M. Tim Jones, 資深首席軟件工程師, eMulex

2006 年 4 月 10 日

流控制傳輸協議（Stream Control Transmission PRotocol，SCTP）是一種可靠的傳輸協議，它在兩個端點之間提供穩定、有序的數據傳遞服務（非常類似于 TCP），并且可以保護數據消息邊界（例如 UDP）。然而，與 TCP 和 UDP 不同，SCTP 是通過多宿主（Multi-homing）和多流（Multi-streaming）功能提供這些收益的，這兩種功能均可提高可用性。在本文中，我們將學習 linux® 2.6 內核中 SCTP 的要害特性，并通過服務器和客戶機的源代碼了解該協議提供多流的能力。

SCTP 是在 ip 網絡上使用的一種可靠的通用傳輸層協議。盡管 SCTP 協議最初是為發送電話信號而設計的（RFC 2960），但帶來了一個意外的收獲：它通過借鑒 UDP 的優點解決了 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。（圖 1 給出了 IP 堆棧的層次化架構。）

本文簡要介紹了 Linux 2.6 內核中 SCTP 的概念，重點介紹了一些高級特性（例如多宿主和多流），并且給出了服務器和客戶機的部分代碼片斷（并給出了一個可以獲得更多代碼的 URL），從而展示了這種協議提供多流的能力。

下面讓我們開始介紹 IP 堆棧的內容。

IP 堆棧

Internet 協議套件被劃分成幾層；每層都提供特定功能，如圖 1 所示。

自下而上：

• 鏈路層（link layer） 提供了通信介質的物理接口（例如以太網設備）。
• 網絡層（network layer） 負責治理網絡中的報文移動，具體來說就是確保報文都到達自己的目標（也稱為路由）。
• 傳輸層（transport layer） 為應用層控制了報文在兩臺主機之間的流動。它還代表通信的應用程序端點，稱為 端口（port）。
• 最后，應用層（application layer） 對通過套接字傳遞數據具有深刻的意義。這些數據可能包括通過簡單郵件傳輸協議（Simple Mail Transport Protocol，SMTP）發送的 e-mail 消息，或通過超文本傳輸協議（Hypertext Transport Protocol，HTTP）呈現的 Web 頁面。

所有應用層協議都使用套接字層作為與傳輸層協議之間的接口。Sockets API 是由 UC Berkeley 在 BSD UNIX® 操作系統上開發的。

在深入鉆研 SCTP 之前，讓我們首先簡單回顧一下傳統的傳輸層協議。

傳輸層協議

兩種最流行的傳輸層協議是傳輸控制協議（TCP）和用戶數據報協議（UDP）：

• TCP 是一種可靠的協議，它可以確保有序地發送數據，并治理網絡中的擁塞問題。
• UDP 是一種面向消息的協議，它不能確保有序地發送數據，也無法治理網絡擁塞的問題。

然而，UDP 是一種快速協議，可以保護自己傳輸的消息的邊界。

本文引出了另外一個選擇：SCTP。它提供了像 TCP 一樣可靠、有序地發送數據的功能，但卻以像 UDP 一樣面向消息的方式來進行操作，這可以保護消息邊界。SCTP 還提供了幾個高級特性：

• 多宿主（Multi-homing）
• 多流（Multi-streaming）
• 初始化保護（Initiation protection）
• 消息分幀（Message framing）
• 可配置的無序發送（Configurable unordered delivery）
• 平滑關閉（Graceful shutdown）