畢業(yè)論文：移動軟交換網(wǎng)絡(luò)中的sigtran及其實現(xiàn)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文）</p><p>　　設(shè)計（論文）題目:__移動軟交換網(wǎng)絡(luò)中的SIGTRAN及其實現(xiàn)__</p><p>　　單 位（系別）：____通信工程系________</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　移動通信網(wǎng)絡(luò)正處在由第三代向第四代過渡的關(guān)鍵時

2、期。為了在提供更好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和更多的多媒體業(yè)務(wù)的同時降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本，核心網(wǎng)采用 NGN 架構(gòu)，即控制與承載相分離的架構(gòu)，在與傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)完全兼容的情況下支持3GPP規(guī)范的一系列新的業(yè)務(wù)和功能。</p><p>　　考慮未來GSM核心軟交換網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)演進(jìn)，中國移動集團(tuán)公司已經(jīng)在2G軟交換核心網(wǎng)內(nèi)組織開展IP承載語音的網(wǎng)絡(luò)試點工作，并且逐步將電路域核心網(wǎng)絡(luò)全部演進(jìn)為 IP承載。同樣的，信令的傳輸也向著 IP 化

3、演進(jìn)。</p><p>　　本文的前言部分主要通過對當(dāng)前移動通信，NGN網(wǎng)絡(luò)和VOIP技術(shù)發(fā)展的概況和發(fā)展方向以及本論文討論中心SIGTRAN協(xié)議做了詳細(xì)的介紹。第二章討論了傳統(tǒng)七號信令結(jié)構(gòu)，著重介紹了七號信令的MTP三層結(jié)構(gòu)，包括每一層的消息，特點以及該層在整個七號信令中的作用。第三章主要介紹了SIGTRAN協(xié)議的概念和作用，SIGTRAN的分層結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)七號信令MTP結(jié)構(gòu)與IP網(wǎng)絡(luò)路由傳播結(jié)構(gòu)的融合；本章第二

4、部分著重介紹了SCTP層，M3UA層各自的概念，特點及其所實現(xiàn)的重要功能與典型消息。本文的第四章對主要通過利用Wireshark數(shù)據(jù)包分析工具對現(xiàn)網(wǎng)抓取到的SIGTRAN數(shù)據(jù)包進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，從而以實際網(wǎng)絡(luò)的真實數(shù)據(jù)應(yīng)證了前面幾個章節(jié)的規(guī)范描述，也加深了對SCTP層和M3UA層消息結(jié)構(gòu)的理解。了解協(xié)議的這些特點，對于解決移動通信系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡(luò)的信令通信中產(chǎn)生的一系列問題，有著非常重要的意義。 </p><p>

5、;　　【關(guān)鍵詞】軟交換 NGN 移動通信 SIGTRAN SCTP M3UA</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The mobile communication network is in the key period from the third to the fourth generation of transit

6、ion. In order to reduce the cost of building the network to provide better network quality and more multimedia services at the same time, the core network architecture using NGN, the control of phase separation and the b

7、earing structure, support a series of business and function of 3GPP standard new in completely compatible with the traditional GSM network scenarios.</p><p>　　Considering the continued evolution of GSM core

8、soft switching network future, China Mobile group has been in 2G software switch core network organizations in the IP bearer network pilot speech, and gradually the circuit domain core network evolution for all IP bearin

9、g. Similarly, signaling transmission to IP evolution.</p><p>　　The preface of this article based on the current situation and development direction of mobile communication, NGN network and VOIP technology de

10、velopment center and SIGTRAN protocol are discussed in this paper in detail. The second chapter discusses traditional No. seven signaling structure, emphatically introduces the signaling system seven MTP three layer stru

11、cture, including every layer of news, features and the layer in the No. seven signaling role. The third chapter mainly introduces the co</p><p>　　【key words】software switch NGN Mobile communication SIGTRA

12、N SCTP M3UA</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 前言1</b></p><p>　　第一節(jié) 移動通信的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀1</p><p>　　一、軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1</p><p>　　二、下一代網(wǎng)絡(luò)NGN的

13、發(fā)展3</p><p>　　第二節(jié) INTERNET 的發(fā)展與VOIP技術(shù)4</p><p>　　一、INTERNET的發(fā)展與VOIP技術(shù)4</p><p>　　二、VOIP技術(shù)5</p><p>　　第三節(jié) 信令傳輸系統(tǒng)（SIGTRAN）概述7</p><p>　　第四節(jié) 前言小結(jié)8</p&g

14、t;<p>　　第二章 七號信令協(xié)議9</p><p>　　第一節(jié) 七號信令的功能實現(xiàn)模塊9</p><p>　　第二節(jié) 消息傳遞部分（MTP）10</p><p>　　一、第一級（MTP-1）11</p><p>　　二、第二級（MTP-2）11</p><p>　　三、第三級（MTP-

15、3）12</p><p>　　第三節(jié) 本章小結(jié)13</p><p>　　第三章 SIGTRAN 協(xié)議棧14</p><p>　　第一節(jié) 概述14</p><p>　　一、SIGTRAN協(xié)議棧結(jié)構(gòu)介紹14</p><p>　　二、SIGTRAN應(yīng)用模型16</p><p>　　第

16、二節(jié) SCTP17</p><p>　　一、SCTP 概念17</p><p>　　二．SCTP 協(xié)議消息17</p><p>　　三、SCTP 協(xié)議功能實現(xiàn)24</p><p>　　第三節(jié) M3UA25</p><p>　　一、 M3UA 概念與功能25</p><p>　　二

17、、 M3UA 協(xié)議結(jié)構(gòu)與典型消息27</p><p>　　第四節(jié) 本章小結(jié)32</p><p>　　第四章 現(xiàn)網(wǎng)SIGTRAN抓包數(shù)據(jù)分析34</p><p>　　第一節(jié) 抓包工具WIRESHARK簡介34</p><p>　　第二節(jié) 現(xiàn)網(wǎng)SIGTRAN抓包數(shù)據(jù)分析34</p><p>　　第三節(jié) 本

18、章小結(jié)37</p><p><b>　　結(jié) 論38</b></p><p><b>　　致 謝40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　附 錄42</b></p><p&

19、gt;<b>　　一、英文原文42</b></p><p><b>　　二、英文翻譯45</b></p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　第一節(jié) 移動通信的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀</p><p>　　以GSM為代表的第二代移動通信系統(tǒng)以傳輸話音和低

20、速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為目的，從1996年起，為了解決中速數(shù)據(jù)傳輸問題，又出現(xiàn)了以GPRS為代表的第2.5代的移動通信系統(tǒng)。隨著移動通信數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，移動通信用戶對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求越來越強(qiáng)烈。于是第三代移動通信3G（the third Generation）應(yīng)運而生。經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，第三代合作伙伴計劃3GPP(3G Partner Plan)標(biāo)準(zhǔn)組織定義了多個版本，目前主要有R99，R4，R5，R6 [1]。</p>

21、;<p>　　從R4開始核心網(wǎng)的電路域向IP演進(jìn)，引入了軟交換（Software Switch）的概念，實現(xiàn)了話音業(yè)務(wù)的承載與控制分離。R4版將R99版中的移動交換中心MSC（Mobile Switching Center）變?yōu)镸SC Server和媒體網(wǎng)關(guān)MGW(Media Gate Way)，話音通過媒體網(wǎng)關(guān)MGW進(jìn)入核心網(wǎng)進(jìn)行傳輸，MSC Server完成呼叫控制和移動性管理。R4版核心網(wǎng)的承載也開始向IP方向發(fā)展，

22、核心網(wǎng)的電路域和分組域采用分組承載網(wǎng)絡(luò)，電路域不再采用傳統(tǒng)的七號信令承載。即R4版的核心網(wǎng)只需要建一個分組承載網(wǎng)絡(luò)即可，而不是像R99版的核心網(wǎng)需要兩個承載網(wǎng)絡(luò)[2]。</p><p>　　然而，傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)（如PSTN/PLMN）采用的是七號信令承載。于是，當(dāng)基于R4的3G網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通時，必然需要解決七號信令SS7 (No.7 Signaling System)與IP互通的問題。<

23、;/p><p>　　一、軟交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p>　　軟交換網(wǎng)絡(luò)是一個可以同時向用戶提供語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)的開放網(wǎng)絡(luò)。軟交換網(wǎng)絡(luò)的主要思想是業(yè)務(wù)，控制與傳輸相分離，各實體間通過標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行連接和通信。它采用一種分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得組網(wǎng)變得更加靈活和方便。軟交換網(wǎng)絡(luò)一共分為 3層，從下往上依次是：連接層、控制層和應(yīng)用層，如圖1.1所示。</p><p>　　

24、圖1.1 軟交換網(wǎng)絡(luò)的分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　(一)連接層</b></p><p>　　連接層的主要作用是利用各種接入設(shè)備實現(xiàn)不同用戶的接入，并實現(xiàn)不同信息格式之間的轉(zhuǎn)換，其功能有些類似傳統(tǒng)程控交換機(jī)中的用戶模塊或中繼模塊。連接層的設(shè)備都沒有呼叫控制的功能，它必須要和控制層設(shè)備相配合，才能完成所需要的操作。在軟交換網(wǎng)絡(luò)中，所有的業(yè)務(wù)、所有的媒體流都是

25、通過一個統(tǒng)一的傳送網(wǎng)絡(luò)傳遞，這就是連接層需要完成的功能。連接層要求是一個高帶寬的，有一定QoS保證的網(wǎng)絡(luò)。如 IP 網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　連接層中包括各種各樣的連接設(shè)備[3]，其中主要的有：</p><p>　　1．信令網(wǎng)關(guān) （SGW，Signaling Gateway）</p><p>　　它的作用是通過電路與 No.7 信令網(wǎng)相連，將窄帶的 No.7 信令

26、轉(zhuǎn)換為可以在分組網(wǎng)上傳送的信令，并傳遞給控制層設(shè)備進(jìn)行處理。</p><p>　　2．中繼網(wǎng)關(guān)（TGW，Trunking Gateway）</p><p>　　它一側(cè)通過電路與傳統(tǒng)電話網(wǎng)的交換局連接，一側(cè)與分組網(wǎng)連接，通過與控制層設(shè)備的配合，在分組網(wǎng)上實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)的長途/匯接功能。</p><p>　　3．接入網(wǎng)關(guān)（AGW，Access Gateway）</p

27、><p>　　與中繼網(wǎng)關(guān)一樣，接入網(wǎng)關(guān)也主要是為了在分組網(wǎng)上傳送語音而設(shè)計。所不同的是，接入網(wǎng)關(guān)的電路側(cè)提供了比中繼網(wǎng)關(guān)更為豐富的接口。這些接口包括直接連接模擬電話用戶的POTS接口、連接傳統(tǒng)接入模塊的V5.2接口、連接PBX小交換機(jī)的PRI接口以及 xDSL接口等，從而實現(xiàn)了銅線方式的綜合接入功能。</p><p>　　4．無線接入網(wǎng)關(guān)（WGW，Wireless Access Gateway

28、）</p><p>　　它的主要作用是實現(xiàn)無線用戶的接入。</p><p><b>　　(二)控制層</b></p><p>　　控制層是軟交換網(wǎng)絡(luò)的呼叫控制核心，該層的設(shè)備被稱為軟交換設(shè)備、軟交換機(jī)或媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC）。雖然名稱不同，但是它們的含義是一樣的，都是用來控制連接層設(shè)備完成呼叫接續(xù)。軟交換設(shè)備的主要功能包括呼叫控制、業(yè)務(wù)提供、

29、業(yè)務(wù)交換、資源管理、用戶認(rèn)證、SIP 代理等。</p><p><b>　　(三)業(yè)務(wù)應(yīng)用層</b></p><p>　　在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，因為受設(shè)備的控制，業(yè)務(wù)的開發(fā)一直是一個比較復(fù)雜的事情，軟交換網(wǎng)絡(luò)之所以產(chǎn)生的原因之一就是要降低業(yè)務(wù)開發(fā)的復(fù)雜度，讓運營商能夠更加方便靈活地向用戶提供更多更好的業(yè)務(wù)。因此，軟交換網(wǎng)絡(luò)采用了業(yè)務(wù)與控制相分離的思想，將與業(yè)務(wù)相關(guān)的部分獨立出

30、來，形成了應(yīng)用層。應(yīng)用層的作用就是利用各種設(shè)備為整個軟交換網(wǎng)絡(luò)體系提供業(yè)務(wù)上的支持。</p><p>　　二、下一代網(wǎng)絡(luò)NGN的發(fā)展 </p><p>　　下一代網(wǎng)絡(luò)NGN(Next Generation Network)能夠提供集語音、視頻、數(shù)據(jù)為一體的多媒體綜合業(yè)務(wù)，同時也能大幅度提升電信運營商的實際業(yè)務(wù)需求，這種強(qiáng)大功能成為電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的新趨勢，并已經(jīng)成為電信領(lǐng)域新的研究熱點，是

31、傳統(tǒng)電信技術(shù)發(fā)展和演進(jìn)的一個重要里程碑。從網(wǎng)絡(luò)特征和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展上看，它源于傳統(tǒng)智能網(wǎng)的業(yè)務(wù)和呼叫控制相分離的基本理念，并將承載網(wǎng)絡(luò)分組化、用戶接入多樣化等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)思路在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)下實現(xiàn)。因此，準(zhǔn)確地說下一代網(wǎng)絡(luò)并不是一場技術(shù)革命，而是一種網(wǎng)絡(luò)體系的革命。它繼承了現(xiàn)有電信技術(shù)的優(yōu)勢，是以軟交換為控制核心、分組交換網(wǎng)絡(luò)作為傳輸承載平臺和結(jié)合多種接入方式(包括固定通信網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等)的網(wǎng)絡(luò)體系。下一代網(wǎng)絡(luò)將是一種融合和平穩(wěn)過渡的網(wǎng)絡(luò)。

32、它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)的三網(wǎng)融合，而且原來的網(wǎng)絡(luò)與新的網(wǎng)絡(luò)也必將并存相當(dāng)長的時間。這就要求新的網(wǎng)絡(luò)能夠與傳統(tǒng)的七號信令網(wǎng)SS7互通，從而實現(xiàn)全網(wǎng)的融合和保持平穩(wěn)過渡。</p><p>　　隨著電信業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展，以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術(shù)革命正在深入地改變著傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的概念和體系，電信網(wǎng)正面臨著一場巨變。移動通信技術(shù)和業(yè)務(wù)的巨大成功正在改變世界電信的基本格局，革命性的技術(shù)突破為下一代網(wǎng)絡(luò)

33、的誕生打下了堅實的基礎(chǔ)。由于市場的需要電信業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)組成發(fā)生了根本性需求變化，這種變化需要有效的技術(shù)支撐。從1876年貝爾發(fā)明電話以來的100多年里，電話網(wǎng)的業(yè)務(wù)一直以電話業(yè)務(wù)為主，由傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)支撐。近幾年來，以IP為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展打破了這種傳統(tǒng)格局，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)日趨成為電信網(wǎng)的主導(dǎo)業(yè)務(wù)，突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要新的下一代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效支撐。在這種大環(huán)境下，軟交換網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)有電路交換網(wǎng)至下一代網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡網(wǎng)絡(luò)孕育而生?！?

34、 現(xiàn)在軟交換技術(shù)已全面實現(xiàn)于國內(nèi)幾大運營商的移動通信網(wǎng)絡(luò)和固定電話網(wǎng)絡(luò)中。其靈活的綜合接入，強(qiáng)大的業(yè)務(wù)提供，高效的資源利用，開放的網(wǎng)絡(luò)接口，運營成本和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的節(jié)約使軟交換的優(yōu)勢愈加明顯。目前中國的幾大運營商都已經(jīng)建成大規(guī)模的覆蓋全國的長途軟交換網(wǎng)，用于分流長途語音話務(wù)，并逐步將長途話音業(yè)務(wù)向軟交換網(wǎng)遷移。各運營商長途軟交換網(wǎng)和本地軟交換網(wǎng)絡(luò)基本是同步進(jìn)行建設(shè)</p><p>　　第二節(jié) INTERNET 的發(fā)

35、展與VOIP技術(shù)</p><p>　　一、INTERNET的發(fā)展與VOIP技術(shù)</p><p>　　隨著Internet網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，不僅傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)可以提供電話業(yè)務(wù)、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，而且IP網(wǎng)也可以提供這些業(yè)務(wù)。正是業(yè)務(wù)的發(fā)展，要求傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)絡(luò)和支持電話業(yè)務(wù)的Internet進(jìn)行互聯(lián)互通，也就需要七號信令系統(tǒng)SS7與IP網(wǎng)進(jìn)行互通。以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術(shù)革命正在深刻地改變著傳統(tǒng)的電

36、信觀念和體系架構(gòu)，IP協(xié)議得到廣泛使用，使得各種以IP為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)能在不同的網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)互通;在業(yè)務(wù)發(fā)展方面，要求網(wǎng)絡(luò)可適應(yīng)未來的新業(yè)務(wù)以及各項增值業(yè)務(wù)能夠快速建立，并能從中獲取最大的收益來促進(jìn)自身發(fā)展[4]。在基于IP的分組交換網(wǎng)迅速發(fā)展的背景下，分組交換網(wǎng)與電路交換網(wǎng)的互通需求日益增長。如何在IP的基礎(chǔ)上更多的承載傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)上的業(yè)務(wù)并且滿足質(zhì)量要求，已經(jīng)成為眾多研究性機(jī)構(gòu)以及設(shè)備制造廠商競相追逐的目標(biāo)。尤其面對電路交換網(wǎng)中廣泛使用

37、的SS7，如何使它能夠在IP上有效傳輸，并且保證它具備類似在電路交換網(wǎng)中傳送的質(zhì)量要求，成為電路交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)互通的一個迫切需要解決的問題。為此，標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF（Internet Engineering Task Force）制訂了信令傳輸協(xié)議SIGTRAN（</p><p><b>　　二、VOIP技術(shù)</b></p><p>　?。ㄒ唬￢oIP 定義 &l

38、t;/p><p>　　VoIP即Voice Over IP，是把話音或傳真轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，然后與數(shù)據(jù)一起共享同一個IP網(wǎng)絡(luò)（Internet 互聯(lián)網(wǎng)）。 由于話音和傳真在Internet 上免費搭乘了“順風(fēng)車”，所以點對點(網(wǎng)關(guān)---網(wǎng)關(guān))國際或國內(nèi)長途通訊是完全免費的。IP網(wǎng)絡(luò)可以是Internet、IPLC(國際專線)、無線網(wǎng)絡(luò)等，只要是采用IP協(xié)議( Internet Protocol ) 就可以了。VoIP系統(tǒng)就

39、是把傳統(tǒng)的電話網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)組合搭配在一起。</p><p>　?。ǘ┗驹砑捌鋺?yīng)用 </p><p>　　1995 年以色列Vocal Tec公司所推出的Internet Phone，不但是VoIP網(wǎng)絡(luò)電話的開端，也揭開了電信IP化的序幕。人們從此不但可以享受到更便宜、甚至完全免費的通話及多媒體增值服務(wù)，電信業(yè)的服務(wù)內(nèi)容及面貌也為之劇變。</p><p><

40、b>　　1．實現(xiàn)形式 </b></p><p>　　一開始的網(wǎng)絡(luò)電話是以軟件的形式呈現(xiàn)，同時僅限于PC to PC間的通話，換句話說，人們只要分別在兩端不同的PC上，安裝網(wǎng)絡(luò)電話軟件，即可經(jīng)由IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對話。隨著寬頻普及與相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)電話也由單純PC to PC的通話形式，發(fā)展出IP to PSTN（公共開關(guān)電話網(wǎng)絡(luò)）、PSTN to IP、PSTN to PSTN及IP to I

41、P 等各種形式，當(dāng)然他們的共通點，就是以IP網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，如此一來，電信業(yè)長久以PSTN電路交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介的慣例及獨占性也逐漸被打破。 </p><p>　　2．VoIP的原理 </p><p>　　VoIP：Voice over IP，又稱IP電話，指的是在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸語音信號。由字面意義，可以直譯為透過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼Z音訊號或影像訊號，所以VoIP就是一種可以在IP網(wǎng)絡(luò)上互傳

42、模擬音訊或視訊的一種技術(shù)[5]。簡單地說，它是由一連串的轉(zhuǎn)碼、編碼、壓縮、打包等程序，好讓該語音數(shù)據(jù)可以在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)侥康亩耍?然后再經(jīng)由相反的程序，還原成原來的語音訊號以供接聽者接收。</p><p>　　3．在電路域軟交換移動通信網(wǎng)中實施VoIP改造的必要性</p><p>　　分組交換是在報文交換和線路交換基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù)，結(jié)合了兩者的優(yōu)點。分組交換采用兩種不同的方法來管理被

43、傳輸?shù)姆纸M流：數(shù)據(jù)報和虛電路。</p><p>　　數(shù)據(jù)報（Datagram) 是面向無連接的數(shù)據(jù)傳輸，工作過程類似于報文交換。采用數(shù)據(jù)報方式傳輸時，被傳輸?shù)姆纸M稱為數(shù)據(jù)報。當(dāng)一對站點之間需要傳輸多個數(shù)據(jù)報時，由于每個數(shù)據(jù)報均被獨立地傳輸和路由，因此在網(wǎng)絡(luò)中可能會走不同的路徑，具有不同的時間延遲，按序發(fā)送的多個數(shù)據(jù)報可能以不同的順序達(dá)到終點。因此為了支持?jǐn)?shù)據(jù)報的傳輸，站點必須具有存儲和重新排序的能力。</p

44、><p>　　9999虛電路（Virtual Circuit)是面向連接的數(shù)據(jù)傳輸，工作過程類似于線路交換，不同之處在于此時的電路是虛擬的。采用虛電路方式傳輸時，物理媒體被理解為由多個子信道（稱之為邏輯信道LC）組成，子信道的串接形成虛電路（VC），利用不同的虛電路來支持不同的用戶數(shù)據(jù)的傳輸。由于虛電路的建立和釋放需要占用一定的時間，因此虛電路方式不適合站點之間具有頻繁連接和交換短小數(shù)據(jù)的應(yīng)用。電路交換技術(shù)主要適用于

45、傳送和話音相關(guān)的業(yè)務(wù)，這種網(wǎng)絡(luò)交換方式對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而言，有著很大的局限性。分組交換比電路交換的電路利用率高，但時延較大。 Internet網(wǎng)絡(luò)主要用來傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，伴隨著Internet的巨大成功，已使IP技術(shù)成為未來信息網(wǎng)絡(luò)的支柱技術(shù)，基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅成為傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主導(dǎo)技術(shù)，而且傳統(tǒng)的電信運營商開始嘗試使用IP技術(shù)來傳送話音業(yè)務(wù)?，F(xiàn)在傳統(tǒng)的電信運營商一般都組建了自己的IP網(wǎng)絡(luò)，除了在IP網(wǎng)絡(luò)上提供目前利潤相

46、對較低的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之外，運營商希望能夠充分利用現(xiàn)有資源向用戶提供豐富的業(yè)務(wù)，最主要的是話音業(yè)務(wù)，目前話音業(yè)務(wù)仍然屬于運營上最主要的收入來源，最早出現(xiàn)的在分組</p><p>　　IP電話技術(shù)目前已經(jīng)成為人們比較熟悉的業(yè)務(wù)，主要采用H.323系列協(xié)議，但H.323的有些缺點也很明顯。在專用網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)PC-to-PC的呼叫是沒有問題的，但要提供全國性業(yè)務(wù)及PSTN-to-PSTN連接則必須依賴NNI接口。其次，H.323

47、網(wǎng)絡(luò)中使用的是集中式的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)要同時處理媒體流和信令流，在處理能力上也限制了H.323網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展[6]。而且，H.323協(xié)議的可擴(kuò)展性較差，并且為了在H.323網(wǎng)絡(luò)提供類似在電路交換網(wǎng)絡(luò)上向用戶提供的業(yè)務(wù)，許多廠家都對H.323協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展，所以不同廠家的H.323設(shè)備之間的互聯(lián)也是一個H.323網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所面臨的一個重要問題。</p><p>　　但是IP電話的成功應(yīng)用和相當(dāng)程度的市場份額讓人們看到業(yè)務(wù)融合的

48、曙光，人們逐漸認(rèn)識在分組網(wǎng)上可以傳送話音業(yè)務(wù)，并且可以達(dá)到較為理想的通信效果。并且分組交換具有很多潛在的性能優(yōu)點，一個優(yōu)點是高效利用傳輸通道的通信能力，尤其是對突發(fā)傳輸更是如此。另外一個優(yōu)點是統(tǒng)計復(fù)用，這樣呼叫阻塞是所需平均帶寬，而不是峰值帶寬的函數(shù)。因此在傳輸控制，計費等方面的可以更靈活。正因為這些優(yōu)點，因特網(wǎng)語音應(yīng)用，尤其是IP電話，已經(jīng)成為“三網(wǎng)合一”大潮中最引人注目的應(yīng)用之一。</p><p>　　隨著I

49、P電話技術(shù)的發(fā)展，通信業(yè)內(nèi)基本上達(dá)成了未來電信網(wǎng)絡(luò)的核心將采用分組交換技術(shù)的共識，并且在這種共識之下，針對目前IP電話技術(shù)所存在的缺點從技術(shù)角度進(jìn)行了改進(jìn)，首先是將網(wǎng)關(guān)呼叫控制和媒體交換的功能相分離，并最終提出了軟交換的概念。軟交換技術(shù)雖然仍然采用分組網(wǎng)絡(luò)作為承載網(wǎng)絡(luò)，但是從技術(shù)角度來講，軟交換技術(shù)仍然可以看作是交換技術(shù)發(fā)展的又一個里程碑。傳統(tǒng)的電路交換和分組交換網(wǎng)絡(luò)在每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上都集中了太多的智能，在電路交換網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不僅要負(fù)

50、責(zé)呼叫控制，處理所有和呼叫相關(guān)的信息，同時還需要負(fù)責(zé)進(jìn)行話音通路的建立，同時，在電路交換網(wǎng)絡(luò)中，許多業(yè)務(wù)都需要在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上配置相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯，目前許多業(yè)務(wù)都需要在端局上作數(shù)據(jù)，這樣也制約了業(yè)務(wù)的及時提供。</p><p>　　IP技術(shù)的廣泛使用，移動軟交換網(wǎng)絡(luò)的VOIP改造，促使移動軟交換網(wǎng)絡(luò)中的核心網(wǎng)信令系統(tǒng)也必須進(jìn)行相應(yīng)的傳輸方式的改變，VOIP在電路域的移動軟交換中的引入主要利用的是它的信道利用率高的特點，

51、可以極大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)中耗資巨大的傳輸承載資源，同時又能夠方便與日益普及的數(shù)據(jù)因特網(wǎng)絡(luò)互通[7]。SIGTRAN正是大家一致公認(rèn)并采納的在移動軟交換電路域核心網(wǎng)中基于IP傳輸方式的信令傳輸解決方案。</p><p>　　第三節(jié) 信令傳輸系統(tǒng)（SIGTRAN）概述</p><p>　　信令傳輸協(xié)議（Signaling Transport，SIGTRAN）協(xié)議棧支持通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)（

52、Switched Circuit Network，SCN）信令。該協(xié)議棧支持SCN信令協(xié)議分層模型定義中的層間標(biāo)準(zhǔn)原語接口，從而保證已有的SCN信令應(yīng)用可以不經(jīng)任何修改地使用，同時利用標(biāo)準(zhǔn)的IP傳輸協(xié)議作為傳輸承載，通過增加自身的功能來滿足SCN信令的特殊傳輸要求。SIGTRAN協(xié)議棧有兩個主要功能：適配和傳輸。因此SIGTRAN協(xié)議棧包含兩層協(xié)議：傳輸協(xié)議和適配協(xié)議。其中，傳輸協(xié)議為流控制傳輸協(xié)議（Stream Control Tra

53、nsmission Protocol，SCTP），引入SCTP作為傳輸層協(xié)議的目的是為了保證信令可靠傳輸。</p><p><b>　　第四節(jié) 前言小結(jié)</b></p><p>　　本前言介紹了當(dāng)前移動通信，NGN網(wǎng)絡(luò)和VOIP技術(shù)發(fā)展的概況和發(fā)展方向以及本論文討論中心SIGTRAN協(xié)議的介紹。這也是本論文討論SIGTRAN和 IP的意義所在。</p>

54、<p>　　第二章 七號信令協(xié)議</p><p>　　第一節(jié) 七號信令的功能實現(xiàn)模塊</p><p>　　七號信令系統(tǒng)的總體目標(biāo)是提供一個國際標(biāo)準(zhǔn)化通用信令系統(tǒng)，它的通用性決定了整個系統(tǒng)必然包含許多不同應(yīng)用的功能，而且結(jié)構(gòu)上應(yīng)該易于未來應(yīng)用功能的靈活擴(kuò)展。因此，七號信令區(qū)別于其他任何系統(tǒng)的一個重要特點就是采用了模塊化的功能結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了在一個系統(tǒng)框架內(nèi)多種應(yīng)用并存的靈活性[8

55、]。對應(yīng)于每一種應(yīng)用，僅用到系統(tǒng)的一個子集。七號信令系統(tǒng)SS7的功能模塊，見圖 2.1</p><p>　　圖 2.1 SS7 的功能模塊</p><p>　　各個功能模塊的定義如下：</p><p>　　①消息傳遞部分MTP（MESSAGE TRANSFER PART）：MTP的主要功能是提供一個可靠的傳遞系統(tǒng)，保證兩個節(jié)點傳遞的信令消息無差錯，不丟失，不錯序，不

56、重復(fù)。</p><p>　?、谛帕钸B接控制部分SCCP（SIGNALLING CONNECTION CONTROL PART）：SCCP的主要功能是與MTP相結(jié)合，為MTP提供附加功能，以便通過七號信令網(wǎng)在信令網(wǎng)中的交換局與交換局、交換局與專用中心之間傳遞電路相關(guān)和非電路相關(guān)的信令信息和其他類型的信息，建立無連接和面向連接的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)[9]。</p><p>　?、垭娫捰脩舨糠諸UP（TEL

57、EPHONIC USER PART）：TUP 規(guī)定了電話業(yè)務(wù)中呼叫控制所需的信令程序以及實現(xiàn)這些信令程序所需的消息和消息格式。</p><p>　?、躀SDN用戶部分ISUP（ISDN USER PART）：ISU定義了綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN(Integrated Service Data Network）中電路交換業(yè)務(wù)控制，包括話音業(yè)務(wù)（如電話）和非話音業(yè)務(wù)（如電路交換數(shù)據(jù)通信）控制所必需的信令消息、功能和過程

58、。</p><p>　?、莼咀酉到y(tǒng)應(yīng)用部分BSSAP（BASE STATION SUBSYSTEM APPLICATION PART）：BSSAP 用于移動通信網(wǎng)中的A接口，負(fù)責(zé)移動交換局（MSC）和基站（BSC）之間的信息傳遞。</p><p>　?、奘聞?wù)處理能力應(yīng)用部分TCAP（TRANSACTION CAPABILITY APPLICATION PART）：TCAP 的主要功能是進(jìn)

59、一步增強(qiáng)傳送節(jié)點至節(jié)點消息及傳送與接續(xù)無關(guān)信息的能力。</p><p>　?、咧悄芫W(wǎng)應(yīng)用部分INAP（INTELLIGENT NETWORK APPLICATION PART）：INAP負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)交換點SSP(Service Switching Point)和業(yè)務(wù)控制點SCP(Service Control Point）之間的信息傳遞，用于智能網(wǎng)業(yè)務(wù)。</p><p>　　⑧移動應(yīng)用部分MA

60、P（MOBILE APPLICATION PART）：MAP 主要用于移動通信網(wǎng)中的C接口，負(fù)責(zé)移動交換局MSC(Mobile Switching Center）和歸屬位置寄存器HLR（Home Location Register）之間的信息傳遞。</p><p>　　第二節(jié) 消息傳遞部分（MTP）</p><p>　　按照標(biāo)準(zhǔn)的SS7信令系統(tǒng)的定義，SS7信系統(tǒng)的公共運載系統(tǒng)是消息傳遞

61、部分(MTP)?；贛TP的SS7信令承載如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 SS7信令承載</p><p>　　消息傳遞部分（MTP）構(gòu)成SS7信令系統(tǒng)的第1、2、3功能級，是SS7信令系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)核心。圖2.3 是信息傳遞部分MTP的功能方框圖[10]。</p><p>　　圖2.3 MTP功能方框圖</p><p>　　一、第

62、一級（MTP-1）</p><p>　　第一級信令數(shù)據(jù)鏈路功能定義了信令數(shù)據(jù)鏈路的物理、電氣和功能特性，確定與數(shù)據(jù)鏈路的連接方法。信令數(shù)據(jù)鏈路傳遞信號的雙向數(shù)據(jù)通路，在數(shù)字信令數(shù)據(jù)鏈路中，一般采用64K bit/s 的標(biāo)準(zhǔn)速率?，F(xiàn)在，2M bit/s的高速率信令鏈路也已經(jīng)應(yīng)用在信令負(fù)荷比較高的局向之間。</p><p>　　二、第二級（MTP-2）</p><p>

63、　　第二級信令數(shù)據(jù)功能規(guī)定了把消息信號傳送到數(shù)據(jù)鏈路的功能和程序，它包括信號單元分界、信號單元的定位、差錯檢測、差錯校正、初始定位和處理機(jī)故障處理。第二級流量控制和信令鏈路差錯率監(jiān)視等功能，它與第一級共同保證在兩個直連的信令點之間提供一條可靠的傳送消息的信令鏈路。</p><p>　　信令鏈路控制功能MTP2符合OSI第二層數(shù)據(jù)鏈路層要求，保證信令兩端的信號可靠傳送。在這一功能級中將信號劃分為信號單元，它將第3級

64、送來的信號消息轉(zhuǎn)變成不同長度的信號單元。</p><p>　　圖2.4 消息信號單元MSU</p><p>　　從圖2.4可知：信號單元除包括信令消息之外，還包括使信令鏈路正常工作的控制信息。其各個字段的功能體現(xiàn)了MTP-2的功能。其實現(xiàn)方法如下。</p><p>　　信號單元定界與定位功能：由標(biāo)志碼F來實現(xiàn)。每個信號單元的開始和結(jié)束都有標(biāo)志碼，它用于兩個長度可變的

65、信號單元的分界，標(biāo)志碼為8bit，碼型為01111110。為防止將虛假的信號誤作為標(biāo)志碼，發(fā)端與收端分別采用插“0”和刪“0”的操作來保證標(biāo)志碼的唯一性。</p><p>　　差錯檢測功能：是通過信號單元末端的校驗位（CK）實現(xiàn)的。CK為16bit循環(huán)冗余檢驗碼（CRC），由發(fā)送端根據(jù)所需發(fā)送的信令內(nèi)容，按照一定的算法計算產(chǎn)生。CK和需要發(fā)送的數(shù)據(jù)一起送往接收端，接收端根據(jù)收到的信令單元內(nèi)容和CK值按照同樣的算法

66、進(jìn)行計算，其結(jié)果與收到的CK碼相對比來判斷信令單元是否正確接收[11]。</p><p>　　三、第三級（MTP-3）</p><p>　　信令網(wǎng)功能規(guī)定了關(guān)于信令網(wǎng)操作及管理的功能和過程，定義了信令點之間傳遞消息的功能和程序。信令網(wǎng)功能在信令鏈路和信令轉(zhuǎn)接點有故障時，進(jìn)行信令網(wǎng)的重新組合，以保證可靠地傳送消息信號。信令網(wǎng)功能包括信令消息處理和信令網(wǎng)管理兩部分。</p>&l

67、t;p><b>　　(一)信令消息處理</b></p><p>　　信令消息處理的作用是：在信令消息的源發(fā)點，根據(jù)已知的目的信號點編碼確定該消息的信令傳輸鏈路；在信令消息的目的點，將消息送往指定的用戶部分；若接收點為消息的轉(zhuǎn)接點時，將消息轉(zhuǎn)送至預(yù)先確定的信令鏈路。</p><p>　　圖2.5 信息消息處理功能結(jié)構(gòu)</p><p>　　如

68、圖2.5，信令消息處理的功能由以下三部分完成：</p><p>　　1．消息選路（MESSAGE ROUTING）</p><p>　　在發(fā)端為消息傳遞確定正確傳輸路由，即已知目的信令點 DPC來確定傳輸?shù)男帕铈溌?，用選擇碼 SLS標(biāo)識，最終形成完整的路由標(biāo)記，以使信令消息能傳送到目的信令點。</p><p>　　2．消息鑒別（MESSAGE DISCRIMINAT

69、ION）</p><p>　　在收端確定消息的目的地是否是本信令點。如果目的地是本信令點，消息鑒別部分將消息傳送給消息分配（MDT）部分，如果目的地不是本信令點，消息鑒別部分將消息發(fā)送給消息路由（MRT）部分處理。 </p><p>　　3．消息分配（MESSAGE DISTRIBUTION）</p><p>　　目的信號點由消息鑒別功能送來的消息，根據(jù)業(yè)

70、務(wù)指示（SI）將消息提交至相應(yīng)的用戶部分（USER PART）和測試維護(hù)部分處理。</p><p><b>　　(二)信令網(wǎng)管理</b></p><p>　　信令網(wǎng)管理功能是在預(yù)先確定的有關(guān)信令網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)和信息的基礎(chǔ)上，控制消息路由和信令網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，以便在信令網(wǎng)正常運行或者出現(xiàn)故障時，可以控制信令網(wǎng)重新組合，維持及恢復(fù)正常傳遞消息信號單元的能力。故障形式包括信令鏈路和信

71、令點不能工作或由于擁塞使消息的實際利用率降低等等。信令網(wǎng)的管理包括信令業(yè)務(wù)管理，信令鏈路管理和信令路由管理三個部分。</p><p><b>　　第三節(jié) 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章討論了傳統(tǒng)七號信令結(jié)構(gòu)，著重介紹了七號信令的MTP三層結(jié)構(gòu)，包括每一層的消息，特點以及該層在整個七號信令中的作用。本章對MTP如何確保SS7可靠性傳輸，進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。由

72、于本文的重點SIGTRAN是將MTP的三層功能實現(xiàn)于IP網(wǎng)絡(luò)上，因此MTP的可靠傳輸機(jī)制將有助于對SIGTRAN各層的理解。</p><p>　　第三章 SIGTRAN 協(xié)議棧</p><p><b>　　第一節(jié) 概述</b></p><p>　　信令傳輸協(xié)議SIGTRAN（Signaling Transport）協(xié)議棧支持通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸

73、傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)SCN（Switched Circuit Network）信令。SIGTRAN 協(xié)議棧有兩個主要功能：適配和傳輸。因此SIGTRAN協(xié)議棧包含兩層協(xié)議：傳輸協(xié)議和適配協(xié)議。SIGTRAN 協(xié)議模型如圖3.1所示。其中，傳輸協(xié)議為流控制傳輸協(xié)議SCTP（Stream Control Transmission Protocol），引入SCTP作為傳輸層協(xié)議的目的是為了保證信令可靠傳輸。適配協(xié)議包括消息傳遞部分第三級用戶適配層M

74、3UA(MTP Level 3 User Adapation Layer)、消息傳遞部分第二級用戶適配層M2UA(MTP Level 2 User Adapation Layer)等。其中，M3UA用于適配MTP3用戶，而M2UA則用于適配MTP2用戶。SIGTRAN協(xié)議僅僅實現(xiàn)SCN信令的在IP 網(wǎng)的適配與傳輸，它不處理用戶層任何信令消息[12]。</p><p>　　一、SIGTRAN協(xié)議棧結(jié)構(gòu)介紹</

75、p><p>　?。ㄒ唬㏒IGTRAN協(xié)議模型圖</p><p>　　圖3.1 SIGTRAN 協(xié)議模型</p><p>　?。ǘ㏒IGTRAN協(xié)議模型分層功能介紹</p><p><b>　　1．M3UA:</b></p><p>　　MTP第三級用戶的適配層協(xié)議，該協(xié)議允許信令網(wǎng)關(guān)向媒體網(wǎng)關(guān)控制器

76、或IP數(shù)據(jù)庫傳送MTP3的用戶信息（如ISUP/SCCP消息），對SS7信令網(wǎng)和IP網(wǎng)提供無縫的網(wǎng)管互通功能。</p><p><b>　　2．M2UA</b></p><p>　　MTP第二級用戶的適配層協(xié)議，該協(xié)議允許信令網(wǎng)關(guān)向?qū)Φ鹊腎P SP傳送MTP3消息，對SS7信令網(wǎng)和IP網(wǎng)提供無縫的網(wǎng)管互通功能。</p><p><b>

77、;　　3．ISUA</b></p><p>　　ISDN用戶部分，ISUP能夠支持綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)中的話音和非話音用途的基本承載業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)，ISUP可以滿足ITU規(guī)定的自動電話業(yè)務(wù)（TUP）和電路交換的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（DUP）的要求。</p><p><b>　　4．M2PA</b></p><p>　　MTP第二級用戶的對等適配層協(xié)議

78、，該協(xié)議允許信令網(wǎng)關(guān)向IP SP處理傳送MTP3的消息，并提供MTP信令網(wǎng)網(wǎng)管功能。</p><p><b>　　5．V5UA</b></p><p>　　V5用戶適配層，V5UA以IUA為基礎(chǔ)，并為IUA宣言了一些適用于V5.2接口的擴(kuò)展。由于V5UA是IUA協(xié)議的擴(kuò)展，因此如無特殊說明，IUA中的定義都適用于V5UA[13]。</p><p&g

79、t;<b>　　6．SUA</b></p><p>　　SCCP用戶的適配層協(xié)議，它的主要功能是適配傳送SCCP的用戶信息給IP數(shù)據(jù)庫，提供SCCP的網(wǎng)管互通功能。</p><p><b>　　7．SCTP</b></p><p>　　SCTP（STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL）&#

80、160;流控制傳輸協(xié)議是IETF新定義的一個傳輸層協(xié)議（2000年）。是提供基于不可靠傳輸業(yè)務(wù)的協(xié)議之上的可靠的數(shù)據(jù)報傳輸協(xié)議。SCTP的設(shè)計用于通過IP網(wǎng)傳輸SCN信令消息。</p><p><b>　　8．IP</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)的協(xié)議（IP）是Internet Protocol的外語縮寫，網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)的協(xié)議也就是為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接進(jìn)行通信

81、而設(shè)計的協(xié)議。在因特網(wǎng)中，它是使連接到網(wǎng)上的所有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能實現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計算機(jī)在因特網(wǎng)上進(jìn)行通信時應(yīng)當(dāng)遵守的規(guī)則。</p><p><b>　　9．MAC</b></p><p>　　MAC（Media Access Control ）媒體接入控制，它定義了數(shù)據(jù)包怎樣在介質(zhì)上進(jìn)行傳輸。在共享同一個帶寬的鏈路中，對連接介質(zhì)的訪問是“先來先服務(wù)”的。物理

82、尋址在此處被定義，邏輯拓?fù)洌ㄐ盘柾ㄟ^物理拓?fù)涞穆窂剑┮苍诖颂幈欢x。線路控制、出錯通知（不糾正）、幀的傳遞順序和可選擇的流量控制也在這一子層實現(xiàn)。    </p><p>　　二、SIGTRAN應(yīng)用模型</p><p>　　圖 3.2 SIGTRAN 應(yīng)用模型</p><p>　　圖3.2中所示，SIGTRAN可以將一體化的S

83、S7演進(jìn)成為層間分離的SS7。SIGTRAN由于支持層間原語，如MTP2/MTP3間的層間原語，所以可以將SS7進(jìn)行層間分離，保證與電路相關(guān)的應(yīng)用部分信息在IP網(wǎng)上的完整傳送，其實這就是SIGTRAN的應(yīng)用。SIGTRAN的一個重要的特點無縫連接，就是體現(xiàn)在信令傳送的過程中。</p><p><b>　　第二節(jié) SCTP</b></p><p>　　一、SCTP 概

84、念 </p><p>　　如圖3.3.，在 SCTP 制定以前，在 IP 網(wǎng)上傳輸 PSTN 信令使用的是 UDP、TCP 協(xié)議。UDP是一種無連接的傳輸協(xié)議，無法滿足PSTN信令對傳輸質(zhì)量的要求。TCP協(xié)議是一種有連接的傳輸協(xié)議，可以實現(xiàn)信令的可靠傳輸，但是TCP協(xié)議具有行頭阻塞、實時性差、支持多歸屬比較困難、易受拒絕服務(wù)攻擊（DOS）的缺陷。因此 IETF（Internet Engineering Task

85、Force）RFC2960 制定了面向連接的基于分組的可靠實時傳輸協(xié)議SCTP協(xié)議。SCTP對TCP的缺陷進(jìn)行了完善，使得信令傳輸具有更高的可靠性，SCTP 的設(shè)計包括適當(dāng)?shù)膿砣刂?、防止泛濫和偽裝攻擊、更優(yōu)的實時性能和多歸屬性支持。</p><p>　　圖3.3 MTP分層結(jié)構(gòu)</p><p>　　二．SCTP 協(xié)議消息</p><p><b>　?。ㄒ?/p>

86、）消息結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　每個 SCTP 分組結(jié)構(gòu)如圖 3.4所示。</p><p>　　圖 3.4 SCTP 分組結(jié)構(gòu)</p><p>　　一個SCTP分組含了一個公共的分組頭（Common Header）和若干數(shù)據(jù)塊（Chunk），每個數(shù)據(jù)塊中既可以包含控制信息，也可以包含用戶數(shù)據(jù)。除了 INIT、INIT ACK和SHUTDOWN C

87、OMPLETE 數(shù)據(jù)塊外，其他類型的多個數(shù)據(jù)塊可以捆綁在一個SCTP分組中，以滿足對MTU大小的要求。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)塊也可以不與其他數(shù)據(jù)塊捆綁在一個分組中。如果一個用戶消息不能放在一個SCTP分組中，這個消息可以被分成若干個數(shù)據(jù)塊。</p><p>　　1．公共分組頭的格式</p><p>　　SCTP公共分組頭中包括了源端口號（Source Port Number） 、目的端口號（Des

88、tination Port Number）、驗證標(biāo)簽（Verification Tag）和校驗和（Checksum）。</p><p>　　（1）源端口號（16 bits）</p><p>　　源端口號識別 SCTP 發(fā)送端點的SCTP端口號。接收方可以使用源端口號、源IP地址、目的端口號和目的IP地址標(biāo)識該SCTP分組所屬的偶聯(lián)。</p><p>　?。?）目的端

89、口號（16 bits）</p><p>　　目的端口號為目的端點的SCTP端口號。接收主機(jī)可以使用目的端口號將SCTP分組解復(fù)用到正確的端點或應(yīng)用中。</p><p>　?。?）驗證標(biāo)簽（32 bits）</p><p>　　驗證標(biāo)簽是偶聯(lián)建立時，本端端點為這個偶聯(lián)生成一個隨機(jī)標(biāo)識。偶聯(lián)建立過程中，雙方會交換這個 TAG，到了數(shù)據(jù)傳遞時，發(fā)送端必須在公共分組頭中帶上

90、對端的這個 TAG，以備校驗。</p><p>　?。?）校驗碼（32 bits）</p><p>　　SCTP通過對用戶數(shù)據(jù)使用ADLER-3算法，計算出一個 32位的校驗碼，帶在數(shù)據(jù)報中，在接收端進(jìn)行同樣的運算，通過檢查校驗碼是否相等來驗證用戶數(shù)據(jù)是否遭到破壞[14]。</p><p>　　2．SCTP數(shù)據(jù)塊總覽</p><p>　　數(shù)據(jù)

91、塊包括了塊類型（Chunk Type）、塊標(biāo)志位（Chunk Flags）、塊長度（Chunk Length）和塊值（Chunk Value ）。</p><p>　　(1)塊類型（8 bits）</p><p>　　塊類型定義在塊值（Chunk Value）中消息所屬的類型。表3.5列出了主要的塊類型。</p><p>　　表3.5 SCTP 數(shù)據(jù)塊消息類型<

92、;/p><p>　　(2)數(shù)據(jù)塊標(biāo)志位（8bit）</p><p>　　塊標(biāo)志位的用法由塊類型決定。除非被置為其他值，塊標(biāo)記在傳送過程中會被置0，而且接收端點會忽略塊標(biāo)記。</p><p>　　(3)塊長度（16bit）</p><p>　　塊長度包括塊類型（Chunk Type）、塊標(biāo)記（Chunk Flags）、 塊長度（Chunk Leng

93、th）和塊值（Chunk Value），長度使用二進(jìn)制表示。</p><p>　　(4)塊值（可變長度）</p><p>　　塊值的內(nèi)容在塊中傳送實際的信息，內(nèi)容由消息塊類型決定。塊值的長度為不定長。</p><p>　　(二)重要消息塊舉例</p><p>　　1．凈荷（DATA）數(shù)據(jù)塊的格式</p><p>　　D

94、ATA 數(shù)據(jù)塊格式如圖 3.6所示。</p><p>　　圖 3.6 DATA 數(shù)據(jù)塊格式</p><p><b>　　數(shù)據(jù)塊類型為 0</b></p><p>　　備用比特（5bit）：設(shè)置全為 0，在接收方忽略。</p><p>　　(1)U比特（1比特）</p><p>　　非順序比特。如果

95、該比特設(shè)置為1，則指示這是一個非順序的DATA數(shù)據(jù)塊，不需要給數(shù)據(jù)塊分配順序號碼。所有接收方必須忽略SSN。</p><p>　　在重新組裝完成后（如果需要），非順序的數(shù)據(jù)塊不需要嘗試任何重新排序的過程，可以由接收方直接遞交到SCTP用戶。</p><p>　　如果一個非順序的用戶消息被分段，則消息的每個分段中的U比特必須設(shè)置為1。</p><p><b>

96、;　　(2)B比特</b></p><p>　　分段開始比特。如果該比特被設(shè)置，則指示這是用戶消息的第一個分段。</p><p><b>　　(3)E比特</b></p><p>　　分段結(jié)束比特。如果該比特被設(shè)置，則指示這是用戶消息的最后一個分段。</p><p>　　一個沒有分段的用戶消息應(yīng)當(dāng)把所有的B和

97、E比特設(shè)置為1。</p><p>　　如果B和E比特都設(shè)置為 0，則表明這是一個分段的用戶消息的一個中間分段。當(dāng)用戶消息被分段到多個數(shù)據(jù)塊中，接收方需要使用TSN對消息進(jìn)行重組，這意味著給分段的用戶消息的每個分段都必須要使用連續(xù)的TSN。BE比特的取值含義如表3.7所示。</p><p>　　表3.7 BE比特的取值含義</p><p>　　(6)長度（16 比特

98、）</p><p>　　指示DATA數(shù)據(jù)塊從類型字段開始到用戶數(shù)據(jù)字段結(jié)束之間的字節(jié)數(shù)，但不包含任何填充字節(jié)。如果DATA數(shù)據(jù)塊的用戶數(shù)據(jù)字段為0，則長度字段設(shè)為16。</p><p>　　(5)TSN（32 比特）</p><p>　　表示該數(shù)據(jù)塊的TSN，TSN的有效值從0到232－1。TSN值達(dá)到4294967295后將轉(zhuǎn)回到0。</p><

99、;p>　　(6)Stream ID</p><p>　　用來識別用戶數(shù)據(jù)屬于的流。由 INIT和INIT ACK數(shù)據(jù)塊的發(fā)送者生成。</p><p>　　(7)SSN（16bit）</p><p>　　表示所在流中的用戶數(shù)據(jù)的順序號碼。該字段的有效值從0到65535。但一個用戶消息被SCTP分段后，則必須在消息的每個分段中都帶相同的流順序號碼。</p&g

100、t;<p>　　(8)Payload Protocol Identifier（凈負(fù)荷協(xié)議標(biāo)識符）32bit</p><p>　　表示一個應(yīng)用（或上層協(xié)議）特定的協(xié)議標(biāo)識符。這個值由高層協(xié)議（SCTP用戶）傳遞到SCTP并發(fā)送到對等層。這個標(biāo)識符不由SCTP使用，但可以由特定網(wǎng)絡(luò)實體或?qū)Χ说膽?yīng)用來識別在DATA數(shù)據(jù)塊中攜帶的信息類型。甚至在每個分段的DATA數(shù)據(jù)塊中也應(yīng)包含該字段，以確保對網(wǎng)絡(luò)中間的代

101、理可用。</p><p>　　0表示高層協(xié)議（SCTP用戶）未對該協(xié)議凈荷規(guī)定應(yīng)用標(biāo)識符。</p><p>　　(9)User Data（用戶數(shù)據(jù)，可變長度）</p><p>　　它用來攜帶用戶數(shù)據(jù)凈荷。該字段必須被填充為4字節(jié)的整數(shù)倍，發(fā)送方填充的字節(jié)數(shù)應(yīng)不超過3個字節(jié)，接收方忽略所有的填充字節(jié)。</p><p>　　2．選擇證實（SACK

102、）數(shù)據(jù)塊的格式</p><p>　　SACK通過使用DATA數(shù)據(jù)塊中的TSN用來向?qū)Χ硕它c確認(rèn)接收到的DATA數(shù)據(jù)塊，并通知對端端點在收到的DATA數(shù)據(jù)塊中的間隔。所謂間隔就是指收到的DATA數(shù)據(jù)塊的TSN不連續(xù)的情況。</p><p>　　SACK 數(shù)據(jù)塊格式如圖 3.8所示。</p><p>　　圖 3.8 SACK 數(shù)據(jù)塊格式</p><p

103、>　　數(shù)據(jù)塊類型（Type）數(shù)值為3</p><p>　　數(shù)據(jù)塊標(biāo)志設(shè)為全0 ，并由接收方忽略。</p><p>　　(1)累積TSN證實（Cumulative TSN ACK）</p><p>　　指收到的TSN順序斷開前的最后一個TSN號碼，下一個TSN則是在發(fā)送SACK的端點尚未收到TSN值。這個參數(shù)包含了在收到TSN序列的間隔前的最后一個TSN值。此參

104、數(shù)確認(rèn)已經(jīng)收到了小于或等于該值的所有TSN。</p><p>　　(2)廣播的接收方窗口信用值（Advertised Receiver Window Credit (a_rwnd)）</p><p>　　指示修改了SACK的發(fā)送方的接收緩沖容量的字節(jié)數(shù)。</p><p>　　(3)間隔證實塊的數(shù)目（Number of Gap ACK Blocks = N ）<

105、/p><p>　　指SACK數(shù)據(jù)塊中包含的間隔證實塊的數(shù)目。每個間隔證實塊確認(rèn)了在一個不連續(xù)TSN后所收到的TSN序列，所有通過間隔證實塊確認(rèn)的TSN都比累積TSN證實的值大。</p><p>　　(4)重復(fù)的TSN數(shù)目（Number of Duplicate TSNs = X）</p><p>　　包含了該端點收到的重復(fù)的TSN的數(shù)目。每個重復(fù)的TSN都列在間隔證實塊

106、列表后。</p><p>　　(5)間隔證實塊（Gap ACK Blocks）</p><p>　　此字段包含了間隔證實塊，根據(jù)間隔證實塊數(shù)量字段給出的值，間隔證實塊重復(fù)若干次。所有TSN大于或等于累積TSN證實＋間隔證實塊開始的DATA數(shù)據(jù)塊，或者是小于或等于每個間隔證實塊的累積TSN證實＋間隔證實塊結(jié)束的DATA數(shù)據(jù)塊都可以認(rèn)為是被正確接收了。</p><p>

107、　　(6)間隔證實塊開始（Gap ACK Block Start）</p><p>　　該字段用來指示這個間隔整數(shù)塊的開始TSN偏移。為了計算實際的TSN號碼必須用累積TSN證實加上偏移號碼。計算出來的TSN 標(biāo)識用于識別第一個在這個間隔證實塊中被收到的TSN。</p><p>　　(7)間隔證實塊結(jié)束（Gap ACK Block End）</p><p>　　該字

108、段用來指示這個間隔整數(shù)塊的結(jié)束TSN偏移。為了計算實際的TSN號碼必須用累積TSN證實加上偏移號碼。計算出來的TSN標(biāo)識用于識別在這個間隔證實塊中最后收到的TSN。</p><p>　　(8)重復(fù)的TSN（Duplicate TSN）</p><p>　　用來指示一個在上一個SACK發(fā)送后收到TSN重復(fù)個數(shù)。每次一個接收者收到一個重復(fù)的TSN（在發(fā)送SACK前），則把這個TSN加到重復(fù)的T

109、SN列表中。每發(fā)送一次SACK后，則把統(tǒng)計重復(fù) TSN的計數(shù)器重新置0。</p><p>　　三、SCTP 協(xié)議功能實現(xiàn)</p><p>　　SCTP 的功能主要包括偶聯(lián)的啟動與關(guān)閉、流內(nèi)順序傳遞、用戶數(shù)據(jù)分片、證實和消除擁塞、消息塊捆綁、報文驗證和路徑管理等。</p><p>　?。ㄒ唬┡悸?lián)的啟動和關(guān)閉</p><p>　　傳遞（SCTP允