Skip to main content

8. 故障管理 (Fault Management)

SCTP提供了强大的故障检测和恢复机制，以确保在网络故障情况下的可靠通信。

8.1. 端点故障检测 (Endpoint Failure Detection)​

SCTP端点必须能够检测其对等端点的完全故障。

8.1.1. 关联级别的错误计数​

每个SCTP关联维护一个关联错误计数器 (Association Error Counter)：

  • 当任何目的地址的错误计数器达到阈值时，关联被视为失败
  • 当关联失败时，端点应该 (SHOULD) 向上层报告

8.1.2. 端点故障条件​

端点被视为失败当：

  1. 所有目的地址都被标记为不活动
  2. 关联的总错误计数超过Association.Max.Retrans阈值

Association.Max.Retrans: 推荐默认值为10次重传尝试。

8.1.3. 故障响应​

当检测到端点故障时：

1. 停止向该端点发送新数据
2. 向上层报告关联失败
3. 销毁传输控制块 (TCB)
4. 可选：发送ABORT块通知对等方

8.2. 路径故障检测 (Path Failure Detection)​

SCTP可以检测单个传输路径的故障，而不影响整个关联（如果有其他活动路径可用）。

8.2.1. 路径级别的错误计数​

每个目的传输地址维护一个路径错误计数器 (Path Error Counter)：

  • 每次传输失败时递增
  • 成功传输或收到HEARTBEAT ACK时重置为0

8.2.2. 路径故障条件​

路径被视为不活动当：

  1. 连续传输失败次数达到Path.Max.Retrans
  2. 连续HEARTBEAT失败次数达到Path.Max.Retrans

Path.Max.Retrans: 推荐默认值为5次重传尝试。

8.2.3. 路径状态管理​

路径状态：

  • Active (活动): 路径可用于数据传输
  • Inactive (不活动): 路径暂时不可用

状态转换：

Active -> Inactive: 
  - 连续失败达到Path.Max.Retrans

Inactive -> Active:
  - 收到有效的HEARTBEAT ACK
  - 成功传输数据并收到确认

8.2.4. 路径故障响应​

当主路径失败时：

1. 将路径标记为不活动
2. 选择另一个活动路径作为新的主路径
3. 在新主路径上重传未确认的数据
4. 继续使用HEARTBEAT监控不活动路径

路径选择策略：

  • 优先选择最近成功的路径
  • 考虑路径的RTT和拥塞状态
  • 轮询可用路径以分散负载（可选）

8.3. 路径心跳 (Path Heartbeat)​

HEARTBEAT机制用于主动监控目的地址的可达性。

8.3.1. HEARTBEAT发送规则​

端点应该 (SHOULD) 定期向每个空闲目的地址发送HEARTBEAT：

发送间隔：

HB.interval: 推荐默认值为30秒
可配置范围: 1秒到数分钟

发送条件：

  • 目的地在HB.interval时间内未发送任何数据
  • 目的地当前处于不活动状态（更频繁地探测）

HEARTBEAT内容：

- Heartbeat Information TLV
  - 发送时间戳
  - 目的地址信息
  - 可选：发送方特定信息

8.3.2. HEARTBEAT ACK处理​

收到HEARTBEAT ACK时：

1. 计算RTT = 当前时间 - 发送时间戳
2. 更新目的地的RTO
3. 将目的地标记为活动
4. 重置路径错误计数器为0

8.3.3. HEARTBEAT超时处理​

如果HEARTBEAT在RTO时间内未收到ACK：

1. 递增路径错误计数器
2. 如果错误计数 >= Path.Max.Retrans:
   - 将路径标记为不活动
   - 如果是主路径，选择新的主路径
3. 继续发送HEARTBEAT以探测恢复

8.3.4. 按需HEARTBEAT​

除了定期HEARTBEAT，端点可以 (MAY) 在以下情况下发送按需HEARTBEAT：

  • 收到对等方的地址列表更新
  • 怀疑路径可能已恢复
  • 需要快速验证路径可达性

8.4. 处理"意外"数据包 (Handle "Out of the Blue" Packets)​

"意外"数据包是指端点收到的与任何已知关联不匹配的SCTP数据包。

8.4.1. 识别意外数据包​

数据包被视为"意外"当：

  1. Verification Tag不匹配任何现有关联
  2. 源地址和端口不匹配任何现有关联
  3. 目的端口匹配，但没有对应的关联

8.4.2. 意外数据包处理规则​

收到意外INIT块：

如果端点处于CLOSED状态:
  - 按正常流程响应INIT ACK
否则:
  - 静默丢弃

收到意外ABORT块：

- 如果T位设置:
  - 使用数据包的Verification Tag验证
- 静默接受并丢弃

收到意外SHUTDOWN COMPLETE块：

- 验证T位
- 静默接受并丢弃

收到其他意外块：

发送ABORT块:
  - 使用接收数据包的Verification Tag
  - 错误原因: "Out of the Blue"
  - T位设置为1

8.4.3. ABORT块发送​

发送ABORT块响应意外数据包时：

ABORT块格式:
  - Chunk Type = 6
  - T bit = 1
  - Verification Tag = 接收数据包中的Verification Tag
  - 错误原因 (可选):
    - Cause Code = 8 (Out of the Blue)
    - Cause Info = 接收数据包的副本

8.4.4. 安全考虑​

处理意外数据包时的安全措施：

  1. 限制响应速率: 避免被用于放大攻击
  2. 验证源地址: 可能的情况下验证源地址的合法性
  3. 记录异常: 记录频繁的意外数据包以检测攻击

8.5. 验证标签使用 (Verification Tag Usage)​

Verification Tag是SCTP的关键安全机制，用于防止数据包伪造和注入攻击。

8.5.1. Verification Tag规则​

发送数据包时：

- 使用对等方在INIT或INIT ACK中提供的Initiate Tag
- 作为SCTP通用头中的Verification Tag字段

接收数据包时：

- 验证Verification Tag是否匹配本地的Tag
- 不匹配则丢弃数据包（特殊情况除外）

特殊情况：

  • INIT块：Verification Tag必须为0
  • SHUTDOWN COMPLETE和ABORT：可以使用T位指示使用哪个Tag

8.5.2. 验证失败处理​

收到Verification Tag不正确的数据包时：

如果是INIT块:
  - 按8.4节处理
如果是ABORT或SHUTDOWN COMPLETE且T位=1:
  - 使用数据包中的Verification Tag验证
否则:
  - 静默丢弃数据包
  - 不发送任何响应

总结​

SCTP的故障管理机制提供了多层次的健壮性：

  1. 多路径冗余: 单个路径故障不影响关联
  2. 主动监控: HEARTBEAT机制主动检测路径状态
  3. 快速故障切换: 检测到故障后立即切换到备用路径
  4. 防御机制: Verification Tag防止恶意数据包注入
  5. 可配置阈值: 允许根据网络条件调整故障检测灵敏度

这些机制共同确保了SCTP在各种网络故障场景下的可靠性和可用性。

Last updated on