А. Лейкин - Протоколы транспортного уровня UDP, TCP И SCTP: достоинства и недостатки

двухстороннего
соединения оно может быть преобразовано
в одностороннее.
Протокол TCP, поддерживающийся практически всеми приложениями Интернета,
за прошедшие годы был значительно усовершенствован для обеспечения надежности и производительности в сетях различной емкости
и качества. Тем не менее, в нем сохранились
свойства, которые делают его неподходящим
для таких задач, как передача сигнальных сообщений в VoIP-сетях или асинхронная обработка
на базе транзакций [3]. TCP требует наличия
службы доставки со строго упорядоченной передачей для всех данных, пересылаемых между
двумя хостами. Это слишком серьезное ограничение для приложений, которые допускают
как последовательную (частичное упорядочивание), так и непоследовательную доставку сообщений. TCP трактует каждую передачу данных
как неструктурированную последовательность
байтов и не хранит никаких неявных структур

ПЕРВАЯ МИЛЯ

5/2013

ПЕРВАЯ МИЛЯ

подтверж дений, тайм-аутов и механизма
повторных передач. Если запросы и ответы
имеют разумный размер, то управление потоком бывает не существенно для обеспечения
надежности.
UDP не следует использовать для передачи
большого количества данных (например, для
передачи файлов). В этом случае управление
потоком с помощью окна, предотвращение переполнения и медленный старт должны быть
встроены в приложение вместе с перечисленными выше функциями. Эти механизмы, осуществляемые отправителем, служат для определения текущей пропускной способности сети
и позволяют контролировать ситуацию при ее
перегрузке. Опыт, накопленный еще до того,
как эти алгоритмы были реализованы в конце
80-х годов, показывает, что протоколы, не снижающие скорость передачи, усугубляют перегрузку сети.

Протокол SCTP
SCTP создает двустороннюю ассоциацию между
двумя конечными точками и дает возможность
работы с несколькими потоками каждой паре
конечных точек, а так же обеспечивает поддержку концепции многоинтерфейсного узла на
транспортном уровне. Пример такой архитектуры можно видеть на рис.2.
Изначально SCTP проектировался с учетом
потребностей растущего рынка IP-телефонии
и предназначался, в частности, для передачи сигнальных сообщений ОКС-7 через Интернет. Сервисы, предоставляемые SCTP, имеют много общего
с сервисами TCP и UDP. Протокол SCTP описывается в RFC 4960 [4], а введение в SCTP приводится
в RFC 3286. Несмотря на принципиальную разницу
между SCTP и TCP, для приложения интерфейс
"точка–точка" почти ничем не отличается от интерфейса TCP. Подобно TCP, протокол SCTP обеспечива
ет приложениям, взаимодействующим по IP-сети,
транспортную службу с гарантией доставки и сохранением порядка следования пакетов. Протокол
унаследовал многие функции, разработанные
для TCP за последние три десятилетия, в том числе возможность контроля перегрузки и восстановления утерянных пакетов. В действительности любое приложение, работающее по протоколу
TCP, можно перевести на SCTP без потери функ
циональности. Рассмотрим основные свойства
протокола SCTP.
Подобно TCP, протокол SCTP предоставляет
приложениям надежную передачу сообщений,

5/2013

65

ПРОВОДНЫЕ СЕТИ

в передаваемых потоках данных. Приложения,
которые обрабатывают отдельные сообщения,
должны добавлять в поток байтов границы сообщений и отслеживать их.
Основанный на механизме TCP-сокетов APIинтерфейс не поддерживает множественную
адресацию, из-за чего приложение может связать только один IP-адрес другого узла с конкретным TCP-соединением. Если интерфейс,
назначенный этому IP-адресу, отключается, то
TCP-соединение прерывается, и его необходимо
устанавливать заново, что вносит существенные
задержки, особенно критичные для приложений реального времени [7].
Когда следует использовать UDP вместо TCP
и почему? Мы осознано ставим этот вопрос
до рассмотрения протокола SCTP, так как задача
сравнения протокола UDP с протоколом TCP или
SCTP ничем не отличается ввиду противопоставления ненадежного протокола протоколам
гарантированной доставки.
UDP может использоваться для приложений
широковещательной и многоадресной передачи (отправки одного пакета нескольким получателям вместо отправки копий пакета через
несколько соединений TCP). Если требуется
какая-либо форма защиты от потерь и нарушения порядка следования сообщений, то соответствующая функциональность должна --">