簡(jiǎn)介

要講網(wǎng)絡(luò)協(xié)議荸频，肯定離不開OSI（Open System Interconnection）的七層模型嚼隘。 我們一般關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò)層之上的幾層烂斋，比如IPV4 IPV6所在的網(wǎng)絡(luò)層辽俗，TCP UDP所在的傳輸層,HTTP FTP所在的應(yīng)用層等坐榆。

今天要講的sctp協(xié)議撕彤，全稱是Stream Control Transmission Protocol,翻譯成中文就是流控制傳輸協(xié)議。是由IETF在RFC 4960中提出的猛拴。

傳輸層已經(jīng)有廣泛被使用的TCP和UDP協(xié)議羹铅，那么為什么還要發(fā)明一個(gè)SCTP協(xié)議呢？

很明顯SCTP協(xié)議是對(duì)TCP和UDP協(xié)議的提升愉昆，具體而言SCTP協(xié)議既提供了UDP協(xié)議的面向消息的特性职员，同時(shí)又具有TCP協(xié)議的可靠性、順序傳輸和擁塞控制的功能跛溉，并且還提供了多宿主和冗余路徑的功能焊切，從而提高彈性和可靠性。

本文將會(huì)詳細(xì)講解SCTP的實(shí)現(xiàn)原理和協(xié)議詳情芳室。

TCP有什么不好

TCP有什么不好呢专肪？TCP當(dāng)然好，我們知道UDP是不可靠的消息傳輸方式堪侯，而TCP是可靠的消息傳輸方式嚎尤。

UDP和TCP已經(jīng)被應(yīng)用在非常廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景中。但是一個(gè)產(chǎn)品或者協(xié)議不可能十全十美伍宦，肯定會(huì)有一些缺點(diǎn)芽死，我們來看看TCP的缺點(diǎn)有哪些。

TCP和UDP最大的不同是TCP是可靠的次洼，也就是說TCP提供了通過 Internet 可靠地傳輸數(shù)據(jù)的方法关贵。

但是TCP為了保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)傳輸做了一些限制卖毁。

比如說揖曾，TCP為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕枰獓?yán)格要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樞蚝ダ病１热缫粋€(gè)數(shù)據(jù)包被分拆成了三份分別標(biāo)號(hào)為A炭剪，B，C禁悠。那么對(duì)于接收方來說念祭，則必須先接受數(shù)據(jù)包A，然后是B和C碍侦。如果先接受到的B粱坤，那么接收方就會(huì)需要讓發(fā)送發(fā)重發(fā)數(shù)據(jù)包隶糕。

在這種嚴(yán)格要求數(shù)據(jù)包順序的情況下，可能會(huì)造成不必要的數(shù)據(jù)延遲和消息阻塞站玄。

因?yàn)門CP是面向數(shù)據(jù)流的枚驻，為了標(biāo)記數(shù)據(jù)流中的不同記錄，TCP中的數(shù)據(jù)需要額外添加一些標(biāo)記或者編碼來對(duì)記錄進(jìn)行區(qū)分株旷。

另外再登，為了提升傳輸效率，避免發(fā)送多個(gè)小數(shù)據(jù)包的情況晾剖，TCP還可能會(huì)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化锉矢，也就是說等等多個(gè)小的數(shù)據(jù)包將其合并為一個(gè)大的數(shù)據(jù)包。如果不希望這樣的優(yōu)化齿尽，那么需要在TCP數(shù)據(jù)包中設(shè)置PSH標(biāo)志沽损，明確該請(qǐng)求是無延遲的傳輸請(qǐng)求。

最后TCP還容易收到DOS(denial-of-service)攻擊循头。

sctp的特點(diǎn)

既然TCP還有諸多的缺點(diǎn)绵估，那么新的SCTP協(xié)議又有什么特點(diǎn)呢？

SCTP主要有兩大特點(diǎn)卡骂，第一個(gè)特點(diǎn)就是Message-based,也就是說SCTP是面向消息的国裳。SCTP傳輸?shù)氖且幌盗械南ⅲ粋€(gè)消息是一組字節(jié)全跨。

相比之下TCP傳輸?shù)氖亲止?jié)流缝左。

SCTP中的一條消息可以拆分成為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，每個(gè)數(shù)據(jù)塊中的所有數(shù)據(jù)都來自同一個(gè)用戶螟蒸。當(dāng)這些數(shù)據(jù)需要在IP中進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候盒使，SCTP會(huì)將這些數(shù)據(jù)包打包成為SCTP packets,每個(gè)SCTP packet,都包含一個(gè)packet header，如果需要的話還可以包含控制塊七嫌，最后跟著的是數(shù)據(jù)塊。

怎么理解TCP包和SCTP包的不同呢苞慢？

舉個(gè)例子诵原，當(dāng)客戶端以TCP協(xié)議向服務(wù)器端發(fā)送多條消息的時(shí)候，如果消息非常短挽放，為了提升傳輸效率绍赛，TCP可能會(huì)將這些不同作用的小的數(shù)據(jù)放到同一個(gè)TCP包中。在服務(wù)器端接收的過程中也是一次收取這個(gè)TCP包中的所有數(shù)據(jù)辑畦，然后由應(yīng)用程序本身來進(jìn)行TCP包中底層數(shù)據(jù)的拆分吗蚌。

對(duì)于SCTP包來說，一個(gè)SCTP包中可以包含多個(gè)data chunks纯出，不同的data chunks可以包含不同用戶的不同消息蚯妇，因?yàn)镾CTP包已經(jīng)對(duì)不同的消息進(jìn)行了區(qū)分敷燎，所以對(duì)于服務(wù)器端的讀取來說就相對(duì)容易很多。

下面是一個(gè)SCTP包的基本結(jié)構(gòu)：

[圖片上傳失敗...(image-fa768c-1652684823265)]

從上圖可以看出箩言，前面的藍(lán)色部分的12個(gè)字節(jié)是SCTP包的包頭硬贯，其中前面的兩個(gè)字節(jié)是源端口號(hào)，接著的兩個(gè)字節(jié)是目標(biāo)端口號(hào)陨收，然后4個(gè)字節(jié)是驗(yàn)證標(biāo)記饭豹，最后的4個(gè)直接是校驗(yàn)位，總共12個(gè)字節(jié)务漩。

header后面就是data chunks,也就是數(shù)據(jù)塊拄衰，每個(gè)chunk都包含一個(gè)類型位，flags位和長(zhǎng)度位饵骨，后面跟著的是chunk的具體數(shù)據(jù)肾砂。

SCTP的另外一個(gè)特點(diǎn)就是multi-streaming,多流指的是SCTP能夠并行傳輸多個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)流，比如在訪問網(wǎng)頁的時(shí)候可以同時(shí)傳輸網(wǎng)頁中的圖像和網(wǎng)頁的文本宏悦。

為什么可以這樣操作呢镐确？這也是由SCTP數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)來決定的，我們可以看到SCTP的數(shù)據(jù)包中可以包含多個(gè)data chunks,這些data chunks可以包含不同的數(shù)據(jù)流過來的數(shù)據(jù)饼煞，所以面向消息的SCTP可以實(shí)現(xiàn)并行傳輸不同數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的功能源葫。

SCTP的另外一個(gè)特性就是Multihoming,Multihoming是multiple+homing的合成詞，字面上的意思就是多個(gè)home砖瞧。

這是什么意思呢息堂？

我們知道對(duì)于TCP協(xié)議來說，客戶端和服務(wù)器端都只有一個(gè)块促，屬于一對(duì)一進(jìn)行連接的情況荣堰，如果這個(gè)連接兩端的而任何一個(gè)IP或者端口不可以，那么整個(gè)TCP的連接就崩潰了竭翠。

那么TCP可不可以發(fā)展為類似LSB負(fù)載均衡的模式呢振坚？如果一個(gè)IP不可以，自動(dòng)重連到備用的IP地址斋扰。

SCTP就是TCP協(xié)議的升級(jí)版本渡八，它在增強(qiáng)可靠性方面做了優(yōu)化。

具體而言传货，每個(gè)SCTP的節(jié)點(diǎn)都會(huì)使用心跳的機(jī)制定時(shí)檢查遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的主IP地址和備用的冗余IP地址的可達(dá)性屎鳍。在SCTP中一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以綁定多個(gè)IP地址。

SCTP節(jié)點(diǎn)將會(huì)根據(jù)收到的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的心跳返回值來確認(rèn)具體的訪問信息问裕。

因?yàn)榭蛻舳斯?jié)點(diǎn)和服務(wù)器端節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)可能是不同的逮壁，所以SCTP可以分為對(duì)稱的multihoming和非對(duì)稱的multihoming。

下面三個(gè)圖分別是對(duì)稱multihoming和兩個(gè)非對(duì)稱multihoming的情況：

[圖片上傳失敗...(image-93f144-1652684823265)]

[圖片上傳失敗...(image-9702bd-1652684823265)]

[圖片上傳失敗...(image-928db9-1652684823265)]

最后粮宛，SCTP的安全性也有所提升窥淆。相較于TCP的三次握手相比卖宠，SCTP具有四次握手。

TCP的三次握手可能導(dǎo)致SYN攻擊祖乳。

什么是SYN攻擊呢逗堵？我們回顧一下TCP的三次握手流程，首先客戶端發(fā)送一個(gè)SYN A請(qǐng)求給服務(wù)器端眷昆，服務(wù)器端在收到這個(gè)SYN請(qǐng)求之后蜒秤，會(huì)將SYN請(qǐng)求緩存起來，然后向客戶端返回SYN B亚斋，ACK A+1, 客戶端在收到回復(fù)之后作媚，校驗(yàn)ACK的值，然后再次發(fā)送ACK B+1到服務(wù)器端帅刊。服務(wù)器端收到B+1請(qǐng)求之后纸泡，最終確認(rèn)客戶端的身份，連接建立完成赖瞒。

上面的流程中因?yàn)榉?wù)器端需要緩存TCP客戶端的SYN消息女揭，所以如果服務(wù)器收到大量SYN消息的話，就造成了SYN攻擊栏饮。

相較而言吧兔，SCTP在收到客戶端的連接請(qǐng)求之后，并不會(huì)立即分配內(nèi)存緩存起來袍嬉，而是返回一個(gè)COOKIE給客戶端境蔼。客戶端再次請(qǐng)求的時(shí)候伺通，需要帶上這個(gè)COOKIE信息箍土，服務(wù)器端通過COOKIE校驗(yàn)，確認(rèn)客戶端的身份之后,才會(huì)最終建立連接罐监。從而避免TCP的SYN攻擊吴藻。

總結(jié)

綜上所述，SCTP可以保證有序和無數(shù)數(shù)據(jù)流的可靠傳輸笑诅，可以支持Multihoming调缨，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以包含多個(gè)IP地址，從而實(shí)現(xiàn)冗余網(wǎng)絡(luò)路徑之間的透明故障轉(zhuǎn)移吆你。并提升了驗(yàn)證和確認(rèn)機(jī)制，可以防止SYN攻擊俊犯。

SCTP是一個(gè)非常優(yōu)秀的協(xié)議妇多。對(duì)于常用的操作系統(tǒng)而言，在特定的版本也提供了對(duì)SCTP的支持燕侠。比如在linux中者祖，內(nèi)核2.4版本之上都支持SCTP協(xié)議立莉。

如果在windows或者M(jìn)AC上，需要額外安裝第三方驅(qū)動(dòng)七问，其中windows的驅(qū)動(dòng)叫做SctpDrv kernel driver,MAC上的驅(qū)動(dòng)叫做SCTP Network Kernel Extension for Mac OS X蜓耻。

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