22. 网络协议之:sctp流控制传输协议的协议消息包详解
简介
之前我们讲到了SCTP流控制传输协议位于七层网络协议的传输层，和TCP、UDP同级。SCTP是以消息为导向的，所有的SCTP消息包都是为这个目标服务的。
具体而言，每个SCTP packet都有一个12bytes的package头和接下来的N个data chunks，如下所示：
本文将会深入带领大家了解SCTP packet中各个部分的含义和分类。
packet头
所有的SCTP packet都需要这个packet头。所以这个packet头也叫做Common header。
从上面的图中可以看到，common header有4个部分组成，分别是源端口号，目标端口号，验证tag，和校验位Checksum。
源和目标的端口号都很好理解了。
这里的验证tag其实一个唯一标记，它是一个32bits的随机值，通常在建立连接的时候创建，用来区分之前的packet。
checksum是一个校验位，SCTP中最开始使用的算法是Adler-32，但是在RFC 3309中，这个算法被修改为CRC32c。
Chunks
packet后面跟着就是Chunks，一个chunk表示一个数据块，每个chunk都有共同的结构，分别是Chunk type,Chunk flags,Chunk length和Chunk data组成。
其中Chunk type是由IETF定义的8 bits的值。Chunk flags也是8 bits，它的值是和chunk type相关联的。
Chunk length是一个16bits的无符号整数，表示整个chunk的长度信息。
Chunk data是真实的chunk数据，它跟Chunk type也是相关联的。
另外，Chunk length一定是4 bytes的倍数，如果不足的话，chunk需要用0补齐。
Chunk Data虽然从名字上看是data，但是根据chunk type的不同，chunk data里面还可以包含参数信息，这里的参数有两种类型，分别是固定参数和可选参数。
参数的结构如下所示：
SCTP中chunk的类型是由RFC 2960定义的。 因为Chunk type占8个bits，可以表示0-255总共256个值。下面是RFC 2960中的定义：
| ID值 | Chunk类型 |
|---|---|
| 0 | Payload Data (DATA) |
| 1 | Initiation (INIT) |
| 2 | Initiation Acknowledgement (INIT ACK) |
| 3 | Selective Acknowledgement (SACK) |
| 4 | Heartbeat Request (HEARTBEAT) |
| 5 | Heartbeat Acknowledgement (HEARTBEAT ACK) |
| 6 | Abort (ABORT) |
| 7 | Shutdown (SHUTDOWN) |
| 8 | Shutdown Acknowledgement (SHUTDOWN ACK) |
| 9 | Operation Error (ERROR) |
| 10 | State Cookie (COOKIE ECHO) |
| 11 | Cookie Acknowledgement (COOKIE ACK) |
| 12 | Reserved for Explicit Congestion Notification Echo (ECNE) |
| 13 | Reserved for Congestion Window Reduced (CWR) |
| 14 | Shutdown Complete (SHUTDOWN COMPLETE) |
| 15 to 62 | available |
| 63 | reserved for IETF-defined Chunk Extensions |
| 64 to 126 | available |
| 127 | reserved for IETF-defined Chunk Extensions |
| 128 to 190 | available |
| 191 | reserved for IETF-defined Chunk Extensions |
| 192 to 254 | available |
| 255 | reserved for IETF-defined Chunk Extensions |
因为数据类型比较多，接下来我们挑选一些比较有代表性的chunk类型进行讲解。
DATA chunk
DATA chunk应该是最为常用的chunk类型，它表示的是payload数据。
先来看下DATA chunk的数据结构：
对于DATA chunk来说，它的chunk type=0。
它的chunk flags有下面4个值：
I — 表示应该立刻返回SACK chunk。 U - 如果设置，表示这个数据是无序的，那么后面的流序列号是无效的。 B - 如果设置，表示的是beginning fragment。 E - 如果设置，表示的是end fragment。
TSN的全称是Transmission sequence number，是一个序列编号。当一个data数据特别大的时候，会将一个data拆分成为多个fragment,这些fragment是有一定顺序的，接收数据方可以按照sequence number将数据再进行组装起来。
Stream identifier表示的是这个DATA chunk所属的stream ID。
Stream sequence number表示的是这个消息在Stream中的sequence number。如果一个消息是被拆分成了多个fragment,那么这些fragment中的Stream sequence number是一样的。
Payload protocol identifier是特定于应用程序的协议标识符。这个标识符对于SCTP并没有用。 但是，使用协议的节点或者设备有可能会使用它。0表示未指定有效的协议标识。
最后就是真正的数据了。
当chunk flags设置为I的时候，表示是需要立即返回SACK chunk。那么什么是SACK chunk呢？
SACK chunk
SACK的全称是selective acknowledgment,也就是选择性确认消息。
先看下SACK chunk数据包的定义：
对于SACK来说,chunk type的值=3, 这个类型并没有Chunk flags,所以是空的。
Cumulative TSN ACK: 这个标记是和DATA chunk中的TSN相对应的。表示的是目前为止ack过的sequence numbers。如果DATA chunk中的sequence number大于这个值，则表示这个DATA chunk还没有被ack过。
为什么叫做Cumulative呢？这是因为SACK可以ack多个DATA chunk。
因为SACK可以ack多个TSN,不同的TSN可能ack了不同的位置，所以对于每个ack的TSN来说，都有一个Ack的start block和end block，也就是上面的Gap ACK block #N start和Gap ACK block #N end。
最后，SACK可能接收多个TSN,所以这里有个重复TSN的概念，这里叫做Duplicate TSN #X。
上面讲了DATA chunk和与他相对应的SACK chunk。
接下来我们讲一下初始化的INIT chunk和与他对应的INIT ACK chunk。
INIT chunk
INIT chunk是初始化请求的chunk,它的chunk type=1，我来看下他的具体格式定义：
这里我们主要看下INIT中的参数类型，以下是INIT chunk中的参数类型：
Parameter type = 5: 发送端所有的IPv4地址。
Parameter type = 6: 发送端所有的IPv6地址。
Parameter type = 9: 这是一个生命周期增量，接收者需要将它添加到默认cookie的生命周期中（以毫秒为单位）。
Parameter type = 11: 这个参数是在RFC 1123中定义的主机名。这个主机名并不是在SCTP中进行解析的。
Parameter type = 12: 这个参数列出了发送端支持的地址类型，比如(IPv4 = 5, IPv6 = 6, hostname = 11)
Parameter type = 32768: 这是一个保留的参数，后续使用。
INIT ACK chunk
INIT ACK chunk是对INIT ACK的回复，INIT ACK chunk比较简单，它的chunk type=2，并且只包含一个必须的参数:
Parameter type = 7 : 它的值是一个cookie,里面包含了重新创建传输控制块的最少信息，并使用发送者的私钥进行签名。
ERROR chunk
ERROR chunk非常重要，它表示的是请求异常信息。先来看下ERROR chunk的定义：
ERROR chunk支持很多个参数类型，不同的参数类型代表不同的错误。我们看下都有那些错误类型：
Parameter type = 1: 这参数表示发送者收到了不合法的stream-identifier。
Parameter type = 2: 这个参数表示发送者收到了一个缺失必要参数的INIT或者 INIT ACK。
Parameter type = 3: 表示收到一个有效的cookie，但是这个cookie已经过期了。
Parameter type = 4: 表示发送者的资源不足，通常和ABORT chunk一起使用。
Parameter type = 5: 表示发送者不能解析地址信息，通常是因为收到了不支持的address type, 一般和ABORT chunk一起使用。
Parameter type = 6: 表示收到了一个未知的chunk。
Parameter type = 7: 表示一个INIT 或者 INIT ACK中的必须参数中收到了非法值。
Parameter type = 8: 表示收到非法参数。
Parameter type = 9: 表示DATA chunk中不包含任何用户数据，通常和ABORT chunk一起使用。
Parameter type = 10: 表示发送者收到了COOKIE ECHO。
总结
以上我们只是介绍了SCTP中常用的packet的格式，当然SCTP中packet的格式远不止这些，如果大家在实际使用中用到了，可以查阅具体的资料。
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