3.1 Tổng quan về SIGTRAN
Nhiệm vụ chính của giao thức SIGTRAN là dùng để truyền thông tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP. Đây là một giao thức truyền tải mới (transport protocol) được xây dựng để thay thế TCP (Transmission Control Protocol) trong việc truyền tín hiệu SS7. Lý do việc ra đời của SIGTRAN là do một số hạn chế sau của TCP:
- Các cơ chế truyền đảm bảo sự tin cậy:
TCP là giao thức cung cấp việc truyền dữ liệu tin cậy. Việc này được thực hiện thông qua cơ chế xác nhận (acknowledgments mechanism) và cơ chế tuần tự (sequencing mechanism). Một số ứng dụng cần sự truyền tin cậy nhưng không cần sự hỗ trợ của 2 cơ chế trên nên việc sử dụng TCP trong những trường hợp này sẽ gây ra trễ.
- Yêu cầu thời gian thực:
Với việc gây ra trễ không cần thiết do sử dụng các cơ chế trên đã làm cho TCP không thích hợp với các ứng dụng thời gian thực.
- Cơ chế socket của TCP:
Cơ chế này làm phức tạp việc cung cấp khả năng truyền tin cậy của multi-homed host.
TCP dễ bị sự cố với các tấn công từ chối dịch vụ (denial-of-service attack).
3.2 Mô hình chức năng
Mô hình chức năng của SIGTRAN bao gồm 3 thành phần được thể hiện trong hình sau:
Adaptation Protocol (xPA, xUA) Common Signaling Transport (SCTP) Standard Internet Protocol (IP) SIGTRAN
Hình 3.11: Mô hình chức năng của SIGTRAN
Theo thuật ngữ của Softswitch, mô hình này thể hiện chức năng chính của SIGTRAN là truyền bản tin báo hiệu số 7 giữa Signaling Gateway và Media Gateway Controller qua mạng IP.
Lưu ý: có nhiều giao thức thích ứng (Adaptation protocol) được định nghĩa nhưng tại 1 thời điểm chỉ có duy nhất 1 giao thức được sử dụng.
3.3 SCTP (Stream Control Transport Protocol)
SCTP là giao thức hướng kết nối ở cùng cấp với TCP có chức năng cung cấp việc truyền các bản tin một cách tin cậy giữa các người sử dụng SCTP ngang cấp.
Sequenced delivery within streams User data fragmentation Acknowledgement & congestion avoidance Chunk bundling Packet validation Path management Association startup & teardown SCTP user (M3UA, SUA, ...) Upper layers IP SCTP Adaptation protocol Hình 3.12: Chức năng của SCTP Trong đó:
• Association startup & teardown:
Association trong thuật ngữ SCTP được hiểu là một kết nối được thiết lập giữa 2 điểm cuối trước khi thực hiện việc truyền dữ liệu người dùng (do SCTP là giao thức hướng kết nối). Mỗi điểm cuối SCTP được xác định bởi 1 địa chỉ IP và số thứ tự cổng.
Chức năng này được kích hoạt để tạo ra một kết nối khi có yêu cầu từ người sử dụng SCTP.
• Sequenced delivery within streams:
Được sử dụng để xác định tại thời điểm khởi tạo tổng số dòng và số thứ tự dòng dữ liệu (data stream) của người dùng trên một kết nối. Mỗi dòng là một kênh logic một chiều.
• User data fragmentation:
Nhiệm vụ của chức năng này là phân đoạn và tập hợp bản tin người dùng .
• Acknowledgement & congestion avoidance:
Mỗi bản tin người dùng (đã được phân đoạn hay chưa) đều được SCTP gán một số thứ tự truyền TSN (Transmission sequence number). Nơi nhận sẽ xác nhận tất cả TSN nhận được kể cả khi số thứ nhận không liên tục.
• Chunk bundling:
Một gói SCTP bao gồm một header chung và một hay nhiều chunk. Các loại chunk bao gồm tải dữ liệu, khỏi tạo, kết thúc, …
• Packet validation:
Dùng để kiểm tra gói SCTP thông qua trường xác nhận và 32-bit checksum.
• Path management:
Dùng để chọn địa chỉ truyền đích cho mỗi gói SCTP truyền đi dựa trên lệnh của SCTP user và trạng thái của đích đến.
Cấu trúc của gói SCTP:
Header chung Chunk # 1 . . . . . . Chunk # n 32 bits
Source port number Destination port number Verification tag
Checksum 32 bits
Hình 3.14: Định dạng của header chung của gói SCTP
Với:
• Source/Destination port number: 16 bits này dùng để xác định cổng của người gói và người nhận SCTP.
• Verification tag: bên nhận gói này sẽ dùng trường này để kiểm tra sự hợp lệ của người gói.
• Checksum: 32 bits này dùng để chứa kết quả checksum của gói SCTP.
3.4 M2PA (Message Transfer Part 2 Peer-to-Peer Adaptation)
M2PA hỗ trợ việc truyền bản tin báo hiệu số 7 lớp MTP3 qua mạng IP. Signaling Gateway sử dụng giao thức thích ứng này đóng vai trò như một nút trong mạng SS7. M2PA có chức năng tương tự như MTP2.
3.5 M2UA (MTP2 User Adaptation)
M2UA cũng được sử dụng để truyền bản tin lớp MTP3 nhưng Signaling Gateway sử dụng nó không phải là một nút mạng SS7.
3.6 M3UA (MTP3 User Adaptation)
M3UA dùng để truyền bản tin của người dùng lớp MTP3 (như bản tin ISUP, SCCP). Lớp này cung cấp cho ISUP và SCCP các dịch vụ của MTP3 tại Signaling Gateway ở xa.
3.7 SUA (SCCP User Adaptation)
SUA định nghĩa giao thức truyền bản tin báo hiệu của người dùng lớp SCCP (TCAP, RANAP). SUA cung cấp cho TCAP các dịch vụ của lớp SCCP tài Signaling Gateway ở xa.