ما هو بروتوكول SCTP في شبكات الحاسوب

يجمع بروتوكول “SCTP” بين أفضل ميزات “UDP” و”TCP”، و”SCTP” هو بروتوكول يعتمد على الرسائل كما أنّه يحافظ على حدود الرسالة، وفي الوقت نفسه يكتشف البيانات المفقودة والبيانات المكررة والبيانات خارج الترتيب، وكما أنّ لديها آليات للتحكم في الازدحام والتدفقات.

ما هو بروتوكول SCTP

بروتوكول “SCTP”: هو بروتوكول نقل التحكم في الدفق، كما إنّه بروتوكول طبقة نقل جديد موثوق وموجه نحو الرسائل، ومع ذلك تم تصميمه في الغالب لتطبيقات الإنترنت التي تم تقديمها مؤخراً، وهذه التطبيقات الجديدة مثل “IUA” أي “ISDN” عبر “IP” و”M2UA” وإشارات المهاتفة “M3UA” والتحكم في بوابة الوسائط “H.248” والمهاتفة عبر بروتوكول الإنترنت “H.323” والمهاتفة عبر بروتوكول الإنترنت “SIP”.

• “SCTP” هي اختصار لـ “Stream-Control-Transmission-Protocol”.

• “UDP” هي اختصار لـ “User-Datagram-Protocol”.

• “TCP” هي اختصار لـ “Transmission-Control-Protocol”.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet-Protocol”.

• “ISDN” هي اختصار لـ “Integrated-Services-Digital-Network”.

• “IUA” هي اختصار لـ “Interface-Unit-Adapter”.

• “SIP” هي اختصار لـ “Session-Initiation-Protocol”.

أساسيات بروتوكول SCTP

بروتوكول نقل التحكم في التدفق “SCTP” هو بروتوكول طبقة نقل يمكن استخدامه أعلى شبكات “IP” للاتصالات من طرف إلى طرف، و”SCTP” هو معيار “IETF” تم تطويره بواسطة مجموعة عمل منطقة النقل “tsvwg”.

كما تم توحيد “SCTP” بواسطة “IETF” في سلسلة من “RFCs” التي تحدد البروتوكول وإمكانية تطبيقه على البروتوكولات الأخرى وإدارتها، كما تم تعريف “SCTP” في الأصل في “RFC 2960” في 2000م ولكن تم تحديثه بعد ذلك باستخدام “RFC 4960” في 2007م.

لا يوفر “SCTP” بعض الوظائف غير الموجودة في “TCP” و”SCTP” موجه نحو الرسائل بينما “TCP” موجه نحو التدفق، كما يمكن لـ “SCTP” معالجة عدة تدفقات متزامنة وتدفقات متعددة الإرسال، حيث يمكن لـ “TCP” معالجة دفق واحد فقط من البيانات لكل اتصال، ويُعد التحكم في الاتصال المدرك للدفق في “SCTP” أحد أبرز ميزاته.

يوفر “SCTP” أيضاً ميزة الإرسال المتعدد، حيث يمكن للنقاط النهائية استخدام عناوين “IP” متعددة للاتصال، كما يمكن لنقاط نهاية اتصال “SCTP” استخدام عناوين “IP” من مزودي خدمة إنترنت مختلفين للتسامح مع الخطأ على مستوى الشبكة، وإذا فشل أحد مزودي خدمة الإنترنت أثناء الاتصال فسيستخدم الاتصال فقط عنوان “IP” من مزود خدمة الإنترنت التشغيلي للاتصالات، لذلك يتم دعم الإرسال المتعدد دون الحاجة إلى أن يكون للمواقع رقم “AS” الخاص بها وتشغيل “BGP”.

• “IETF” هي اختصار لـ “Internet-Engineering-Task-Force”.

• “RFC” هي اختصار لـ “Request-for-Comments”.

• “BGP” هي اختصار لـ “Border-Gateway-Protocol”.

• “AS” هي اختصار لـ “Access-Server”.

ميزات بروتوكول SCTP

1- رقم تسلسل الإرسال

وحدة البيانات في “TCP” هي بايت، ويتم التحكم في نقل البيانات في “TCP” عن طريق ترقيم البايت باستخدام رقم تسلسلي، وإنّ وحدة البيانات في “SCTP” عبارة عن مقطع بيانات قد يكون أو لا يكون له علاقة رأس برأس مع الرسالة القادمة من العملية بسبب التجزئة.

2- معرف الدفق

• في “TCP” يوجد دفق واحد فقط في كل اتصال، وفي “SCTP” قد يكون هناك عدة تدفقات في كل اقتران.

• يجب تحديد كل دفق في “SCTP” باستخدام معرف التدفق “SI”.

• يجب أن يحمل كل مقطع بيانات “SI” في رأسه بحيث يمكن وضعه بشكل صحيح في تياره عند وصوله إلى الوجهة.

ملاحظة:“SI” هي اختصار لـ “Stream ID”.

3- رقم تسلسل الدفق

عندما يصل جزء من البيانات إلى الوجهة “SCTP” يتم تسليمه إلى التدفق المناسب وبالترتيب الصحيح وهذا يعني أنّه بالإضافة إلى “SI”، يحدد “SCTP” كل مقطع بيانات في كل دفق برقم تسلسل تدفق “SSN”.

4- الحزم

• في “TCP” يحمل المقطع البيانات ومعلومات التحكم.

• تُحمل البيانات كمجموعة من البايتات ويتم تعريف معلومات التحكم من خلال ستة أعلام تحكم في الرأس.

• تصميم “SCTP” مختلف تماماً، ويتم نقل البيانات كأجزاء بيانات ويتم نقل معلومات التحكم كأجزاء تحكم.

5- التحكم في التدفق

مثل “TCP” يطبق “SCTP” التحكم في التدفق لتجنب إرباك جهاز الاستقبال.

6- التحكم في الخطأ

• مثل “TCP” تطبق “SCTP” التحكم في الأخطاء لتوفير الموثوقية.

• يتم استخدام أرقام “TSN” وأرقام الإقرار للتحكم في الأخطاء.

ملاحظة:“TSN” هي اختصار لـ “Time-Sensitive-Networking”.

7- التحكم في الازدحام

مثل “TCP” يطبق “SCTP” التحكم في الازدحام لتحديد عدد أجزاء البيانات التي يمكن إدخالها في الشبكة.

فوائد مفتاح SCTP

تعمل “SCTP” على تحسين “TCP” و”UDP” من خلال دمج مكونات كل منهما، لكنّ مصممي “SCTP” لم يتوقفوا عند هذا الحد.

1- التوجيه المتعدد

تم تصميم “SCTP” للتعامل مع إرسال إشارات الاتصالات عبر “IP”، ونظراً لأنّ الاتصالات السلكية واللاسلكية معرضة جداً للتأخيرات الزمنية فإنّ كل ميلي ثانية مهمة، كما يتيح نظام التوجيه المتعدد للأنظمة التي لها واجهات متعددة للتكرار واستخدام واحدة على الأخرى دون الحاجة إلى الانتظار.

داخل “SCTP” يتم إنشاء واجهة واحدة على أنها أولية والباقي يصبح ثانوياً، وإذا فشل الابتدائي لأي سبب من الأسباب يتم اختيار الثانوية والاستفادة منها، وعندما يصبح الأساسي متاحاً مرة أخرى يمكن إعادة الاتصالات مرة أخرى دون أن يدرك التطبيق وجود مشكلة.

وأثناء إنشاء الاتصالات يتم فحص الواجهات الأولية والثانوية ومراقبتها باستخدام عملية إقرار نبضات التي تتحقق من صحة العناوين وتحافظ على حساب وقت الرحلة “RTT” لكل عنوان، ويمكن أن تشير “RTT” إلى أن الأساسي أبطأ من الثانوي ويسمح للاتصالات بالانتقال إلى الواجهة الثانوية.

• “RTT” هي اختصار لـ “Round-trip-time”.

2- متعدد الدفق

باستخدام “TCP” يُسمح بدفق بيانات واحد فقط لكل اتصال، كما يجب أن يتم تمرير جميع المعلومات من خلال هذا الدفق الواحد، ويسمح “SCTP” بتدفقات بيانات متعددة في وقت واحد ضمن اتصال أو ارتباط كما يمكن أن يكون لكل رسالة يتم إرسالها إلى دفق بيانات وجهة نهائية مختلفة، ولكن يجب أن تحافظ كل رسالة على حدود الرسالة.

وعلى سبيل المثال لا يمكن للأنظمة إرسال أجزاء من نفس الرسالة عبر تدفقات مختلفة، ويجب أن تمر رسالة واحدة عبر دفق واحد، وعند تشغيل نظام تسليم بيانات مرتب إذا كانت إحدى الحزم معطلة أو مفقودة يتم حظر الدفق في انتظار حل الطلب، كما يسمى هذا “منع رأس الخط” وباستخدام تيارات متعددة سيتم حظر التدفق المتأثر فقط وستستمر التيارات الأخرى في التدفق.

خصائص بروتوكول SCTP

1- أحادي الإرسال بخصائص متعددة

إنّه بروتوكول من نقطة إلى نقطة يمكنه استخدام مسارات مختلفة للوصول إلى المضيف النهائي.

2- انتقال موثوق

يستخدم “SACK” والمجاميع الاختبارية لاكتشاف البيانات التالفة والتالفة والمهملة والمكررة والمعاد ترتيبها، وإنّه مشابه لـ “TCP” ولكنّ “SCTP” أكثر كفاءة عندما يتعلق الأمر بإعادة ترتيب البيانات.

• “SACK” هي اختصار لـ “Selective-Acknowledgment”.

3- رسالة موجهة

يمكن تأطير كل رسالة ويمكننا الاحتفاظ بترتيب دفق البيانات “data stream” وعلامات التبويب على الهيكل، لهذا في “TCP” هماك حاجة إلى طبقة مختلفة للتجريد.

4- متعدد المسارات

يمكنه إنشاء مسارات اتصال متعددة بين نقطتي نهاية ولا يحتاج إلى الاعتماد على طبقة “IP” من أجل المرونة.

سمات SCTP

• إنّه اتصال مزدوج الاتجاه، أي يمكن للمستخدمين إرسال البيانات واستلامها في وقت واحد.

• يسمح باتصالات نصف مغلقة.

• يتم الحفاظ على حدود الرسالة ولا يحتاج التطبيق إلى تقسيم الرسائل.

• له خصائص بروتوكول “TCP” و”UDP”.

• لا تعتمد على طبقة “IP” لمرونة المسارات.

عيوب برنامج SCTP

• أحد التحديات الرئيسية هو أنه يتطلب تغييرات في بروتوكول النقل على العقدة.

• تحتاج التطبيقات إلى تعديل لاستخدام “SCTP” بدلاً من “TCP / UDP”.

• تحتاج التطبيقات إلى تعديل للتعامل مع تدفقات متعددة في وقت واحد.