软交换容灾技术

摘要

伴随我国移动通信网络规模口勺不停扩大和通信技术的不停成熟，我国口勺移动通信顾

客发展极为迅速，国内通信市场日勺竞争也越来越剧烈。伴随第三代数字通信（3G）时代

日勺来临人们己经把需求从简朴的话音业务逐渐提高到了迅速、多样、可视等多媒体业务。

以既有时分复用（TDM）组网日勺移动通信技术己经不适应业务的飞速发展和市场需要，

而基于互联网络协议（1P）承载的移动软互换技术以其在架构、业务和接入能力上的优

势，逐渐成为移动通信运行商新H勺网络建设目的。

伴随移动业务的不停扩展，顾客规模在迅速增长，由于科技日勺不停发展，硬件集成

度的不停提高，设备容量越来越大。

伴随3G承载与控制H勺分离，移动互换子系统服务器（MSSServer）H勺作用越来越

大，我们必须保障集中设置日勺移动互换中心服务器（MSCServer）的I设备安全，防止移

动互换中心（MSC）关键网服务器（Server）设备单点故障，而引起大面积网络瘫痪的

状况发生。软互换网络中的容灾备份技术变得愈发重要。

本文简介了容灾技术在移动软互换关键网中日勺重要性，并结合目前2G/3G共同组

网，TDM互换向IP互换演进日勺特殊时期，从技术角度对移动软互换容灾方案进行了详

细的分析。最终结合某地移动软互换日勺现网状况，设计实现了软互换备份容灾方案。

论文研究的内容重要包括：

1.软互换容灾备份技术；

2.软互换容灾备份方案在移动通信网络欧I应用分析。

关键词：软互换容灾备份

Abstract

Withthecontinuousdevelopmentofmobiletelecomnetworkandtheprogressofthe

mobiletechnology,thequantityofmobilephoneusersinourcountryhasrisedveryrapidly.

andthecompetitioninthetelecommarkethasbecomedmoreandmoreintense.Alongwith

3Goncoming»offeringhigh-qualityserviceforusersandmeetingtheirvariouskindsof

needhavebecomedtheimportanltaskoftelecomcompanies.theelderMobiletelecom

technologybasedonTDMexistencehasn'tmettheserequirements,andThesoft—switch

technologywhichbasedontheIPloadingbecomethenewchoiceofMobiletelecomoperator

forit'ssuperiorityinconstructionserviceandaccess

Alongwiththemobileserviceunceasingexpansion,theuserscaleisgrowingrapidly:Asa

resultofthetechnicalunceasingdevelopment,thehardwareintegrationrateunceasing

enhancement,theplantcapacityismoreandmorebig.

Atthesametime,alongwiththe3Gtechnologybearingandthecontrolseparation,the

MSSSEVERfunctionismoreandmorebig,wemustsafeguardthecentralismestablishment

theMSCServerequipmentsecurity,preventsMSCthecorenetworkServerequipmentsimple

pointbreakdown,butcausesthebigareanetworkparlaysissituationoccurrence.Inthesoft

exchangenetworkallowsthedisasterbackuptechnologytobecomeincreasinglyimportant.

Thisarticleintroducedallowsthedisastertechnologyintomoveinthesoftexchangecore

networktheimportance,andunifiesthepresent2G/3Gcommonnetwork,theTDMexchange

totheIPexchangeevolutionspecialtime,tomovedthesoftjunctionplastiesurgerydisaster

planfromthetechnicalangletocarryonthedetailedanalysis.Finallyunifiedsomemovesthe

softexchangethepresentnetsituationjhedesignrealizesthesoftexchangebackupto

accommodatethedisasterplan.Thecontentsareasfollowing:

1、Soft—switchdisasterrecoveryandbackuptechnology;

2、Appliedanalysisofsoft一switchdisasterrecoverytechnologyinmobilecommunication

network.

Keywords:Soft—SwitchDisasterrecoveryBackup

目录

1绪论....................................................................1

2容灾技术简介.............................................................3

2.1容灾的定义.........................................................3

2.2容灾的评价指标.....................................................3

2.3常见的几种容灾技术.................................................3

数据备份技术.........................................................3

数据复制技术.........................................................5

2.3.3劫难检测技术..................................................5

系统迁移技术.........................................................6

3软互换容灾中日勺关键问题..................................................7

3.1主备软互换系统的数据同步问题.......................................7

3.2异地容灾软互换系统间的切换机制...................................7

3.3切换和切回过程.....................................................7

3.4信令点和移动互换中心身份识别号码（MSCID）的选择.................8

3.5媒体网关的容灾.....................................................8

3.6信令网关的容灾.....................................................8

3.7CE容灾及技术原理..................................................9

4软互换日勺冗余备份.......................................................20

4.1软互换容灾技术简介................................................20

4.2MSSPOOL技术....................................................20

4.3双归属和双链路....................................................23

4.4MGW负荷分担技术...............................................24

4.5多种技术比较.......................................................24

5软互换网络容灾备份组网方式.............................................26

5.1无信令网关日勺软互换容灾方式........................................26

5.2有信令网关的软互换容灾方式........................................26

5.3话务网组网方式...................................................26

5.4信令网组织方案...................................................26

5.5信令点编码........................................................27

6结束语..................................................................28

致谢......................................................................29

参照文献...................................................................30

1绪论

伴随全球通信顾客数和通信业务量的飞速增长，电信业务的种类也从老式单一的语

音业务发展到语音、数据、视频等多种业务。为了更好地适应未来通信和业务发展的需

求，老式电信网向以软互换为关键的下一代网络(NGN)演进和转变势在必行c

目前，移动通信技术正从2G向3G系统转型，并将逐渐形成以码分多址(CDMA)

为主，全球移动通信系统(GSM)为辅口勺通信市场格局。在这个转型过程中，对TDM

和IP承载均支持的软互换设备正在逐渐发挥越来越大的作用。由于软互换产品可以使

既有日勺2G网平滑地过渡至3G,并且其可以使互换网建设和运维成本大幅度减少，因此

软互换设备正在被越来越多的运行商所接受并使用。软互换是3G网络日勺控制关键设备,

因此对其在网络上的可靠性规定很高。

对于通用的老式互换网络来说，由于多采用TDM传播，且承载与信令面都由互换

侧来控制，其容灾重要是增长中继群以及中继电路，多种路由互为主备份或者负荷分担

方式来进行容灾备份。

从构造上看,控制和承载分图H勺软互换架构，将老式2G网络中日勺MSC分离成MSC

Server和媒体网关(MGW),其中MSCServer负责信令处理、路由和业务；MGW负责

媒体流处理。由于MSCServer和MGW之间只是IP上承载日勺信令，占用的带宽非常少,

因此，两者之间可以经济地拉远放置。MSCServer可集中设置在中心都市；MGW由

于容量及处理能力的大幅提高，按照集中化原则，也可集中设置。这样，关键网日勺建设

思绪是“大容量，少局所”。一种MSCServer控制多种MGW,构成一种“大当地网”。

图1T是中国移动初期的软互换网络体系构造，图中SS是移动互换子系统；SG是信令

网关；TMG是中继媒体网关。

从容量上看，2G网中H勺MSCH勺容量一般为20~40万，而在3G网络中H勺MSCServer、

MGW日勺最大容量达20旷1000万甚至更大。

从以上两个方面可以看出，我们必须保障集中设置的MSCServer的设备安全，防

止MSC关键网Server设备单点故障，而引起大面积网络瘫痪H勺状况发生。

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mimimimi

mimi心Amimi

话路中继

・，*

因i-i由国程动的软万物网纥休至极।

2容灾技术简介

2.1容灾的定义

在给出容灾口勺概念之前，有必要先给出劫难日勺定义。从一种计算机系统的角度讲，

一切引起系统非正常停机的事件都可以称为劫难。大体可以提成如下三个类型：

自然灾害，包括地震、火灾、洪水、雷电等，这种劫难破坏性大，影响面广；

设备故障，包括主机的CPU、硬盘等损坏，电源中断以及网络故障等，比类劫难影

响范围比较小，破坏性小。

人为操作破坏，包括误操作、人为蓄意破坏等等。

容灾(DisasterTolerance),就是在上述日勺劫难发生时，在保证生产系统日勺数据尽

量少丢失的状况下，保持生存系统的业务不间断地运行。

2.2容灾的评价指标

目前工业界都以数据丢失量和系统恢复时间作为原则，对某个容灾系统进行评价，

公认的评价原则是RPO和RTOo

RPO(RecoveryPointObjective):恢复点目町以时间为单位，即在劫难发生时,

系统和数据必须恢复到R勺时间点规定。RPO标志系统可以容忍的最大数据丢失量。系统

容忍丢失的数据量越小，RPO『、J值越小。

RTO(Recover)/TimeObjective):恢复时间目H勺，以时间为单位，即在劫难发生

后，信息系统或业务功能从停止到必须恢复的时间规定。RTO标志系统可以容忍日勺服务

停止的最长时间。系统服务口勺紧迫性规定越高，RTOKJ值越小。

RPO针对的是数据丢失，RTO针对的是服务丢失，两者没有必然的联络，并旦两

者确实定必须在进行风险分析和业务影响分析之后根据业务H勺需求来确定

2.3常见的几种容灾技术

老式的容灾技术一般指针对生产系统的劫难采用的远程备份系统技术。不过，伴随

对容灾系统规定日勺不停提高，目前的容灾技术包括了也许引起生产系统服务停止日勺所有

防备和保护技术。一般来讲，一种容灾系统中实现数据容灾和应用容灾采用不一样的实

现技术，数据容灾的技术包括数据备份技术、数据复制技术和数据管理技术等，而应用

容灾包括劫难检测技术、系统迁移技术和系统恢复技术等等。

数据备份技术

数据备份就是把数据从生产系统备份到备份系统中的介质中日勺过程。

主机备份

这种备份就是老式意义上的基于主机(Host-based)的备份。主机负责将数据备份

到和主机直接相连的存储介质上(一般是磁带)。虽然这种备份的速度快，管理简朴，

不过仅能适应于单台服务器备份，并且在劫难恢复过程中，系统恢复日勺时间长。

网络备份

伴随网络的发展，老式日勺主机备份渐渐地转向了网络备份，即系统中备份数据的传

播以网络为基础。根据备份系统中备份服务器、介质服务器与否在同一种局域网(LAN)

中，可以将网络备份分为基于局域网日勺备份和远程网络备份。

基于局域网的备份特点是应用服务器、备份服务器和介质服务器共用一种局域网

络，备份服务器统一管理备份的过程，多种应用服务器可以将各自的I数据备份到介质服

务器上。这种备份方式可以共享介质资源，实现集中的备份管理。缺陷是对网络带宽和

备份时间的压力比较大，并且不具有远程的容灾能力。当然通过将介质(磁盘、磁带或

光盘)运送到远程保留，可以具有一定的容灾能力。

远程网络备份

则是介质服务器与应用服务器不属于同一种局域网，备份服务器仍然统一管理备份

H勺过程，备份数据则是通过广域网（WAN）,异步传播模式（ATM）或者英特网（Internet）

等公共网络传送到远程的介质服务器上。这种备份方式基本上构成了一种异地的备份容

灾方案。由于备份数据在公共网络上传播，备份的速度、备份数据的完整性和安全性等

方面都需要考虑。

专有存储网络备份

当存储系统成为一种独立于备份系统的系统之后，尤其是存储局域网（SAN）的发

展，使得备份过程可以在存储局域网中实现，根据备份过程中对应用服务器H勺影响，专

有存储网络备份可以分为LAN-Free备份和Server-Free备份。

LAN-Free备份，是在存储网络（StorageNetwork）之上建立的一种备份系统。在该

备份系统中，生产系统R勺存储和介质服务器日勺存储直接通过专用存储网络进行连接，在

备份过程中，庞大欧I备份数据不通过主机系统所在的网络，而是通过专用的存储网络传

播到介质上。这种备份方式的长处是共享介质资源，实现集中管理，不会对主机系统网

络有影响。缺陷是实现比较复杂，成本相对较高。

Server-Free备份，则是建立在存储区域网(SAN)的基础上，备份过程无需应用服

务器参与数据传播的备份系统。这种备份方式可以保证生产系统及其网络不受影响。目

前这种备份技术还不太成熟，对硬件的性能和兼容性的规定都很高。

专用存储网络备份更多关注口勺是存储系统的扩展性、可用性以及性能等方面H勺原

因，可以讲存储局域网H勺发展将会在更大程度上提高系统的数据容灾能力。

数据复制技术

和数据备份相比，数据复制技术则是通过不停将生产系统的数据复制到比外一种不

一样H勺备份系统中，以保证在劫难发生时，生产系统H勺数据丢失量至少。

按照备份系统中数据与否与生产系统同步，数据复制可以提成同步数据复制和异步

数据复制。同步数据复制就是将当地生产系统的数据以完全同步H勺方式复制到备份系统

中。由于发生在生产系统日勺每一次输入/输出(I/O)操作都需要等待远程复制完毕才能

返回，这种复制方式虽然也许做得数据的零丢失，不过对系统的性能有很大口勺影响。异

步数据复制则是将当地生产系统中的数据在后台异步的复制到备份系统中。这种复制方

式会有少许的数据丢失，不过对生产系统的性能影响较小。

根据数据复制的I层次，数据复制技术的实现可以提成如下四种:

(1)存储系统数据复制：数据日勺复制过程通过当地日勺存储系统和远端的存储系统之

间的通信完毕。这种方式日勺复制对应用来讲时透明的，可以直接实现数据容灾功能，也

可以提供很高的性能，可是，对存储系统的规定比较高。

(2)数据互换层数据复制：这种方式的复制技术是伴伴随存储局域网H勺出现引入

日勺，即在存储局域网日勺互换层上实现数据复制。实现方式可以通过专有的复制服务器实

现，也可以通过存储局域网(SAN)互换机，将数据同步的复制到远端存储系统中。

(3)操作系统层数据复制：重要通过操作系统或者数据卷管理器来实现对数据的远

程复制。这种复制技术往往规定当地系统和远端系统是同构H勺，并且由于数据复制由主

机系统完毕，其效率和管理上也存在不少问题。

(4)应用程序层数据复制：例如数据库口勺异地复制技术，一般采用日志复制功能，

依托当地和远程主机间的日志归档与传递来实现两端日勺数据一致。这种复制技术对系统

日勺依赖性小，有很好日勺兼容性。缺陷是当地应用程序向远端复制的是日志文献，这需要

远端应用程序重新执行和应用才能生产可用口勺备份数据。此外，由于各个应用程序采用

H勺复制技术不一样，无法以一种技术实现多种应用的数据复制。

劫难检测技术

对于一种容灾系统来讲，在劫难发生时，尽早地发现生产系统端的劫难，尽快地恢

复生产系统日勺正常运行或者尽快地将业务迁移到备用系统上，都可以将劫难导致日勺损失

减少到最低。除了依托人力来对劫难进行确定之外，对于系统意外停机等劫难还需要容

灾系统可以自动地检测劫难日勺发生，目前容灾系统的检测技术一般采专心跳技术。

心跳技术，其中一种实现是：生产系统在空闲时每隔一段时间向外广播一下自身日勺

状态。检测系统在收到这些“心跳信号”之后，便认为生产系统是正常啊，否则，在给

定的一段时间内没有收到“心跳信号”，检测系统便认为生产系统出现了非正常的劫

难。心跳技术H勺此外一种实现是：每隔一段时间，检测系统就对生产系统进行一次检测,

假如在给定日勺时间内，被检测的系统没有响应，见认为被检测的系统出现了非正常的劫

难。心跳技术中的要点是心跳检测的时间和时间间隔周期。假如间隔周期短，会对系统

带来很大的开销。假如间隔周期长，则无法及时地发现故障。

系统迁移技术

劫难发生后，为了保持生产系统地业务持续性，需要实现系统的透明性迁移，运用

备用系统透明地替代生产系统进行运作。一般对实时性规定不高日勺容灾系统，例如Web

服务，邮件服务器等，可以通过修改域名服务器1DNS）或者IP来实现，这实时性规

定高日勺容灾系统，则需要将生产系统的应用透明地迁移到备用系统上。目前基于当地机

群的进程迁移的I算法可以应用在远程容灾系统中，不过需要对迁移算法进行改善，使之

适应复杂的网络环境。

3软互换容灾中的关键问题

3.1主备软互换系统的数据同步问题

主备软互换系统之间必须要保证字冠、路由、信令、媒体网关等数据相似，或备用

软互换系统必须有主用系统上的数据，当主用发生故障时，切换至备用，保证顾客能在

备用系统上登记并正常使用。实现软互换系统的数据H勺同步可采用如下三种方式：

方式一，备用软互换系统静态配置主用软互换系统的数据，并且通过主备用软互换

系统之间的“心跳”来实现数据H勺同步。当主用软互换系统发生故障时，主用软互换系

统下日勺网关设备直接向备用软互换系统注册。

方式二，由网管系统定期将主备用软互换系统中的数据同步，网管系统的数据库中

不寄存软互换系统的顾客数据和路由数据。当主用软互换系统发生故障时，备用软互换

系统激活备份的I数据。

方式三，由顾客集中数据库统一寄存主备用软互换系统日勺顾客数据和路由数据，并

定期更新主备用软互换系统中的数据，到达数据同步。当某一种软互换系统发生故障后,

另一种软互换系统将备份日勺数据激活。此种方式可以将顾客集中数据库和网管综合放

置，并有助于向软互换容灾日勺N+1方式过渡。

3.2异地容灾软互换系统间的切换机制

异地容灾软互换系统间的检测重要采用“心跳”措施，裁决口勺措施有两种：

方式一，由网管积极发起检测，并由网管系统裁决主备软互换系统日勺好坏，并发出

切换命令；

方式二，SS和网关间日勺“心跳”也可与SS间的“心跳”配合使用来决定切换机制。

为了保障检测的可靠性，对于“心跳”的链路要采用专用双重物理通道，即“双链路”。

3.3切换和切回过程

双归属方案实际上有两种动作：当故障发生时，发生故障软互换下的顾客需要注册

到归属软互换机，此过程称为切换过程；当发生故障的软互换恢复正常时、其所属顾客

需要切回到本软互换，比过程称为切回过程。

软互换目前支持日勺切换方式包括自动切换、人工切换、全切换、方略切回、人工切

回、方略全切回等方式。软互换应支持切换的方略控制和配置，如软互换可以配置方略,

在容灾软互换之介小自跳检测正常的状况下，选择不容许或容许媒体网关设备的切换。

业务切换机制包括如下两种方式：

1）自动切换实现方式：媒体网关自动检测到目前注册日勺软互换出现故障，自动向软

互换列表中日勺下一种软互换注册。

2）人工切换方式：根据需要，通过人机命令方式，由软互换积极向媒体网关发送

ServiceChange命令，强制其向另一种软互换注册。

业务切回机制：包括人工切回和自动切回两种方式。异地的软互换恢复正常后，可

以在备用软互换采用人工命令或者定期启动H勺措施命令其所属媒体网关等设备切回，在

此之前先判断软互换之间的心跳与否正常，其中：

1）人工切回方式：通过人机命令方式，向在当地注册的异地媒体网关发送向另一种

软互换注册日勺命令。

2）自动切回方式：可以设定定期方式或在某个时刻，系统向在当地注册的异地媒体

网关发送向另一种软互换注册的命令。

3.4信令点和移动互换中心身份识别号码（MSCID）的选择

为了不变化现网计费习惯和计费中心格式，提议MSCServer配置单个信令点多种

MSC号。虚拟多种MSC号码的措施，实现物理实体只有一种不过逻辑实体为多种，对

外来说为多种真实不一样的MSC,不过信令点目的信令点编码（DPC）只有一种。这

个方案需要占用多种移动互换中心/拜访顾客位置寄存器（MSC/VLR）号码资源，好处

是计费中心不需做任何修改。

3.5媒体网关的容灾

对于媒体网关来说，一般都是采用“双归属”的方式来实现容灾。在正常状况下，

媒体网关仅接受主归属软互换系统的控制，备用软互换系统通过数据同步也会寄存该媒

体网关的有关数据。一旦主归属软互换系统出现故障，媒体网关就根据预先配置好的I地

址信息向从归属软互换系统注册，备用归属软互换系统就接替主用归属软互换系统进行

控制，从而保证系统工年不中断。只有主用软互换系统自身发生故障，它才容许其下H勺

设备注册到备用日勺软互换系统上。也就是说，当软互换系统间的“心跳”出现故障时，

网关和软互换系统间的“心跳”也同步出现故障才容许切换。只有网关和软互换系统之

间链路发生故障时，备用软互换系统并不接受该网关的注册消息，针对这种状况，必须

在网关和主用软互换系统之间同步采用“双链路”的方式。

3.6信令网关的容灾

对于SS来说，信令网关是服务器端，因此它与媒体网关的容灾方式不一样。信令

网关上日勺一种应用服务器（AS）有多种应用程序服务（ASP）,相称于信令网关与每个

软互换系统之间建立耦轶，而这些ASP正常日勺工作方式有主备、负荷分担等多种方式。

假如与信令网关相联的一种软互换系统出现问题，信令网关内的AS可以激活（主备）与

此外一种软互换系统的耦联或将所有日勺信令集中到工作正常日勺耦联上（负荷分担方式）。

3.7CE容灾及技术原理

CE为软互换设备介入IP承载网的路由设备,假如还设备宕机,将导致软互换MSS

与MGW的通信全阻，业务将所有阻断，从而引起大面积网络瘫痪日勺状况。为此CE容

灾也是软互换网络中冗灾的重要构成部分。

IP网上传播七号信令使用H勺是顾客数据包协议（UDP）、传播控制协议（TCP）oUDP

是一种无连接的传播协议，无法满足七号信令对传播质量的规定。TCP协议是一种有连

接日勺传播协议，可以信令的可靠传播。因此，互联网工程任务组（IETF）制定了面向连

接H勺基于分组的可靠传播协议简朴控制传播协议（SCTP协议）。SCTP对TCP的缺陷进

行了完善，使得信令传播具有更高的可靠性，SCTP日勺设计包括合适日勺拥塞控制、防止

泛滥和伪装袭击、更优的实时性能和多归属性支持，因此，SCTP成为信令传播协议

（SIGTRAN协议）族中的传播协议。

1.SCTP的定义

SCTP偶联：SCTP偶联实际上是在两个SCTP端点间日勺一种对应关系，它包括了两

个SCTP端点、以及包括验证标签和传送次序号码等信息在内的协议状态信息，一种偶

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

间都不会有多于一种的偶联。

SCTP端点：SCTP端点是SCTP分组中逻辑的接受方或发送方，在一种多归属的主

机上，一种SCTP端点可以由对端主机表达为SCTP分组可以发送到的一组合格日勺目的

地传送地址，或者是可以收到SCTP分组的一组合格的来源传送地址。一种SCTP端点

使用的所有传送地址必须使用相似的端口号，但可以使用多种IP地址。SCTP端点使用

日勺传送地址必须是唯一的。

流:流是从两个SCTP端点建立日勺一种单向逻辑通道，对于次序递交业务，在这个通

道中所有的顾客消息都必须按照次序进行递交。

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端口号日勺组合来定义的，这里SCTP

就充当传送协议。

2.SCTP的功能描述

信令传送中应用日勺SCTP协议重要用来在无连接日勺网络上传送信令消息，该协议可

以用来在IP网上提供可靠日勺数据传送协议。SCTP具有如下功能:

一在确认方式下，无差错、无反复地传送顾客数据；

一根据通路口勺最大传播单元（MTU）的限制，进行顾客数据的分段；

一在多种流上保证顾客消息日勺次序递交；

一将多种顾客的I消息复用到一种SCTP的数据块中；

一运用SCTP偶联的机制（在偶联的一端或两端提供多归属口勺机制）来提供网络级口勺保

证；

一SCTP日勺设计中还包括了防止拥塞日勺功能和防止遭受泛播和匿名的袭击。

SCTP日勺构造

SCTP位于SCTP顾客应用和无连接网络业务层之间，这种无连接H勺网络可是IP网

络或者其他日勺网络。本原则规定日勺SCTP协议重要是运行在IP网络上的。SCTP协议通

过在两个SCTP端点间口勺建立的偶联，来为两个SCTP顾客之间提供可靠的消息传送业

务。

SCTP实际上是一种面向连接的协议，但SCTP偶联的概念要比TCP的连接具有更

广日勺概念，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日勺措施,

通过这些建立好日勺偶联，SCTP端点可以发送SCTP分组。一种SCTP偶联可以包括用

多种也许的来源/目H勺地地址的组合，这些组合包括在每个端点H勺传送地址列表中。下图

为SCTP偶联在1P网络协议中的示意。

网络传送

凤*1q「TP佣岸在TP网纥I亦议中的示

SCTP的功能

SCTP传送业务可以分解成如图所示成如下儿种功能块，各功能块的用途如下所述:

、右由悄口II用左由浅石

而友:物理小阳

偶联的建立和;工日口如由|“田祥

释放

偶联的建立和释放

偶联的建立是由控制传播协议（CTP）顾客发起祈求来启动的。

SCTP提供了对激活偶联的正常日勺关闭程序，它必须根据SCTP顾客的祈求来执行,

当然SCTP也提供一种非正常日勺关闭程序（即：中断程序），中断程序日勺执行既可以根据

顾客的祈求来启动，也可以SCTP协议检出差错来中断。

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，偶联的两端都应停止接受从顾客发来的新数据，并且

只传送队列中的数据。

流内消息的次序递交

SCTP中的流用来指示需要按次序递交到高层协议的顾客消息的I序列，在同一种流

中日勺消息需要按照其次序进行递交。

SCTP顾客可以在偶联建立时规定在一种偶联中所支持的流日勺数量，这个数量是可

以进行协商日勺，顾客消息通过流号来进行关联。在SCTP内部，每个通过SCTP的SCTP

顾客消息都分派一种流次序号码。在接受端，SCTP保证在给定口勺流中，消息可以按照

次序递交给SCTP顾客。但当某个流由于等待下一种持续日勺顾客消息导致闭塞时，其他

流上的次序递交不应受影响。

SCTP也提供非次序递交的业务，接受到顾客消息可以使用这种方式立即递交到

SCTP顾客，而不需要保证其发送时H勺次序。一条SCTP偶联所能支持的流内数量不得

低于17个。

顾客数据分段

在需要日勺时候，SCTP在发送顾客消息时可以对消息进行分段，以保证发送到低层

日勺SCTP分组长度符合通路MTU的规定。在接受方，需要把各分段重构成完整日勺消息

后，再把消息递交给SCTP顾客。

证明和防止拥塞

SCTP为每个顾客数据分段或未分段日勺消息都分派一种传送次序号码(TSN),TSN

日勺分派是独立于流一级分派日勺流次序号码。接受方对所有收到的TSN进行证明，尽管

此时在接受序列中也许存在接受到的TSN不持续。采用这种方式，可以使可靠日勺递交

功能可以与流欧I次序递交相分离。

证明和拥塞防止功能可以在规定期间内没有收到证明的时候负责对分组的重发。分

组的重发功能可以通过与TCP协议类似的拥塞防止程序来调整H勺。

数据块捆绑

SCTP分组在发送到低层时要包括一种公共的分组头，其后跟着一种或多种数据块。

每个数据块中既可以包括顾客数据，也可以包括SCTP控制信息。SCTP顾客具有一种

选项，可以祈求与否把多于一种H勺顾客消息捆绑在一种SCTP分组中进行发送。SCTP

日勺这种数据块捆绑的I功能可以在发送端生成一种完整日勺SCTP分组，在接受端负责分解

该SCTP分组。

当拥塞出现H勺时候，尽管顾客也许祈求SCTP不必进行捆绑，但SCTP内实行仍旧

可以执行捆绑功能。顾客严禁进行捆绑只会影响到SCTP实行，即在传送SCTP分组之

前产生一种较小的时延，

分组的有效性验证

每个SCTP公共分组头中都包括一种必备日勺验证标签字段和一种32比专长日勺校验

字段。验证标签日勺值由偶联日勺端点在偶联启动时选择，假如收到日勺分组中未包括期望日勺

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H勺保护，

用来防止由网络导致的数据差错。接受方对包括无效校验码的SCTP分组予以丢弃。

通路管理

发送方日勺SCTP顾客可以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顾客的指令和目前合格的目的地集合的可达性状态，为每个发

送的ISCTP分组选择一种目的地传送地址。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I可达性发生变化时向SCTP顾客提供指示。通路管理功能也用来在偶联建立时，向

远端汇报合格的当地传送地址集合，并且把从远端返回的传送地址汇报给当地的SCTP

顾客。在偶联建立后，需要为每个SCTP端点都定义一种首选通路，用来在正常状况下

发送SCTP分组。在接受端，通路管理功能在处理SCTP分组前，用来验证入局的SCTP

分组属于向偶联的与否存在。

3.SCTP分组的格式

SCTP分组由公共的分组头和若干数据块构成，每个数据块中既可以包括控制信息,

也可以包括顾客数据。除了个别数据块外，其他类型的多种数据块可以捆绑在一种SCTP

分组中，当然必须要满足偶联对MTU的规定。当然这些数据块也可以不与其他数据块

捆绑在一种分组中。假如一种顾客消息不能放在一种SCTP分组中，则这个消息可以被

提成若干个数据块。

SCTP分组日勺格式如图所示：

SCTP公共分组头字段H勺格式如图所示：

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囱Q-/1CCTD小什八汨2L-k海出坟

SCTP公共分组头的各字段含义如下所述:

来源端口号（16比特日勺无符号整数）：该端口号用来识别SCTP发送方的端口号码,

接受方使用来源端口号和来源IP地址，以及目的地端口号利也许的目n勺地IP地址来识

别属于某个偶联H勺分组，

目的端口号（16比特的无符号整数）：该SCTP端口号用来确定分组的去向。接受方

主机将运用该端口号把SCTP分组解复用到对时的接受端点或应用。验证标签（32比特

的无符号整数）:接受到分组的接受方使用验证标签来鉴别发送方的这个SCTP分组的有

效性。在发送方该验证标签需要设置为在偶联启动阶段中从对端点收到的启动标签中日勺

值。

4.SCTP的程序

SCTPH勺程序括某些各节描述的内容:偶联日勺建立、数据的传递、拥塞控制、故障管

理偶联关闭等5个部分的内容。此外在SCTP日勺程序中规定了某些安全性日勺内容。

偶联的建立程序

为了简化程序描述，对于如下偶联口勺建立程序，使用SCTP端点A和SCTP端点Z

来进行描述，其中假定SCTP端点A试图与SCTP端点Z建立偶联。

从SCTP端点A向SCTP端点Z能传送第一种顾客数据块之前，两个端点必须完毕

启动程序，以建立它们之间日勺SCTP偶联。

端点的SCTP顾客应使用连接(ASSOCIATE)原语来祈求来启动到另一种SCTP端点

的偶联。

从SCTP顾客的观点来看，可以在没有发起日勺ASSOCIATE原语日勺状况下，SCTP

偶联可以隐含地打开，通过启动端点发送第一种顾客数据到目的地端点的方式来实现。

启动SCTP将使用初始确认字符(INITACK)中所有必备和任选参数的缺省值。一旦偶

联建立起来，在两端就打开了用于数据传送H勺单向流。

偶联时正常建立

启动程序包括如下环节(假定SCTP端点A试图与SCTP端点Z建立偶联，且Z接

受了新的偶联)：

1)“A”首先向“Z”发送一种初始(INIT)数据块。在INIT数据块中，“A”必须

在启动标签字段里提供它的验证标签(Tag_A)。Tag_A应当是1到日勺中日勺一种随机数。A

在发送了INIT后，启药JT1一init定期器并进入识别等待(COOKIE—WAIT)状态。

2)“Z”在收到INIT数据块后应立即用初始确认字符(INITACK)数据块响应。

INITACK数据块中欧J目日勺地IP地址必须设置成INITACK数据块响应日勺那个INIT数据

块日勺来源IP地址。在这个响应数据块中，除了填写其他参数外，“Z”必须将验证标签

字段置成Tag_A,将它自己日勺启动标签字段置成Tag_Z。

注：在发出带有状态鉴定（COOKIE）参数的INITACK后，Z不分派任何资源，

也不为新偶联保持任何状态。

3）根据从“Z”收到的INITACK,"A”需要停止Tl—init定期器并离开COOKIE

一WAIT状态。然后“A”会把从INITACK数据块收到口勺状态COOKIE在识别回应

（COOKIEECHOED）数据块中发送，A启动T1一COOKIE定期器并进入COOKIE一

ECHOED状态。

注：COOKIEECHO数据块可以被与任何出局未决口勺数据（DATA）数据块捆绑在

一种分组中，但COOKIEECHO必须是分组里的第一种数据块。除非收到返回COOKIE

ACK,否则发送者不能给对端发送其他分组。

4）根据收到日勺COOKIEECHO数据块，端点“Z”创立任务控制程序段1TCB）后，

转移至确立（ESTABLISH）状态，然后用一种COOKIEACK数据块响应。一种COOKIE

ACK数据块可以与任何未决日勺DATA数据块（和/或SACK数据块）捆绑在一起，不过

COOKIEACK数据块必须是分组中日勺第一种数据块。在接受到的有效COOKIEECHO

数据块，“Z”可以向SCTP顾客发送开始通讯(COMMUNICATIONUP)告知。

5)根据收到H勺COOKIEACK,端点“A”会从COOKIE-ECHOED状态转移至

ESTABLISHED状态，并停止T1一Cookie定期器。“A”也可以用COMMUNICATION

UP告知ULP偶联建立成功。

INIT或INITACK数据块不能与其他任何数据块捆绑在一起。它们必须是在携带

它们的SCTP分组中出现的唯一口勺数据块。端点必须向给它发送INIT数据块的IP地址

发送INITACKo

假如端点收到INIT,INITAACK或COOKIEECHO数据块，但由于在收到日勺INIT

和INITACK中缺乏必备参数或者有无效的参数值，或缺乏当地资源，端点必须用终止

(ABORT)数据块响应。端点应在ABORT数据块中包括错误原因参数来阐明中断的原

因，例如丢失必备参数的类型等。在发出时包括ABORT数据块的SCTP分组里，验证

标签字段必须被置为对端的启动标签值。

对反复口勺或不期望『'JINIT、INITACK、COOKIEECHO和COOKIEACK的处理

在偶联日勺存活期间［可以处在任何也许日勺状态)，端点有也许从其对端点收到如下用

于建立偶联日勺数据块(INIT、INITACK、COOKIEECHO和COOKIEACK),接受方应

当把这些用于建立的数据块当作反复数据块来处理，并按照本节规定日勺内容进行处理。

注：端点收到数据块只能是发自或来源于与这个端点有偶联日勺SCTP传送地址，因

此端点把此类数据块当作目前偶联的一部分。如下的状况也许导致反复或不期望的数据

块：

1）对等端时宕机而没有被检测出，或自身重新启动，并发出了一种新的INIT数据

块试图用来恢复偶联；

2）两端同步尝试启动偶联；

3）一种过期分组中的数据块，用于建立目前偶联或建立己不存在的偶联时；

4）由袭击者生成日勺错误分组；

5）对端从未收到COOKIEACK并且在反复发送COOKIEECHO0

数据日勺传递程序

数据欧I传送只有在进入建立（ESTABLISHED）,等待关闭（SHUTDOWN一

PENDING）,收到关闭（SHUTDOWN-RECEIVED）这三个状态下才会出现，唯一的例

外就是在COOKIE一WAIT状态下，DATA数据块容许同一种出局日勺COOKIEECHO

数据块捆绑在一起发送。根据如下原则，DATA数据块只能在ESTABLISHEO,

SHUTDOWN-PENDING,SHUTDOWN—SENT状态下被接受。其他状态下收到日勺

DATA数据块都应当被丢弃。在ESTABLISHED,SHUTDOWN-PENOING,

SHUTDOWN—RECEZVEN状态下必须要处理数据包，一种入局方向上的数据包可以

在COOKIE-ECHOED状态下处理。其他状态下收到日勺数据包都应当被丢弃。SCTP日勺

接受方必须可以接受长度最小为1500字节日勺SCTP分组，即SCTPINIT或INITACK

数据块中初始屯不应不不小于1500字节。为了提高传送效率，SCTP定义了一种机制对

较小的顾客消息进行捆绑，对于较大的顾客消息进行分段。下图中描绘了顾客消息通过

SCTP日勺处理流程。数据的发送方是指发送DATA数据块日勺端点，而数据日勺接受方则是

指接受DATA数据块，发送数据包的端点。

1)当把顾客消息转换成DATA数据块时，端点应当对长度不小于目前偶联通路容许

的最大MTU日勺顾客消息进行分段，并把他们放在多种DATA数据块中，数据的接受方

在把在多种数据块中的数据重装成顾客消息并递交给顾客

2)多种DATA数据块和控制数据块可以由发送方进行捆绑，在一种SCTP分组中传

送。这个SCTP分组的最大长度不应不小于目前通路的网络传播最大数据包(MTU),接

受方在把捆绑的J数据块从SCTP中恢复成原始的数据块。在SCTP分组中控制数据块应

当在DATA数据块之前。这种机制对于发送方来说是任选的，但接受方必须实现该机制,

即一种端点必须可以对H勺处理捆绑的或分段H勺数据。

拥塞控制程序

拥塞控制是SCTP的一种基本一功能。对于某些应用，拥塞控制可认为SCTP业务

量分派足够日勺资源，以保证能及时的传送那些对时间规定较高日勺数据。这样，在正常状

况下，不大也许发生严重的拥塞。但SCTP必须能在不正常的状况下工作，如部分网络

故障或者是异常日勺业务量激增。为了尽量快日勺传送数据，在这种状况下，SCTP必须要

采用拥塞控制机制使得其从拥塞状态下迅速恢复。在网络没有发生拥塞的I时候，这些防

止性的拥塞控制算法应当不会对网络的协议性能产生任何影响。实行口勺注意事项在满足

规定的性能规定日勺前提下，一种SCTP实行可以采用比下面算法愈加保守H勺拥塞控制算

法。SCTP日勺拥塞控制总是针对整个偶联进行时，而不能针对偶联中日勺某个流来进行。

故障管理程序

通路故障的检出

当对端点是一种多归属的端点，则端点应当针对到对端点每个目的地传送地址使用

一种差错计数器。每当到某个地址的定期器超时后，或者是发送到一种空闲地址日勺心跳

(HEARTBEAT)消息在恢复时间目的(RTO)时间内没有收到证明，则到该目的地地

址的差错计数器应当加1,当差错计数器的值超过了协议参数规定的限制后，则端点应

当标一记该目的地传送地址为“未激活”并且应当向高层进行告知。当未证明的传播次

序号(TSN)被证明或者是当发送到该地址的HEARTBEAT被专心跳确认

(HEARTBEATACK)证明后，则端点应当清除该目日勺地传送地址(数据块或

HEARTBEAT发送去的地址州勺差错计数器。

当对端点是一种多归属日勺点，且最终一种发送的数据块被重发到此外日勺地址，则会

出现含混，即不清晰与否应将确认算作是最终一种块的地址上确实认。但这种含混不会

对SCTP的行为导致重大的影响。假如这种含混是不期望的，假如最终发送内数据块是

一种重发的数据块，则发送方可以选择不清除差错计数器。

当首选通路标识为未激活时（例如：由于大量日勺重发），假如存在其他激活日勺目的地

地址，发送方可以自动这些激活的目的地地址发送分组。假如当首选通路标识为未激活

时，存在多于一种激活的目日勺地地址时，SCTP只选择一种传送地址用来作为新日勺目的

地传送地址。

通路的心跳

一般状况下，SCTP端点通过定期的向目的地传送地址发送心跳消息来监视对端口勺

空闲目H勺地传送地址的可达性。HEARTBEATH勺发送可以在偶联进入建立

（ESTABLISHED）状态后就开始，并且在发送了SHUTDOWN或停止确认（SHUTDOWN

—ACK）之后停止。

当目的地传送地址没有新的数据块能用来更新通路（RTT）（一般包括在第一种传送

日勺DATA,INIT,COOKIEECH,HEARTBEAT数据块中），并且在目前心跳周期中没

有HEARTBEAT数据块被发送到该地址，则认为这个目的地地址是空闲的。这合用于激

活的或未激活的I目的也传送地址。

高层协议可以有选择地启动如下功能：

1）在一种给定偶联上，严禁针对某个特定的目的地传送地址进行心跳测试。

2）变化心跳测试日勺周期。

3）在一种给定偶联上，重新容许针对某个特定的目内地传送地址进行心跳测试。

4）在一种给定偶联上按需地对某个特定日勺目口勺地传送地址进行心跳测试，

当向一种地址发送了HEARTBEAT数据块后，在恢复时间原则（RTO）时间内没有

收到证明，则端点应当增长到该目的J地地址日勺差错计数器。

当这个计数器的抵达了协议参数的门限时，则端点应当标识有关口勺目的地传送地址

为未激活（假如先前未标识H勺话），并向高层协议汇报到该目的地地址的可达性H勺变化（该

汇报取决于实行）。之后，端点应当继续对该目的I地地址进行心跳测试，但应当停止增

长到该目的地地址的差错计数器。发送方的心跳数据块中的HEARTBEAT信息字段应

当包括分组发送日勺目前时实行心跳机制的此外一种实现方式可以是每向一种目的地地

址发送HEARTBEAT数据块后，就增长差二错计数器日勺值，当HEARTBEATACK数据

块收到后，发送方应当清除到该目的地地址日勺差错计数器，这种措施实际上清除了先前

出现的差错（和其他差错的计数器）。

HEARTBEAT的接受方应当立即用HEARTBEATACK数据块进行响应，并且在

HEARTBEATACK数据块信息字段中复制在HEARTBEAT数据块中收到H勺信息在收到

HEARTBEATACK数据块后，HEARTBEAT数据块的发送方应当清除该数据块指示的目

的地传送地址的差错计数器，并标识改目的地地址为激活（假如先前未标一记的话）。由

于收到了HEARTBEATACK数据块，端点向高层发送未激活的目的地传送地址变为激

活的汇报是任选H勺。接受到HEARTBEATACK的一方必须同步能清除偶联所有H勺差错

计数涔。接受到HEARTBEATACK日勺一方应当能使用HEARTBEATACK数据块中携