互联网的流控制传输协议研究

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1、北京邮电大学博士学位论文互联网的流控制传输协议研究姓名：郭伟申请学位级别：博士专业：计算机应用技术指导教师：程时端20050522北京邮电大学博士研究生学位论文中文摘要流控制传输协议(StreamControlTransmissionProtocol，SCTP)是IETF于2000年10月制定的传输层协议标准(RFC2960)。SCTP与TCP，UDP处于协议体系层次结构中相同的位置，它使用下层无连接分组网络提供的服务，为上层应用提供传输层功能服务。SCTP和TCP有很多相似的机制：首先，SCTP也是面向连接的、端到端的全双工传输协议，为上层应用提供可靠的传输

2、服务，保证数据在网络中的无差错传输。其次，SCTP也是面向会话的机制，在传输数据之前，在两个SCTP端点之间建立通信联系，这种联系称为SCTP关联(association)，类似于TCP连接，关联一直保持到数据传输完毕。SCTP的提出背景是TCP目前存在的一些缺陷：1)完全有序的传输不适于某些只要求传输内容部分有序的应用；2)无格式的面向字节流传输不能提供内容定界，3)在多宿主机上使用TCP套接口比较复杂：4)TCP连接易于受到拒绝服务(DemalofService，DoS)攻击。SCTP最先是针对在无连接的网络中可靠地传输PSTN信令而提出来的，是一种通用传

3、输协议，它的功能集是TCP功能集的超集，也就是，SCTP能向上层应用提供TCP所能提供的所有服务，同时，SCTP由于自身的特点，例如支持多宿主机和多流机制，也可以用于其它更广泛的应用。本文通过分析和大量的仿真实验证明了SCTP在有线和无线环境中传送主流应用(FTP，TELNET，HTTP)时具有的优于TCP的特点。首先是SCTP支持多宿主机的特点，可以提供网络级容错，其次是其基于流控制的特点，可以缓解队头阻塞(HeadOfLineblock，HOL)。此外，SCTP面向消息，可以简化端系统上的协议功能结构。除了以上流控制特性以外，SCTP还综合了TCP的各种搁

4、塞控制和差错控制特性。今后在丰富和完善应用接口API之后，SCTP有可能在主流应用中代替TCP。本文提出了基于独立路径拥塞控制的SCTP负荷分担机制，同时为此设计了避免不必要快速重传的算法LSFR(分集快速重传算法)。SCTP负荷分担利用SCTP的多路径特点，充分利用网络资源，因此可以获得更高的吞吐量。要实现SCTP负荷分担，必须对原来的SCTP拥塞控制算法做改动。仿真结果表明实现了分集快速重传算法的负荷分担是有效的。而且分集快速重传算法LSFR只对SCTP发送端北京邮电大学博士研究生学位论文中文摘要做改进，可以和现有的SCTP协议兼容，也就是实现了负荷分担的

5、SCTP端点和标准SCTP端点可以建立关联进行通信。作为移动SCTP一个增强功能，SCTP负荷分担用在移动网络中可以明显改善切换时的性能，有助于实现无缝切换。传输层移动性是互联网移动性解决方案之一，它不依赖于网络基础设施，仅通过修改端系统的传输层协议功能来实现移动性，相对于其它层次有比较明显的优势。移动SCTP的负荷分担可以增强传输层移动性的功能，在移动主机处于切换中的从重叠区时使用负荷分担功能有助予实现移动口网络中的平滑越区切换。本文针对无线环境提出了一种以接收方为控制中心的SCTP(ReceptionControlSCTP：RCSCTP)。标准SCTP是作

6、为一种通用传输协议标准提出的，和TCP～样，主要针对有线P网络设计，并没有专门考虑在移动环境下的应用。在移动终端引入互联网之后，最后一跳无线链路对通信的影响很大。小带宽，高误码率，信道的时变特性严重影响端到端的传输性能。目前无线移动环境下的TCP改进主要是针对最后一跳链路给TCP连接带来的性能下降而提出的，但这些改进方案主要专在传输层解决无线移动环境下带来的问题，很少考虑层间结合的方式。有的TCP改进方案还需要中间节点的支持，破坏了传输协议端到端的特性。SCTP应用到无线移动环境中也必须考虑最后一跳无线链路的影响。由于移动终端直接面对无线接入方式，因此最了解无

7、线链路的状态。把传输控制功能，例如拥塞控制，流量控制，差错控制的功能转移到移动终端上来，通过把链路层信息向上层传递，通过层间配合的方式能更好地解决最后一跳无线链路的问题。在Client／Server方式的应用场景下，移动主机作为客户终端，固定主机作为服务器，下行流量远大于上行流量，这种机制应用于移动终端客户机有明显优点。综合应用SCTP支持多宿主机的特点，我们提出的RCSCTP作为一种新型SCTP变种，使SCTP性能在移动环境下得到增强。SCTP本身就是支持多宿主机的，因此在SCTP上的接收端控制可以直接提供对多接口的支持。接收方为控制中心的RCSCTP可以结

8、合层问的信息，根据链路层的指示区分是误