要说网络协议，肯定离不开OSI（开放系统互连）的七层模型。我们一般关注网络层以上的层，比如IPV4和IPV6所在的网络层，TCP和UDP所在的传输层，HTTP和FTP所在的应用层。今天要说的sctp协议，全称是StreamControlTransmissionProtocol，翻译成中文就是流控制传输协议。由IETF在RFC4960中提出。传输层已经有广泛使用的TCP和UDP协议，为什么还要发明SCTP协议呢？很明显SCTP协议是对TCP和UDP协议的改进。具体来说，SCTP协议不仅提供了UDP协议的面向消息的特性，还具有TCP协议的可靠性、顺序传输和拥塞控制功能，还提供了Multihoming和冗余路径能力以增加弹性和可靠性。本文将详细讲解SCTP的实现原理和协议细节。TCP有什么问题TCP有什么问题？TCP当然好，我们知道UDP是不可靠的报文传输方式，而TCP是可靠的报文传输方式。UDP和TCP的应用场景非常广泛。但是，一个产品或协议不可能是完美的，必然存在一些不足之处。让我们来看看TCP的缺点。TCP和UDP最大的区别在于TCP是可靠的，也就是说TCP提供了一种在Internet上可靠传输数据的方法。但是，为了保证可靠的数据传输，TCP对传输进行了一些限制。例如，为了保证数据传输的可靠性，TCP需要严格要求数据传输的顺序。例如，一个数据包被分成三部分，分别标记为A、B、C。那么对于接收方来说，它必须首先接受数据包A，然后是B和C。如果先接收到B，那么接收方将需要请求发送方重新发送数据包。在这种对数据包的顺序有严格要求的情况下，可能会造成不必要的数据延迟和消息阻塞。因为TCP是面向数据流的，为了在数据流中标记不同的记录，TCP中的数据需要添加一些额外的标记或代码来区分记录。另外，为了提高传输效率，避免发送多个小数据包，TCP还可能对其进行优化，即等待多个小数据包合并为一个大数据包。如果不需要这样的优化，需要在TCP报文中设置PSH标志，明确该请求是一个无延时传输请求。最后，TCP也容易受到DOS（拒绝服务）攻击。sctp的特点既然TCP还有很多缺点，那么新的SCTP协议有什么特点呢？SCTP有两个主要特点。第一个特性是Message-based，也就是说SCTP是面向消息的。SCTP传输的是一系列的消息，一个消息就是一组字节。相反，TCP传输字节流。SCTP中的一条消息可以拆分成多个数据块，每个数据块中的所有数据都来自同一个用户。当这些数据需要在IP中传输时，SCTP会将这些数据包打包成SCTP包，每个SCTP包包含一个包头，如果需要，还可以包含一个控制块，最后是一个数据块。如何理解TCP数据包和SCTP数据包的区别？例如，当客户端使用TCP协议向服务器发送多条消息时，如果消息很短，为了提高传输效率，TCP可能会将这些具有不同功能的小数据放在同一个TCP数据包中。在服务端接收的过程中，TCP包中的所有数据也是一次收集，然后应用程序自己拆分TCP包中的底层数据。对于SCTP包来说，一个SCTP包可以包含多个datachunk，不同的datachunk可以包含来自不同用户的不同消息，因为SCTP包已经区分了不同的消息，所以服务器读取起来比较容易。下面是一个SCTP数据包的基本结构：从上图可以看出，前面蓝色部分的12个字节是SCTP数据包的包头，前两个字节是源端口号，后面两个字节bytes是目标端口号，然后4个字节是校验标志，最后4个是直接校验位，一共12个字节。header之后是datachunk，即数据块。每个块包含一个类型位、标志位和长度位，后面是该块的具体数据。SCTP的另一个特点是多流。多流是指SCTP可以并行传输多个独立的数据流。为什么可以这样做？这也是由SCTP数据包的结构决定的。我们可以看到SCTP数据包可以包含多个数据块，而这些数据块可以包含来自不同数据流的数据，因此面向消息的SCTP可以实现并行传输来自不同数据源的数据的特点。SCTP的另一个特点是多宿主。Multihoming是multiple+homing的复合词，字面意思是多个家。这是什么意思？我们知道，对于TCP协议来说，只有一个客户端和服务器，是一对一的连接。如果连接两端的任何一个IP或端口不可用，那么整个TCP连接就会崩溃。那么TCP能否发展成类似LSB负载均衡的模式呢？如果一个IP不可用，自动重新连接到备用IP地址。SCTP是TCP协议的升级版，经过优化提高了可靠性。具体来说，每个SCTP节点都使用心跳机制定期检查远程节点的主IP地址和备用冗余IP地址的可达性。在SCTP中，一个节点可以绑定多个IP地址。SCTP节点会根据从远程节点收到的心跳返回值来确认具体的访问信息。由于客户端节点和服务器节点的数量可能不同，SCTP可以分为对称多宿主和非对称多宿主。下面三张图分别展示了对称多归属和两个非对称多归属的情况：最后，SCTP的安全性也得到了提升。与TCP的三次握手相比，SCTP多了一次四次握手。TCP的三次握手会导致SYN攻击。什么是SYN攻击？让我们回顾一下TCP的三次握手过程。首先，客户端向服务器发送SYNA请求。服务器收到SYN请求后，将SYN请求缓存起来，然后返回SYNB，ACKA+1给客户端，客户端收到回复后，验证ACK的值，然后再次向服务器发送ACKB+1。服务器收到B+1请求后，最终确认客户端身份，连接建立。在上述过程中，由于服务端需要缓存TCP客户端的SYN报文，如果服务端收到大量的SYN报文，就会引起SYN攻击。相比之下，SCTP在收到客户端的连接请求后，并不是立即分配内存给缓存，而是返回一个COOKIE给客户端。当客户端再次请求时，需要带上这个cookie信息，服务端通过cookie验证来验证客户端身份后，最终建立连接。从而避免了TCP的SYN攻击。总结综上所述，SCTP可以保证有序、无数数据流的可靠传输，并且可以支持Multihoming。每个节点可以包含多个IP地址，从而实现冗余网络路径之间的透明故障转移。并改进了验证确认机制，防止SYN攻击。SCTP是一个非常好的协议。对于常用的操作系统，特定版本也提供了对SCTP的支持。例如在Linux中，2.4以上的内核版本就支持SCTP协议。如果是windows或者MAC，需要额外安装第三方驱动。windows上的驱动叫做SctpDrvkerneldriver，MAC上的驱动叫做SCTPNetworkKernelExtensionforMacOSX。这篇文章已经收录在http://www.flydean.com/21-sctp/最流行的解读，最深奥的干货，最简洁的教程，很多你不知道的小技巧等你来发现！欢迎关注我的公众号：《程序那些事儿》，懂技术，更懂你！
