Protocolo de transmisión de control de flujo

El Protocolo de transmisión de control de flujo ( SCTP ) es un protocolo de comunicaciones de redes informáticas en la capa de transporte del conjunto de protocolos de Internet . Originalmente pensado para el transporte de mensajes del Sistema de señalización 7 (SS7) en telecomunicaciones, el protocolo proporciona la característica orientada a mensajes del Protocolo de datagramas de usuario (UDP), al tiempo que garantiza un transporte confiable y en secuencia de mensajes con control de congestión como el Protocolo de control de transmisión (TCP). A diferencia de UDP y TCP, el protocolo admite múltiples conexiones y rutas redundantes para aumentar la resiliencia y la confiabilidad.

SCTP está estandarizado por el Internet Engineering Task Force (IETF) en RFC  9260. La implementación de referencia de SCTP se lanzó como parte de la versión 7 de FreeBSD y desde entonces se ha adaptado ampliamente a otras plataformas.

El grupo de trabajo de Transporte de Señalización ( SIGTRAN ) de la IETF definió el protocolo (número 132 ^[1] ) en octubre de 2000, ^[2] y el grupo de trabajo del Área de Transporte de la IETF (TSVWG) lo mantiene. El RFC  9260 define el protocolo. El RFC  3286 proporciona una introducción.

Las aplicaciones SCTP envían datos para su transmisión en mensajes (grupos de bytes) a la capa de transporte SCTP. SCTP coloca los mensajes y la información de control en fragmentos separados (fragmentos de datos y fragmentos de control), cada uno identificado por un encabezado de fragmento . El protocolo puede fragmentar un mensaje en varios fragmentos de datos, pero cada fragmento de datos contiene datos de un solo mensaje de usuario. SCTP agrupa los fragmentos en paquetes SCTP. El paquete SCTP, que se envía al Protocolo de Internet , consta de un encabezado de paquete, fragmentos de control SCTP (cuando sea necesario), seguidos de fragmentos de datos SCTP (cuando estén disponibles).

SCTP puede caracterizarse como orientado a mensajes, lo que significa que transporta una secuencia de mensajes (cada uno de ellos un grupo de bytes), en lugar de transportar un flujo continuo de bytes como en TCP. Al igual que en UDP, en SCTP un remitente envía un mensaje en una operación, y ese mensaje exacto se pasa al proceso de aplicación receptor en una operación. Por el contrario, TCP es un protocolo orientado a flujos, que transporta flujos de bytes de forma fiable y ordenada. Sin embargo, TCP no permite que el receptor sepa cuántas veces la aplicación remitente llamó al transporte TCP que le pasaba grupos de bytes para enviar. En el remitente, TCP simplemente añade más bytes a una cola de bytes que esperan salir por la red, en lugar de tener que mantener una cola de mensajes salientes individuales separados que deben conservarse como tales.

El término multitransmisión se refiere a la capacidad de SCTP de transmitir varios flujos independientes de fragmentos en paralelo, por ejemplo, transmitir imágenes de páginas web simultáneamente con el texto de la página web. En esencia, implica agrupar varias conexiones en una única asociación SCTP, que funciona sobre mensajes (o fragmentos) en lugar de bytes.

TCP conserva el orden de bytes en el flujo incluyendo un número de secuencia de bytes con cada segmento . SCTP, por otro lado, asigna un número de secuencia o un identificador de mensaje ^{[nota 1]} a cada mensaje enviado en un flujo. Esto permite ordenar de forma independiente los mensajes en diferentes flujos. Sin embargo, el orden de los mensajes es opcional en SCTP; una aplicación receptora puede elegir procesar los mensajes en el orden de recepción en lugar de en el orden de envío.

Las características de SCTP incluyen:

• Transmisión confiable de flujos de datos ordenados y desordenados
• Compatibilidad con múltiples hosts en la que uno o ambos puntos finales de una conexión pueden constar de más de una dirección IP, lo que permite una conmutación por error transparente entre rutas de red redundantes
• La entrega de fragmentos dentro de flujos independientes elimina el bloqueo innecesario de cabecera de línea , a diferencia de la entrega de flujo de bytes TCP.
• Fiabilidad parcial explícita
• Selección y monitoreo de ruta para seleccionar una ruta de transmisión de datos primaria y probar la conectividad de la ruta de transmisión
• Los mecanismos de validación y reconocimiento protegen contra ataques de inundación y brindan notificación de fragmentos de datos duplicados o faltantes.
• Detección de errores mejorada adecuada para tramas gigantes de Ethernet

Los diseñadores de SCTP originalmente lo idearon para el transporte de telefonía (es decir, Signaling System 7) sobre el Protocolo de Internet, con el objetivo de duplicar algunos de los atributos de confiabilidad de la red de señalización SS7 en IP. Este esfuerzo de IETF se conoce como SIGTRAN . Mientras tanto, se han propuesto otros usos, por ejemplo, el protocolo Diameter ^[3] y Reliable Server Pooling (RSerPool). ^[4]

TCP ha proporcionado el principal medio para transferir datos de manera confiable a través de Internet. Sin embargo, TCP ha impuesto limitaciones a varias aplicaciones. Según RFC  4960:

• TCP proporciona una transferencia de datos confiable y una entrega de datos con un orden de transmisión estricto. Algunas aplicaciones necesitan una transferencia confiable sin mantenimiento de la secuencia, mientras que otras se conformarían con un orden parcial de los datos. En ambos casos, la propiedad de bloqueo de cabecera de línea de TCP causa un retraso innecesario.
• Para las aplicaciones que intercambian registros o mensajes distintos, la naturaleza orientada al flujo de TCP requiere la adición de marcadores explícitos u otra codificación para delinear los registros individuales.
• Para evitar enviar muchos paquetes IP pequeños cuando un solo paquete más grande hubiera sido suficiente, la implementación TCP puede retrasar la transmisión de datos mientras espera que posiblemente más datos sean puestos en cola por la aplicación ( algoritmo de Nagle ). Si y cuando un retraso tan pequeño no es deseable, la aplicación debe solicitar explícitamente la transmisión sin retraso caso por caso utilizando la función push (es decir, configurando el indicador PSH en el encabezado del paquete TCP). SCTP, por otro lado, permite que la transmisión sin retraso se configure como predeterminada para una asociación, eliminando cualquier retraso no deseado, pero al costo de una mayor sobrecarga de transferencia. ^[5]
• El alcance limitado ^{[ vago ]} de los sockets TCP complica la tarea de proporcionar capacidad de transferencia de datos de alta disponibilidad utilizando hosts multihomed.
• TCP es relativamente vulnerable a ataques de denegación de servicio, como los ataques SYN .

La adopción se ha visto frenada por la falta de concienciación, la falta de implementaciones (particularmente en Microsoft Windows), la falta de soporte de aplicaciones y la falta de soporte de red. ^[6]

El SCTP se ha adoptado en el ámbito de la telefonía móvil como protocolo de transporte para varias interfaces de red centrales . ^[7]

SCTP proporciona rutas redundantes para aumentar la confiabilidad.

Cada punto final SCTP debe verificar la accesibilidad de las direcciones primarias y redundantes del punto final remoto mediante un latido . Cada punto final SCTP debe reconocer los latidos que recibe del punto final remoto.

Cuando SCTP envía un mensaje a una dirección remota, la interfaz de origen solo será decidida por la tabla de enrutamiento del host (y no por SCTP).

En el multihoming asimétrico, uno de los dos puntos finales no admite el multihoming.

En el host múltiple local y el host único remoto, si no se puede acceder a la dirección principal remota, la asociación SCTP falla incluso si es posible una ruta alternativa.

Un paquete SCTP consta de dos secciones básicas:

1. El encabezado común , que ocupa los primeros 12 bytes y está resaltado en azul.
2. Los fragmentos de datos , que ocupan la parte restante del paquete. El primer fragmento está resaltado en verde y el último de los N fragmentos (fragmento N) está resaltado en rojo.

Cada fragmento comienza con un identificador de tipo de un byte, con 15 tipos de fragmento definidos por RFC  9260 y al menos 5 más definidos por RFC adicionales. ^{[nota 2]} Ocho bits de bandera, un campo de longitud de dos bytes y los datos componen el resto del fragmento. Si el fragmento no forma un múltiplo de 4 bytes (es decir, la longitud no es un múltiplo de 4), entonces se rellena con ceros, que no se incluyen en la longitud del fragmento. El campo de longitud de dos bytes limita cada fragmento a una longitud de 65.535 bytes (incluidos los campos de tipo, banderas y longitud).

Aunque el cifrado no era parte del diseño original de SCTP, SCTP fue diseñado con características para mejorar la seguridad, como el protocolo de enlace de 4 vías (en comparación con el protocolo de enlace de 3 vías de TCP ) para proteger contra ataques de inundación SYN y "cookies" grandes para verificación de asociación y autenticidad.

La confiabilidad también fue una parte clave del diseño de seguridad de SCTP. El multihoming permite que una asociación permanezca abierta incluso cuando algunas rutas e interfaces están inactivas. Esto es de particular importancia para SIGTRAN , ya que transmite SS7 a través de una red IP mediante SCTP y requiere una gran resiliencia durante las interrupciones del enlace para mantener el servicio de telecomunicaciones incluso cuando se soportan anomalías en la red.

SCTP es a veces un buen candidato para la toma de huellas digitales . Algunos sistemas operativos incluyen la compatibilidad con SCTP habilitada y, como no es tan conocido como TCP o UDP, a veces se lo pasa por alto en las configuraciones de detección de intrusiones y firewall, lo que a menudo permite el sondeo del tráfico.

La implementación de referencia de SCTP se ejecuta en FreeBSD, Mac OS X, Microsoft Windows y Linux. ^[8]

Los siguientes sistemas operativos implementan SCTP:

• AIX versión 5 y posteriores
• NetBSD ^[9] desde 8.0 ^[10]
• Cisco IOS 12 y superior
• DragonFly BSD desde la versión 1.4, sin embargo el soporte está en desuso en la versión 4.2 ^[11]
• FreeBSD , versión 7 y superiores, contiene la implementación de SCTP de referencia ^[12]
• HP-UX , 11i v2 y superiores ^[13]
• Ilumos
• Kernel de Linux 2.4 y superior
• Sistema operativo en tiempo real QNX Neutrino, ^[14] 6.3.0 a 6.3.2, obsoleto desde 6.4.0 ^[15]
• Tru64 con el paquete complementario SCTP de Compaq
• Sun Solaris 10 y superiores ^[16]
• Versiones de VxWorks 6.2.x a 6.4.x, y 6.7 y posteriores

Controladores de terceros:

• Microsoft Windows :
  • El controlador del kernel SctpDrv es un puerto de la pila BSD SCTP para Windows (abandonado después de 2012) ^[17]
• Sistema operativo Mac :
  • Extensión de núcleo de red SCTP para Mac OS X ^[18]

Biblioteca de espacio de usuario :

• Pila de espacio de usuario SCTP portátil ^[19]
• La biblioteca SCTP ^[20]
  • Puerto de Windows XP ^[21]
• Oracle Java SE 7
• Erlang/OTP

Las siguientes aplicaciones implementan SCTP:

• WebRTC
• Flujo de red

En ausencia de soporte nativo de SCTP en los sistemas operativos, es posible tunelizar SCTP sobre UDP, ^[22] así como mapear llamadas API TCP a llamadas SCTP para que las aplicaciones existentes puedan usar SCTP sin modificaciones. ^[23]

•  Protocolo de transmisión de control de flujo RFC 9260
• Protocolo de transmisión de control de flujo RFC  8540: erratas y problemas en el RFC 4960 (obsoleto por el RFC 9260)
• RFC  7829 SCTP-PF: Un algoritmo de conmutación por error rápida para el protocolo de transmisión de control de flujo
• RFC  7765 TCP y Protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP) Reinicio de RTO
• RFC  7496 Políticas adicionales para la extensión del protocolo de transmisión de control de flujo parcialmente confiable
• RFC  7053 SACK-IMMEDIATELY Extensión para el protocolo de transmisión de control de flujo (obsoleto por RFC 9260)
• RFC  6951 Encapsulación UDP de paquetes del Protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP) para comunicación de host final a host final
• RFC  6525 Reconfiguración de flujo del protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP)
• RFC  6458 Extensiones de API de sockets para el protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP)
• RFC  6096 Registro de indicadores de fragmentos del protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP) (obsoleto por RFC 9260)
• RFC  5062: Ataques de seguridad detectados contra el protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP) y contramedidas actuales
• RFC  5061 Reconfiguración dinámica de direcciones del protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP)
•  Adaptación de la colocación directa de datos (DDP) del protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP) RFC 5043
• Protocolo de transmisión de control de flujo RFC  4960 (obsoleto por el RFC 9260)
• RFC  4895 Fragmentos autenticados para el protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP)
• RFC  4820 Fragmento de relleno y parámetro para el protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP)
• Especificación del protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP) RFC  4460: erratas y problemas (obsoleto por la RFC 9260)
• Base de información de gestión (MIB)  del protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP) RFC 3873
•  Extensión de confiabilidad parcial del protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP) RFC 3758
• RFC  3554 sobre el uso del protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP) con IPsec
• RFC  3436 Seguridad de la capa de transporte sobre el protocolo de transmisión de control de flujo
•  Cambio de la suma de comprobación del protocolo de transmisión de control de flujo (SCTP) del RFC 3309 (obsoleto por el RFC 4960)
• RFC  3286 Introducción al protocolo de transmisión de control de flujo
•  Declaración de aplicabilidad del protocolo de transmisión de control de flujo RFC 3257
• Protocolo de transmisión de control de flujo RFC  2960 (actualizado por RFC 3309 y obsoleto por RFC 4960)

• Capa de transporte § Comparación de protocolos de capa de transporte
• Protocolo de inicio de sesión (SIP): puede iniciar múltiples transmisiones a través de SCTP, TCP o UDP
• TCP multiruta : permite que una conexión TCP utilice múltiples rutas para maximizar el uso de recursos y aumentar la redundancia
• Happy Eyeballs : originalmente diseñado para la selección eficiente de IPv4 o IPv6 para una conexión; ^[24] también podría adaptarse para seleccionar entre diferentes protocolos de transporte como TCP y SCTP ^[25]

• sigtran (archivado)
• "Grupo de trabajo sobre transporte de señalización (sigtran)".
• "Grupo de Trabajo del Área de Transporte (tsvwg)".
• "Proyecto OpenSS7".
• Grupo de trabajo SCTP para Linux
• "La página SCTP de Michael Tüxen".
• "La página SCTP de Lode Coene".
• "Página del proyecto SCTP de Thomas Dreibholz".