SCTP的功能 44.2.1 偶联的建立和释放 44.2.2 流内消息的顺序递交 44.2.3 用户数据分段 54.2.4 证实和避免拥塞 54.2.5

2、 数据块捆绑 54.2.6 分组的有效性验证 54.2.7 通路管理 65.SCTP原语定义 65.1 高层协议（ULP）向SCTP发送的请求原语 65.1.1 INITIALIZE原语 75.1.2 Associate原语 75.1.3 Shutdown原语 85.1.4 ABORT原语 85.1.5 Send原语 85.1.6 Set Primary原语 95.1.7 Receive原语 105.1.8 Status原语 115.1.9 Change Heartbeat 原语 115.1.10 Request HeartBeat原语 125.1.11 Get SRTT Report原语 1

3、25.1.12 Set Failure Threshold原语 125.1.13 Set Protocol Parameters原语 135.1.14 Receive unsent message原语 135.1.15 Receive unacknowledged message原语 145.1.16 Destroy 原语 145.2 SCTP向高层协议发送的通知原语 145.2.1 DATA ARRIVE通知 145.2.2 SEND FAILURE 通知原语 155.2.3 NETWORK STATUS CHANGE 通知原语 155.2.4 COMMUNICATION UP通知原语 15

4、5.2.5 COMMUNICATION LOST通知原语 165.2.6 COMMUNICATION ERROR通知原语 165.2.7 RESTART通知原语 175.2.8 SHUTDOWN COMPLETE通知原语 176.CTP分组的格式以及参数定义 176.1 SCTP分组格式 176.1.1 SCTP 公共分组头字段的格式 186.1.2 数据块字段的格式 196.1.3 任选/可变长参数的格式 216.2 SCTP数据块的格式 226.2.1 净荷数据（DATA）数据块的格式 226.2.2 启动（INIT）数据块的格式 236.2.2.1 INIT中的任选/可变长参数 256.

5、2.3 启动证实（INIT ACK）数据块的格式 276.2.4 选择证实（SACK）数据块的格式 296.2.5 HeartBeat请求（HEARTBEAT）数据块的格式 316.2.6 HeartBeat证实（HEARTBEAT ACK）数据块的格式 316.2.7 中止（ABORT）数据块的格式 326.2.8 关闭偶联（SHUTDOWN）数据块的格式 336.2.9 关闭证实（SHUTDOWN ACK）数据块的格式 336.2.10 操作差错（ERROR）数据块的格式 336.2.10.1 无效的流标识符原因参数的格式 356.2.10.2 丢失必备参数原因参数的格式 356.2.10

6、.3过期的COOKIE差错原因参数的格式 356.2.10.4 资源耗尽原因参数的格式 366.2.10.5 不可解析的地址原因参数的格式 366.2.10.6 不识别的数据块类型原因参数的格式 366.2.10.7 无效的必备参数原因参数的格式 376.2.10.8 不识别的参数原因参数的格式 376.2.10.9 无用户数据原因参数的格式 376.2.10.10 关闭期间收到Cookie原因参数的格式 386.2.10.11 使用新地址重新启动偶联 386.2.11 状态Cookie（COOKIE ECHO）数据块的格式 386.2.12 Cookie证实（COOKIE ACK）数据块的格

7、式 396.2.13 关闭完成（SHUTDOWN COMPLETE）数据块的格式 397.SCTP端点的维护的参数和相关建议值 407.1 对应每个SCTP实例所需的参数 407.2 对应每个偶联SCTP端点所需的参数 407.3 对应每个传送地址所需的参数 417.4 需要的通用参数 427.5 SCTP参数的建议值 428.SCTP的程序 438.1 偶联的建立程序 438.1.1 偶联的正常建立 438.1.1.1 流参数的处理 458.1.1.2 地址参数的处理 458.1.1.3 生成状态COOKIE 468.1.1.4 状态Cookie的处理 478.1.1.5 状态 Cookie

8、的鉴权 478.1.2 对重复的或不期望的INIT、INIT ACK、COOKIE ECHO和COOKIE ACK的处理 488.1.2.1 在COOKIE-WAIT或COOKIE-ECHOED状态下收到INIT （情况 2） 488.1.2.2 在除CLOSED, COOKIE-ECHOED和COOKIE-WAIT之外的状态下收到不期待INIT 498.1.2.3 不期望的 INIT ACK 498.1.2.4 TCB存在时对COOKIE ECHO的处理 498.1.2.5 对重复的COOKIE ACK的处理 518.1.2.6 对过期 COOKIE差错的处理 518.1.3 其他偶联启动的

9、问题 528.2 数据的传递程序 528.2.1 DATA数据块的传送 538.2.2 对接收的DATA数据块的证实 548.2.2.1 对收到的SACK的处理 568.2.3 重发定时器的管理 578.2.3.1 RTO 的计算 588.2.3.2 重发定时器规则 588.2.3.3 对定时器T3-rtx超时的处理 598.2.4 多归属的SCTP端点 608.2.4.1 对未激活的目的地地址的FAILOVER 618.2.5 流标识符和流顺序号 618.2.6 有序的和无序的递交 618.2.7 报告收到的DATA数据块的TSN间隔 628.2.8 CRC-32 校验码的计算 628.2.

10、9 分段和重装 638.2.10 捆绑机制 648.3 拥塞控制程序 648.3.1 SCTP与TCP拥塞控制的区别 658.3.2 SCTP 的慢启动和避免拥塞 668.3.2.1 慢启动（Slow-Start） 668.3.2.2 避免拥塞 67在实际实施中可以用以下方式获得上述目标 678.3.2.3 拥塞控制 688.3.2.4 根据GAP报告的快速重发 688.3.3 发现通路 MTU 698.4 故障管理程序 708.4.1 端点故障的检出 708.4.2 通路故障的检出 708.4.3 通路的心跳 718.4.4 对OOTB（Out of the blue）分组的处理 728.4

11、.5 验证标签 738.4.5.1 验证标签规则中的异常情况 748.5 偶联关闭程序 758.5.1 偶联的中止 758.5.2 偶联的关闭 759 编制历史 77附录A： 78附录B： 82附录C： 86前 言本标准规定了在IP网中传送No.7信令消息的SCTP协议的功能、使用的消息格式、编码和程序，主要适用于完成NO.7 信令与IP 网互通的信令网关（SG）设备，移动软交换设备、IPSTP、支持IP信令端口的HLR、SMSC、SCP等设备的开发、生产、引进和购买。本标准主要包括以下几方面SCTP功能描述、原语定义、CTP分组的格式以及参数定义、SCTP端点的维护的参数和相关建议值、SCT

12、P程序等。本标准的附录A和附录B为资料性附录，附录C为标准性附录。本标准由中移有限技200881号印发。本标准由中国移动通信有限公司技术部提出并归口。本标准由标准归口部门负责解释。本标准起草单位：中国移动通信有限公司研究院本标准主要起草人：魏冰、杜倩、陈旭、张慧芳、刘华、龚九芽、秦敏、张昊、喻炜1范围本标准规定了流控制传送协议（SCTP）所使用的消息格式编码和程序，供中国移动内部和厂商共同使用；适用于NO.7 信令与IP 网互通的信令网关SG 设备、移动软交换设备、IPSTP、支持IP信令端口的HLR、SMSC、SCP等设备的开发、生产、引进和购买。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准

13、的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。1RFC 793Transmission Control Protocol传送控制协议（TCP）IETF2RFC 1191Path MTU discovery发现通路MTUIETF3RFC 1123Requirements for Internet Hosts- Application and Support对INTERNET主机的要求应用和支持IETF4RFC 170

14、0Assigned Numbers 分配的号码IETF5RFC 1750Randomness Recommendations for Security 出于安全目的的随机建议IETF6RFC 1981Path MTU Discovery for IP version 6用于IPV6的发现通路MTUIETF7RFC 1982Serial Number Arithmetic 串号的算法IETF8RFC 2373IP Version 6 Addressing ArchitectureIPV6的地址结构IETF9RFC 2401Security Architecture for the Interne

15、t Protocol INTERNET协议的安全结构IETF10RFC 2460Internet Protocol, Version 6 (IPv6) SpecificationINTERNET协议，版本6IETF11RCC 2481A Proposal to add Explicit Congestion Notification (ECN) to IP明确地拥塞通知IETF12RFC 2581TCP Congestion Control TCP拥塞控制IETF13RFC 2960Stream Control Transmission Protocol流传送控制协议（SCTP）IETF3 术

16、语、定义和缩略语下列术语、定义和缩略语适用于本标准：词语解释SCTP偶联SCTP偶联实际上是在两个SCTP端点间的一个对应关系，它包括了两个SCTP端点、以及包括验证标签和传送顺序号码等信息在内的协议状态信息，一个偶联可以由使用该偶联的SCTP端点用传送地址来唯一识别，在任何时候两个SCTP端点间都不会有多于一个的偶联。SCTP端点SCTP端点是SCTP分组中逻辑的接收方或发送方，在一个多归属的主机上，一个SCTP端点可以由对端主机表示为SCTP分组可以发送到的一组合格的目的地传送地址，或者是可以收到SCTP分组的一组合格的起源传送地址。一个SCTP端点使用的所有传送地址必须使用相同的端口号，

17、但可以使用多个IP地址。SCTP端点使用的传送地址必须是唯一的。流流是从两个SCTP端点建立的一个单向逻辑通道，对于顺序递交业务，在这个通道中所有的用户消息都必须按照顺序进行递交。传送地址传送地址是用网络层地址，传送层协议和传送层端口号定义的，当SCTP在IP上运行时，传送地址就是由IP地址和SCTP端口号的组合来定义的，这里SCTP就充当传送协议。MACMessage Authentication Code 消息鉴权码MTUMaximum Transmission Unit最大的传送单元RTORetransmission Time-out 重发超时RTT Round-trip Time 双向

18、传播时间RTTVARRound-trip Time Variation双向传播时间变化SCTPStream Control Transmission Protocol 流控制传送协议SRTTSmoothed RTT 平滑的双向传输时间TCBTransmission Control Block 传送控制块TCPTransmission Control Protocol传送控制协议TLV Type-Length-Value Coding Format 类型-长度-取值的编码格式TSNTransmission Sequence Number 传送顺序号ULPUpper-layer Protocol

19、高层协议4.SCTP的功能描述 信令传送中应用的SCTP协议主要用来在无连接的网络上传送信令消息，该协议可以用来在IP网上提供可靠的数据传送协议。SCTP具有如下功能： 在确认方式下，无差错、无重复地传送用户数据； 根据通路的MTU的限制，进行用户数据的分段； 在多个流上保证用户消息的顺序递交； 将多个用户的消息复用到一个SCTP的数据块中； 利用SCTP偶联的机制（在偶联的一端或两端提供多归属的机制）来提供网络级的保证； SCTP的设计中还包含了避免拥塞的功能和避免遭受泛播和匿名的攻击。4.1 SCTP的结构 SCTP位于SCTP用户应用和无连接网络业务层之间，这种无连接的网络可以是IP网络

20、或者其他的网络。本标准规定的SCTP协议主要是运行在IP网络上的。SCTP协议通过在两个SCTP端点间的建立的偶联，来为两个SCTP用户之间提供可靠的消息传送业务。 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协议提供了在两个SCTP端点间的一组传送地址之间建立偶联的方法，通过这些建立好的偶联，SCTP端点可以发送SCTP 分组。一个SCTP偶联可以包含用多个可能的起源/目的地地址的组合，这些组合包含在每个端点的传送地址列表中。 图1给出了SCTP偶联在IP网络协议中的示意。网络传送图1：SCTP偶联的示意4.2 SCTP的功能 SCTP传送

21、业务可以分解成如图2所示成如下几个功能块，各功能块的用途如下节所述：通路管理图2：SCTP传送业务的功能图4.2.1 偶联的建立和释放 偶联的建立是由SCTP用户发起请求来启动的，出于安全性考虑，为了避免遭受恶意的攻击，在偶联的启动过程中采用了cookie机制。 SCTP提供了对激活偶联的正常的关闭程序，它必须根据SCTP用户的请求来执行，当然SCTP也提供一种非正常的关闭程序（即：中止程序），中止程序的执行既可以根据用户的请求来启动，也可以由SCTP协议检出差错来中止。 SCTP不支持半打开状态（类似TCP），即一端可以在另一端结束后继续发送数据。无论是哪个端点执行了关闭程序后，偶联的两端都

22、应停止接受从用户发来的新数据，并且只传送队列中的数据。4.2.2 流内消息的顺序递交 SCTP中的流用来指示需要按顺序递交到高层协议的用户消息的序列，在同一个流中的消息需要按照其顺序进行递交。 SCTP用户可以在偶联建立时规定在一个偶联中所支持的流的数量，这个数量是可以进行协商的，用户消息通过流号来进行关联。在SCTP内部，每个通过SCTP的SCTP用户消息都分配一个流顺序号码。在接收端，SCTP保证在给定的流中，消息可以按照顺序递交给SCTP用户。但当某个流由于等待下一个连续的用户消息造成闭塞时，其他流上的顺序递交不应受影响。SCTP也提供非顺序递交的业务，接收到用户消息可以使用这种方式立即

23、递交到SCTP用户，而不需要保证其发送时的顺序。一条SCTP偶联所能支持的流的数量不得低于17个。4.2.3 用户数据分段 在需要的时候，SCTP在发送用户消息时可以对消息进行分段，以确保发送到低层的SCTP分组长度符合通路MTU的要求。在接收方，需要把各分段重组成完整的消息后，再把消息递交给SCTP用户。4.2.4 证实和避免拥塞 SCTP为每个用户数据分段或未分段的消息都分配一个传送顺序号码（TSN），TSN的分配是独立于流一级分配的流顺序号码。接收方对所有收到的TSN进行证实，尽管此时在接收序列中可能存在接收到的TSN不连续。采用这种方式，可以使可靠的递交功能可以与流的顺序递交相分离。

24、证实和拥塞避免功能可以在规定时间内没有收到证实的时候负责对分组的重发。分组的重发功能可以通过与TCP协议类似的拥塞避免程序来调节的。4.2.5 数据块捆绑 SCTP分组在发送到低层时要包含一个公共的分组头，其后跟着一个或多个数据块。每个数据块中既可以包含用户数据，也可以包含SCTP控制信息。SCTP用户具有一个选项，可以请求是否把多于一个的用户消息捆绑在一个SCTP分组中进行发送。SCTP的这种数据块捆绑的功能可以在发送端生成一个完整的SCTP分组，在接收端负责分解该SCTP分组。 当拥塞出现的时候，尽管用户可能请求SCTP不必进行捆绑，但SCTP的实施仍旧可以执行捆绑功能。用户禁止进行捆绑只

25、会影响到SCTP实施，即在传送SCTP分组之前产生一个较小的时延。4.2.6 分组的有效性验证 每个SCTP公共分组头中都包含一个必备的验证标签字段和一个32比特长的校验字段。验证标签的值由偶联的端点在偶联启动时选择，如果收到的分组中未包含期望的验证标签值，则舍弃该分组。校验码则由SCTP分组的发送方设置，以提供附加的保护，用来避免由网络造成的数据差错。接收方对包含无效校验码的SCTP分组予以丢弃。4.2.7 通路管理 发送方的SCTP用户能够使用一组传送地址作为SCTP分组的目的地。SCTP通路管理功能可以根据SCTP用户的指令和当前合格的目的地集合的可达性状态，为每个发送的SCTP分组选择

26、一个目的地传送地址。当用分组业务量不能完全表明可达性时，通路管理功能可以通过心跳消息来监视到某个目的地地址的可达性，并当任何远端传送地址的可达性发生变化时向SCTP用户提供指示。通路管理功能也用来在偶联建立时，向远端报告合格的本地传送地址集合，并且把从远端返回的传送地址报告给本地的SCTP用户。 在偶联建立后，需要为每个SCTP端点都定义一个首选通路，用来在正常情况下发送SCTP分组。 在接收端，通路管理功能在处理SCTP分组前，用来验证入局的SCTP分组属于的偶联的是否存在。5.SCTP原语定义 SCTP通过接收高层协议（SCTP用户）发送的原语请求，为SCTP的用户提供服务，并且应当可以根

27、据不同事件由SCTP向SCTP用户发送通知。 本节章描述的原语和通知可以作为实施SCTP协议的一个参考，以下描述的高层协议接口原语功能只是一个说明性的内容，并不要求完全按照以下的说明来实现SCTP协议。不同的SCTP实施可以具有不同的ULP接口，但是SCTP必须提供一个最小集的业务，用来保证所有的SCTP实施都可以支持相同的协议。5.1 高层协议（ULP）向SCTP发送的请求原语 本节对ULP和SCTP之间的功能的进行归纳，使用的描述方法采用了高级程序语言所用的过程和函数调用方法。 以下描述的ULP原语规定了在SCTP必须支持的用于互相通信的基本功能。单独的实施必须按照各自格式进行对原语详细定

28、义，它可以是在一个调用中使用这些基本功能的子集或者是用这些基本功能的组合来实现。 以下的原语描述使用了如下格式：原语名（必备属性，任选属性） 返回结果：必备属性，任选属性5.1.1 INITIALIZE原语原语格式： INITIALIZE （本端端口，本地合格的地址列表）返回结果： 本地 SCTP 实例名 这个原语允许SCTP启动其内部的数据结构，并为建立操作环境分配所需的资源，一旦SCTP启动后，则高层协议在与其它SCTP端点直接通信时就不需要再调用该原语。 SCTP将向高层协议返回一个本地SCTP实例名 必备属性：无 任选属性：以下属性类型可以通过原语进行传递。 本地端口：SCTP端口号，

29、如果高层协议（ULP）希望规定； 本地合格的地址列表：本地SCTP端点应当绑定的地址列表。如果未包含地址列表，缺省的，所有分配给主机的所有IP地址应当是作为本地端点（注）。 注：如果实施支持这个任选属性，则实施应当保证本端点发送的任何SCTP分组中应当包含一个在本地合格的地址列表中规定的IP地址。5.1.2 Associate原语原语格式： ASSOCIATE（本地SCTP实例名，目的地传送地址，出局的流数量）返回结果： 偶联ID ，目的地传送地址列表 ，出局的流数量 该原语用来由高层启动一个到特定端点的偶联。对端点按照在该端点定义的传送地址进行规定，如果本地SCTP实例未启动，则认为该原语是

30、一个差错。 用来进行本地处理SCTP偶联的偶联ID，作为返回结果用来返回偶联是否成功建立。如果偶联建立不成功，则返回一个差错。如果偶联成功建立，则返回结果中还应包含到对端的完整的传送地址列表以及本端点的出局的流数量，同时还应从返回的目的地地址中选择一个传送地址作为本地端点向对端发送SCTP分组的首选通路。返回的“目的地传送地址列表”可以由高层协议用来改变首选通路，或者是向一个特定传送地址强制发送一个分组。 注：如果ASSOCIATE原语用作模块化的功能调用，则偶联成功建立后，ASSOCIATE原语还可以返回除偶联ID之外的其他偶联参数；如果ASSOCIATE原语是作为一个非模块化的功能调用，则应当只返回偶联ID，其他偶联参数应当用COMMUNICATION UP进行通知。 必备属性： 本地SCTP实例名：从INITIALIZE操作中获得； 目的地传送地址：规定了建立的偶联的对端点的一个传送地址； 出局的流数量：高层协议希望向对端点开放的出局的流的数量。 任选属性：无5.1.3 Shutdown原语原语格式： SHUTDOWN（偶联ID）返回结果： 结果编码 该原语用来正常地关闭一个偶联，任何已在本地发送队列中的用户数据都将被递交到对端。该偶联将在收