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10. 与上层接口 (Interface with Upper Layer)

本章定义SCTP与上层协议（ULP）之间的接口服务。这些是抽象接口，具体实现可能因操作系统而异。

10.1. ULP到SCTP (ULP-to-SCTP)​

ULP使用以下原语向SCTP发送命令和数据：

10.1.1. Initialize​

格式：INITIALIZE([local port], [local eligible address list])

用途：初始化SCTP端点。

参数：

  • local port：本地端口号（可选）
  • local eligible address list：本地合格地址列表（可选）

结果：

  • 成功：返回本地端点句柄
  • 失败：返回错误代码

描述：

- 为SCTP端点分配资源
- 绑定到指定的本地端口和地址
- 如果未指定端口，系统自动分配
- 如果未指定地址，使用所有可用的本地地址

10.1.2. Associate​

格式：ASSOCIATE(local SCTP instance name, destination transport addr, outbound stream count)

用途：请求与远程SCTP端点建立新的关联。

必需参数：

  • local SCTP instance name：本地SCTP实例名称
  • destination transport addr：目标传输地址（IP地址和端口）
  • outbound stream count：请求的出站流数量

可选参数：

  • destination transport addr list：目标传输地址列表（用于多宿主）
  • stream payload protocol identifier：流有效载荷协议标识符

结果：

  • COMMUNICATION UP：关联成功建立
  • COMMUNICATION LOST：关联建立失败

描述：

1. 生成INIT块
2. 启动T1-init定时器
3. 发送INIT到目标地址
4. 等待INIT ACK
5. 发送COOKIE ECHO
6. 等待COOKIE ACK
7. 进入ESTABLISHED状态

10.1.3. Send​

格式：SEND(association id, buffer address, byte count [,context] [,stream id] [,life time] [,destination transport address] [,unordered flag] [,no-bundle flag] [,payload protocol-id])

用途：将用户消息传递给SCTP进行传输。

必需参数：

  • association id：关联标识符
  • buffer address：缓冲区地址
  • byte count：字节数

可选参数：

  • context：用户上下文（用于错误报告）
  • stream id：流标识符（默认0）
  • life time：消息生存时间（毫秒）
  • destination transport address：目标传输地址
  • unordered flag：无序传递标志
  • no-bundle flag：禁止捆绑标志
  • payload protocol-id：有效载荷协议ID

结果：

  • 成功：消息已接受传输
  • 失败：返回错误代码

描述：

- 将用户数据分段为DATA块
- 根据流ID和SSN分配
- 如果指定了生存时间，超时则丢弃
- 默认使用主要目标地址

10.1.4. Shutdown​

格式：SHUTDOWN(association id)

用途：优雅地关闭关联。

必需参数：

  • association id：关联标识符

结果：

  • SHUTDOWN COMPLETE：关闭成功
  • COMMUNICATION LOST：关闭失败

描述：

1. 停止接受新的用户数据
2. 完成所有未发送数据的传输
3. 等待所有数据被确认
4. 发送SHUTDOWN块
5. 等待SHUTDOWN ACK
6. 发送SHUTDOWN COMPLETE
7. 销毁TCB

10.1.5. Abort​

格式：ABORT(association id [,Upper Layer Abort Reason])

用途：立即终止关联。

必需参数：

  • association id：关联标识符

可选参数：

  • Upper Layer Abort Reason：上层中止原因

结果：

  • COMMUNICATION LOST：关联已中止

描述：

1. 发送ABORT块（包含原因）
2. 丢弃所有未发送和未确认数据
3. 销毁TCB
4. 向ULP报告COMMUNICATION LOST

10.1.6. Set Primary​

格式：SET PRIMARY(association id, destination transport address)

用途：设置主要目标地址。

必需参数：

  • association id：关联标识符
  • destination transport address：目标传输地址

结果：

  • 成功：主要地址已更新
  • 失败：地址不在关联的对等地址列表中

描述：

- 更改当前主要目标地址
- 用于流量工程或故障恢复
- 地址必须是关联的有效对等地址

10.1.7. Receive​

格式：RECEIVE(association id, buffer address, buffer size)

用途：从SCTP接收数据。

必需参数：

  • association id：关联标识符
  • buffer address：接收缓冲区地址
  • buffer size：缓冲区大小

返回值：

  • byte count：接收的字节数
  • stream id：流标识符
  • stream sequence number：流序列号
  • partial flag：部分传递标志
  • delivery number：传递编号
  • transport address：源传输地址

描述：

- 从接收队列中提取用户消息
- 如果没有数据，可能阻塞（取决于实现）
- 按流ID和SSN的顺序传递（除非无序）

10.1.8. Status​

格式：STATUS(association id)

用途：查询关联的当前状态。

必需参数：

  • association id：关联标识符

返回值：

  • association connection state：关联连接状态
  • destination transport address list：目标传输地址列表
  • destination transport address reachability states：目标传输地址可达性状态
  • current receiver window size：当前接收器窗口大小
  • current congestion window sizes：当前拥塞窗口大小
  • number of outbound streams：出站流数量
  • number of inbound streams：入站流数量
  • primary path：主要路径

10.1.9. Change Heartbeat​

格式：CHANGE HEARTBEAT(association id, destination transport address, new state [,interval])

用途：启用或禁用特定目标地址的心跳。

必需参数：

  • association id：关联标识符
  • destination transport address：目标传输地址
  • new state：新状态（启用/禁用）

可选参数：

  • interval：心跳间隔（毫秒）

10.1.10. Request Heartbeat​

格式：REQUEST HEARTBEAT(association id, destination transport address)

用途：请求向特定目标地址发送心跳。

必需参数：

  • association id：关联标识符
  • destination transport address：目标传输地址

用途：

  • 测试特定路径的可达性
  • 更新路径的RTT估计

10.1.11. Get SRTT Report​

格式：GET SRTT REPORT(association id, destination transport address)

用途：获取特定目标地址的SRTT（平滑往返时间）。

返回值：

  • srtt：当前SRTT值
  • last update time：最后更新时间

10.1.12. Set Failure Threshold​

格式：SET FAILURE THRESHOLD(association id, destination transport address, failure threshold)

用途：设置路径故障阈值。

参数：

  • association id：关联标识符
  • destination transport address：目标传输地址
  • failure threshold：故障阈值

10.1.13. Set Protocol Parameters​

格式：SET PROTOCOL PARAMETERS(association id, [,destination transport address,] protocol parameter list)

用途：设置SCTP协议参数。

可设置的参数：

  • RTO.Initial：初始重传超时
  • RTO.Min：最小重传超时
  • RTO.Max：最大重传超时
  • RTO.Alpha：SRTT估计器的alpha值
  • RTO.Beta：SRTT估计器的beta值
  • Max.Burst：最大突发大小
  • Association.Max.Retrans：关联最大重传次数
  • Path.Max.Retrans：路径最大重传次数
  • Valid.Cookie.Life：有效Cookie生存时间
  • SACK.Delay：SACK延迟

10.1.14. Destroy SCTP Instance​

格式：DESTROY(local SCTP instance name)

用途：销毁SCTP实例。

描述：

1. 中止所有活动关联
2. 释放所有资源
3. 解除端口和地址绑定

10.2. SCTP到ULP (SCTP-to-ULP)​

SCTP使用以下原语向ULP报告事件：

10.2.1. COMMUNICATION UP​

格式：COMMUNICATION UP(association id, destination transport address list, outbound stream count, inbound stream count)

触发条件：

  • 新关联已成功建立（ASSOCIATE完成）
  • 作为被动侧接受新关联（收到INIT并完成四次握手）

参数：

  • association id：新建立的关联标识符
  • destination transport address list：对等地址列表
  • outbound stream count：协商的出站流数量
  • inbound stream count：协商的入站流数量

10.2.2. DATA ARRIVE​

格式：DATA ARRIVE(association id, stream id, stream sequence number, flags, payload protocol identifier, user data)

触发条件：

  • 从对等方接收到用户数据

参数：

  • association id：关联标识符
  • stream id：流标识符
  • stream sequence number：流序列号
  • flags：标志（例如无序标志）
  • payload protocol identifier：有效载荷协议标识符
  • user data：用户数据

描述：

- 通知ULP有新数据可用
- ULP应使用RECEIVE原语检索数据
- 数据按流ID和SSN的顺序传递（除非无序）

10.2.3. COMMUNICATION LOST​

格式：COMMUNICATION LOST(association id, status)

触发条件：

  • 关联失败或被中止
  • 检测到对等端点故障
  • 收到ABORT块
  • SHUTDOWN失败

参数：

  • association id：关联标识符
  • status：失败原因
    • Association exceeded maximum retransmissions：超过最大重传次数
    • Peer sent ABORT：对等方发送ABORT
    • Peer unexpectedly closed：对等方意外关闭
    • Resources unavailable：资源不可用

10.2.4. COMMUNICATION ERROR​

格式：COMMUNICATION ERROR(association id, error info)

触发条件：

  • 检测到可恢复的通信错误
  • 收到ERROR块
  • 路径故障（但关联仍然活动）

参数：

  • association id：关联标识符
  • error info：错误信息

10.2.5. RESTART​

格式：RESTART(association id, peer's new tag)

触发条件：

  • 检测到对等端点已重启

参数：

  • association id：关联标识符
  • peer's new tag：对等方的新标签

描述：

- 通知ULP对等方已重启
- ULP应决定如何处理（重新建立或终止）
- 可能需要重新同步应用层状态

10.2.6. SHUTDOWN COMPLETE​

格式：SHUTDOWN COMPLETE(association id)

触发条件：

  • 优雅关闭过程成功完成

参数：

  • association id：关联标识符

描述：

- 关联已成功关闭
- 所有数据已可靠传递
- TCB已销毁

10.2.7. SEND FAILURE​

格式：SEND FAILURE(association id, data retrieval id, cause code, context)

触发条件：

  • 数据由于某种原因未能传输
  • 达到最大重传次数
  • 消息生存时间已过期

参数：

  • association id：关联标识符
  • data retrieval id：数据检索标识符
  • cause code：失败原因代码
  • context：用户上下文（来自SEND原语）

原因代码：

  • Message expired：消息已过期
  • Association aborted：关联已中止
  • Send failed：发送失败

10.2.8. NETWORK STATUS CHANGE​

格式：NETWORK STATUS CHANGE(association id, destination transport address, new status)

触发条件：

  • 目标传输地址的状态改变
  • 路径变为活动或非活动

参数：

  • association id：关联标识符
  • destination transport address：目标传输地址
  • new status：新状态
    • Active：路径现在可用
    • Inactive：路径现在不可用
    • Unconfirmed：路径未确认

总结​

SCTP的ULP接口提供：

  1. 完整的关联管理：初始化、建立、关闭、中止
  2. 灵活的数据传输：支持多流、有序/无序、生存时间
  3. 路径管理：心跳、故障检测、主要路径选择
  4. 状态监控：查询关联状态、网络状态变化通知
  5. 参数配置：运行时调整协议参数

最佳实践：

  • 正确处理所有SCTP到ULP的通知
  • 使用流ID进行逻辑数据分离
  • 合理设置消息生存时间
  • 监控网络状态变化并做出响应
  • 优雅关闭优于强制中止
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