小基站SCTP 部分?jǐn)噫溤蚍治?/h1>
2020-05-20 06:39:30繆洪兵
數(shù)字通信世界 2020年4期
繆洪兵
（南京熊貓通信科技有限公司，南京 210000）
1 小基站SCTP 部分?jǐn)噫?/h2>
隨著5G 時(shí)代的來(lái)臨及4G 時(shí)代的成熟發(fā)展，基于4G 或5G小基站的使用越來(lái)越廣泛，由于小基站控制面?zhèn)鬏斒腔赟CTP協(xié)議的，SCTP 在實(shí)際使用過(guò)程中在正常連接一段時(shí)間后可能會(huì)出現(xiàn)各種原因的斷鏈，SCTP 一旦斷鏈很可能在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)正常，無(wú)疑會(huì)影響用戶體驗(yàn)，怎樣盡可能減少SCTP斷鏈的發(fā)生，進(jìn)而提升小基站性能和改善用戶體驗(yàn)無(wú)疑是一項(xiàng)值得研究和推進(jìn)的重要工作。
2 部分?jǐn)噫溤蚍治黾皯?yīng)對(duì)
SCTP 為流控制傳輸協(xié)議（Stream Control Transmission Protocol），在RFC4960中被定義，該協(xié)議通常在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（3G，4G，5G 等）中被廣泛使用，用于基站與核心網(wǎng)間控制面的通信傳輸。是IP 層之上的傳輸層協(xié)議，與TCP，UDP 同等層級(jí)，SCTP 是提供基于相關(guān)不可靠傳輸業(yè)務(wù)的一種面向連接的可靠的數(shù)據(jù)報(bào)流傳輸協(xié)議，它可以在收發(fā)兩端之間提供有序的和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。我們也可將其看做一種改進(jìn)型的TCP 協(xié)議，但比TCP 更適合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，比如該協(xié)議比TCP 要多一種握手（handshake）確認(rèn)機(jī)制（TCP 3次，SCTP 4次），并且SCTP 采取了更合適的擁塞控制處理（支持多流multi-stream）、更佳的實(shí)時(shí)性等諸多優(yōu)異之處，因此被選擇為移動(dòng)通信中控制面的傳輸協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的位置如圖1所示。
圖1 SCTP在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信層中的位置
盡管SCTP 優(yōu)點(diǎn)如此之多，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，SCTP 在正常建立連接一段時(shí)間后仍有時(shí)會(huì)斷鏈（本文不討論通信雙方剛開(kāi)始就無(wú)法建立SCTP 鏈路的情況），通常會(huì)表現(xiàn)為最終用戶的移動(dòng)終端在某一段時(shí)間內(nèi)無(wú)法接入網(wǎng)路，并使得相關(guān)業(yè)務(wù)無(wú)法進(jìn)行。本人根據(jù)基站側(cè)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出部分可能原因并給出可能的因應(yīng)方法如下：
（1）網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)和抖動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)和抖動(dòng)也可能會(huì)引起SCTP 斷鏈，可用最常用的ping 包加以鑒別，網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)和抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)丟包，同一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下若丟包率較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)較高，則會(huì)引起SCTP 斷鏈。若發(fā)生這種情況，應(yīng)對(duì)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)加以優(yōu)化，盡量減少這方面問(wèn)題得發(fā)生。
（2）設(shè)備硬件地址是否合法，設(shè)備內(nèi)硬件地址是否存在沖突。設(shè)備的硬件地址（或者叫物理地址，通常為MAC）首先應(yīng)檢查是否為被合法分配的地址，若是非法地址則不能保證通信的正常，有可能和公網(wǎng)上的其他設(shè)備相沖突，在硬件地址合法的前提下，還應(yīng)檢查設(shè)備內(nèi)是否有多個(gè)硬件地址，這些地址內(nèi)部是否有沖突。一旦出現(xiàn)設(shè)備內(nèi)或與公網(wǎng)上其他設(shè)備的MAC 地址沖突，這會(huì)引起圖1數(shù)據(jù)鏈路層通信的問(wèn)題，進(jìn)而會(huì)引起承載其上的各層通信包括SCTP 的通信異常，并可能會(huì)影響SCTP 的斷鏈。這種情況下應(yīng)及時(shí)重新調(diào)整分配設(shè)備的MAC 地址，保證該地址的惟一性及合法性，則這方面的沖突導(dǎo)致的SCTP 斷鏈將不會(huì)再發(fā)生。
（3）與安全網(wǎng)關(guān)的通信問(wèn)題。安全網(wǎng)關(guān)側(cè)出問(wèn)題或與安全網(wǎng)關(guān)的交互也可能會(huì)導(dǎo)致SCTP 斷鏈，由圖1可看出移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中在IP 層與SCTP 層之間還有一個(gè)IPSEC 層，由于在Internet上，如果不做相關(guān)處理則所有的信息傳輸是不安全的，業(yè)界通常在小基站與核心網(wǎng)（或相關(guān)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)）之間加了一個(gè)安全網(wǎng)關(guān)對(duì)IP 層級(jí)通信進(jìn)行加密（security）處理，在工程調(diào)測(cè)中一般要注意小基站與安全網(wǎng)關(guān)的相關(guān)參數(shù)配置是否一致，舉例：比如兩端配置文件（ipsec.conf）中的reauth 和rekey 是否都為”yes”或都為”no”?如果不能看到安全網(wǎng)關(guān)的配置，其實(shí)在IPSEC 的相關(guān)LOG中一般情況下也可判斷配置上是否有異常。如果配置不一致，上例則會(huì)引起應(yīng)進(jìn)行身份驗(yàn)證（reauthenticate the peer）但沒(méi)進(jìn)行身份驗(yàn)證，從而導(dǎo)致安全網(wǎng)關(guān)分配給小基站的虛IP 地址（virtual IP address）失效，并從而會(huì)導(dǎo)致籍之建立的SCTP 連接必然斷鏈。
圖2 安全網(wǎng)關(guān)與IPSEC
另外，由于通信的復(fù)雜性，安全網(wǎng)關(guān)本身也可能存在一定概率的故障，如果可判斷多臺(tái)小基站同時(shí)斷鏈，或相關(guān)友商的設(shè)備也同時(shí)斷鏈，則可斷定安全網(wǎng)關(guān)側(cè)出問(wèn)題了。這種情況下可向運(yùn)營(yíng)商或安全網(wǎng)關(guān)廠商及時(shí)反饋并盡快加以解決。
（1）SCTP 通信兩端的配置問(wèn)題。SCTP 通信兩端的相關(guān)配置也可能導(dǎo)致正常通信一段時(shí)間后會(huì)斷鏈，典型的有MTU（最大傳輸單元Maximum Transmission Unit）設(shè)置過(guò)小或過(guò)大都可能導(dǎo)致SCTP 鏈路異常，這時(shí)重新將MTU 調(diào)整至合適的值即可。
（2）其他可能原因。其他相關(guān)原因也可能導(dǎo)致SCTP 斷鏈，設(shè)備本身或通信對(duì)端的軟件BUG 也可能導(dǎo)致SCTP 斷鏈，這種SCTP 斷鏈并不是SCTP 或SCTP 關(guān)聯(lián)協(xié)議層通信原因造成的，這種情況下區(qū)分排查清楚即可。另外，圖1中承載SCTP 的各層如物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)路層，IPSec 層以及SCTP 層本身若出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題也很可能會(huì)導(dǎo)致SCTP 斷鏈，在具體通信工程問(wèn)題中，相關(guān)的問(wèn)題還得具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析，結(jié)合相關(guān)的抓包工具和設(shè)備的相關(guān)LOG，按圖索驥并逐步縮小問(wèn)題范圍，總會(huì)找出問(wèn)題原因并加以解決。
3 結(jié)束語(yǔ)
導(dǎo)致SCTP 鏈路在正常運(yùn)行一段時(shí)間后再斷鏈的原因可能多種多樣，本文僅分析了部分可能的原原因并給出可能的解決辦法，以期拋磚引玉。
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2 部分?jǐn)噫溤蚍治黾皯?yīng)對(duì)
SCTP 為流控制傳輸協(xié)議（Stream Control Transmission Protocol），在RFC4960中被定義，該協(xié)議通常在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（3G，4G，5G 等）中被廣泛使用，用于基站與核心網(wǎng)間控制面的通信傳輸。是IP 層之上的傳輸層協(xié)議，與TCP，UDP 同等層級(jí)，SCTP 是提供基于相關(guān)不可靠傳輸業(yè)務(wù)的一種面向連接的可靠的數(shù)據(jù)報(bào)流傳輸協(xié)議，它可以在收發(fā)兩端之間提供有序的和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。我們也可將其看做一種改進(jìn)型的TCP 協(xié)議，但比TCP 更適合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，比如該協(xié)議比TCP 要多一種握手（handshake）確認(rèn)機(jī)制（TCP 3次，SCTP 4次），并且SCTP 采取了更合適的擁塞控制處理（支持多流multi-stream）、更佳的實(shí)時(shí)性等諸多優(yōu)異之處，因此被選擇為移動(dòng)通信中控制面的傳輸協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的位置如圖1所示。
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（3）與安全網(wǎng)關(guān)的通信問(wèn)題。安全網(wǎng)關(guān)側(cè)出問(wèn)題或與安全網(wǎng)關(guān)的交互也可能會(huì)導(dǎo)致SCTP 斷鏈，由圖1可看出移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中在IP 層與SCTP 層之間還有一個(gè)IPSEC 層，由于在Internet上，如果不做相關(guān)處理則所有的信息傳輸是不安全的，業(yè)界通常在小基站與核心網(wǎng)（或相關(guān)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)）之間加了一個(gè)安全網(wǎng)關(guān)對(duì)IP 層級(jí)通信進(jìn)行加密（security）處理，在工程調(diào)測(cè)中一般要注意小基站與安全網(wǎng)關(guān)的相關(guān)參數(shù)配置是否一致，舉例：比如兩端配置文件（ipsec.conf）中的reauth 和rekey 是否都為”yes”或都為”no”?如果不能看到安全網(wǎng)關(guān)的配置，其實(shí)在IPSEC 的相關(guān)LOG中一般情況下也可判斷配置上是否有異常。如果配置不一致，上例則會(huì)引起應(yīng)進(jìn)行身份驗(yàn)證（reauthenticate the peer）但沒(méi)進(jìn)行身份驗(yàn)證，從而導(dǎo)致安全網(wǎng)關(guān)分配給小基站的虛IP 地址（virtual IP address）失效，并從而會(huì)導(dǎo)致籍之建立的SCTP 連接必然斷鏈。
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另外，由于通信的復(fù)雜性，安全網(wǎng)關(guān)本身也可能存在一定概率的故障，如果可判斷多臺(tái)小基站同時(shí)斷鏈，或相關(guān)友商的設(shè)備也同時(shí)斷鏈，則可斷定安全網(wǎng)關(guān)側(cè)出問(wèn)題了。這種情況下可向運(yùn)營(yíng)商或安全網(wǎng)關(guān)廠商及時(shí)反饋并盡快加以解決。
（1）SCTP 通信兩端的配置問(wèn)題。SCTP 通信兩端的相關(guān)配置也可能導(dǎo)致正常通信一段時(shí)間后會(huì)斷鏈，典型的有MTU（最大傳輸單元Maximum Transmission Unit）設(shè)置過(guò)小或過(guò)大都可能導(dǎo)致SCTP 鏈路異常，這時(shí)重新將MTU 調(diào)整至合適的值即可。
（2）其他可能原因。其他相關(guān)原因也可能導(dǎo)致SCTP 斷鏈，設(shè)備本身或通信對(duì)端的軟件BUG 也可能導(dǎo)致SCTP 斷鏈，這種SCTP 斷鏈并不是SCTP 或SCTP 關(guān)聯(lián)協(xié)議層通信原因造成的，這種情況下區(qū)分排查清楚即可。另外，圖1中承載SCTP 的各層如物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)路層，IPSec 層以及SCTP 層本身若出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題也很可能會(huì)導(dǎo)致SCTP 斷鏈，在具體通信工程問(wèn)題中，相關(guān)的問(wèn)題還得具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析，結(jié)合相關(guān)的抓包工具和設(shè)備的相關(guān)LOG，按圖索驥并逐步縮小問(wèn)題范圍，總會(huì)找出問(wèn)題原因并加以解決。
3 結(jié)束語(yǔ)
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