一种恢复流控制传输协议偶联中协议消息传输的方法

摘要

本发明公开了一种恢复流控制传输协议偶联中协议消息传输的方法，该方法包括以下步骤：A.发生故障端设备的上层协议将自身的备用部分倒换为主用部分，并断开自身的上层业务环境；B.发生故障端设备根据当前主用部分上的偶联信息，向对端SCTP端点发送偶联请求，并与对端设备重建两端设备对应的两个SCTP端点之间的偶联；C.对端设备的SCTP端点向该对端上层协议发送重启动请求，通过重启动恢复发生故障端设备和对端设备的上层业务环境。该方法能够在一端设备发生故障的情况下，迅速恢复连接，重建偶联以及上层传输业务环境，避免一端故障后，其对端不知道而仍然认为两端之间的偶联正常，而导致大量协议消息的丢失。

说明书

技术领域

本发明涉及网间网协议(IP)网络传输领域，尤其涉及一种在使用流控制传输协议(Stream Control Transmission Protocol，STCP)的IP网络中恢复STCP偶联中协议消息传输的方法。

背景技术

为了满足在IP网络上传输信令协议的需要，工程任务组(IETF)制定了信令传输协议(SIGTRAN)集用于传统电路交换信令协议在IP网络上的传输。在IETF的信令传输标准中，SCTP所处的位置如图1所示，它位于上层协议与IP协议之间。其中，流控制传输协议(SCTP)是一个用于IP网络的通用信令传输协议，它提供的是面向连接的、可靠的消息包传输服务，能保证消息的可靠、有序传输；上层协议(UP)是指使用SCTP协议传输数据的上层用户；IP指的是TCP/IP协议簇内的标准IP协议。

由于SCTP具有TCP无法比拟的优点，而被广泛地应用于信令传输领域中，其上层协议主要有SIGTRAN、H248、BICC等协议。

在SCTP层中，存在SCTP端点，该端点是SCTP报文的逻辑收发者，对于SCTP报文对应的SCTP端点来说，一个SCTP端点是一套SCTP报文可以传送到的地址和一套SCTP报文可以从中接收的地址的结合，每个SCTP端点由唯一一个端口号和一组IP地址组成。当前，IP网中采用SCTP偶联进行协议消息的传输，所谓SCTP偶联就是建立在两个SCTP端点之间的连接，该连接中包括连接上的两个SCTP端点和SCTP协议状态信息，其中，SCTP协议状态信息包括传输序列号(TSN)和流列序列号(SSN)，一个SCTP偶联通过偶联中的SCTP端点的传输地址唯一标识，两个SCTP端点之间在任何时刻置存在一条连接，通过这条连接，SCTP端点收发SCTP报文。在SCTP层，将接收连接的一端定义为服务器(SERVER)端，相应的发起连接的一端定义为客户(CLIENT)端，同时，也将接收连接的上层协议定义为客户端，将发起连接的上层协议定义为服务器端，通过此种定义方式，避免两端同时发起连接。

电信网络中对协议消息的传输要求有高可靠性，为避免出现单点故障，电信设备必须具备高可靠性。设备的可靠性可通过网络级备份和设备级备份实现。其中，设备级备份采用设备内备份的方式，具有备份功能的设备内分为主用和备用两部分，当主用出现故障时，备用部分会立即倒换成为新的主用，使设备能够在最短的时间内恢复。然而，在使用SCTP偶联传输协议消息时，要做到完全的备份，非常困难，因为：

1.SCTP是传输层协议，其业务是传输数据，数据流量很大；

2.SCTP偶联内的TSN和SSN等短时间内变化很快。

因此，当电信设备内主用部分发生故障，SCTP偶联断开时，如何使SCTP偶联两端迅速重建，以及如何使上层协议的业务环境迅速恢复，就成为当前需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种恢复SCTP偶联中协议消息传输的方法，以提高上层协议消息传输的可靠性。

为达到上述目的，实现本发明需要以下步骤：

A、发生故障端设备的上层协议将自身的备用部分倒换为主用部分，并断开自身的上层业务环境；

B、发生故障端设备根据当前主用部分上的偶联信息，向对端SCTP端点发送偶联请求，并与对端设备重建两端设备对应的两个SCTP端点之间的偶联；

C、对端设备的SCTP端点向该对端上层协议发送重启动请求，通过重启动恢复发生故障端设备和对端设备的上层业务环境。

其中，步骤B中所述发生故障端设备根据当前主用部分上的偶联信息，向对端SCTP端点发送偶联请求包括：

发生故障端设备的上层协议向发生故障端的SCTP端点发送偶联请求和含有备份IP地址和端口号的偶联信息，发生故障端的SCTP端点根据该偶联信息通过SCTP层向对端SCTP端点发送偶联请求。

其中，步骤B中所述重建两端设备对应的两个SCTP端点之间的偶联包括：

B1、发生故障端的SCTP端点根据备份的偶联信息，向对端的SCTP端点发送初始化信息；

B2、对端的SCTP端点收到初始化信息后完成初始化，然后向发生故障端的SCTP端点返回初始化确认信息；

B3、发生故障端的SCTP端点收到确认信息后，再根据偶联信息向对端的SCTP端点发送包含端点初始信息和加密信息的数据块(COOKIE)，对端的SCTP端点根据该数据块中的内容与发生故障端的SCTP端点建立偶联；

B4、对端的SCTP端点向发生故障端的SCTP端点返回COOKIE确认信息，发生故障端的SCTP端点收到后向本端上层协议发送端点状态改变指示。

其中，在步骤A中，所述断开自身的上层业务环境包括：

发生故障端设备的上层协议为SIGTRAN协议时，该协议自动构造收到偶联断开指示(SCTP CDI)原语，并将应用服务器过程(ASP)置为宕机(DOWN)状态。

其中，发生故障端设备的上层协议为SIGTRAN协议时，步骤C进一步包括：

C1、对端设备的SCTP端点向对端上层协议发送重启动原语，对端设备的上层协议收到该原语，即将其ASP置为DOWN状态。

C2、SCTP上层协议中的ASP侧向SG侧发送ASP启用(UP)消息；

C3、SCTP上层协议中的SG侧收到ASP UP消息，将ASP置于UP状态，并向上层协议的ASP侧返回ASP UP确认消息；

C4、SCTP上层协议中的ASP侧向SG侧发送ASP激活(ASP ACTIVE)消息；

C5、SCTP上层协议中的SG侧收到ASP ACTIVE消息，将SG侧的ASP激活，并向ASP侧的上层协议返回ASP ACTIVE确认消息；

C6、ASP侧收到该ASP ACTIVE确认消息，将ASP激活。

可见，本发明所提供的恢复SCTP偶联中协议消息传输的方法，在SCTP偶联一端设备发生故障导致偶联断开时，该故障端为上层协议自动构造一条偶联断开指示原语，断开上层业务环境，以切断协议消息的传输，避免协议消息丢失；发生故障设备通过备份机制将其备用部分倒换为主用部分，利用当前主用部分，通过握手过程重建SCTP端点之间的偶联，偶联重建后，上层协议利用重启动机制恢复上层业务环境，重新传输协议消息。该方法对协议消息传输的高可靠性有良好的保障作用，实现起来简单、高效。

附图说明

图1为SCTP协议在信令传输(SIGTRAN)标准中的位置示意图。

图2为SG侧设备发生故障时，通过偶联重启动恢复上层业务环境的流程图。

图3为SCTP层重建偶联过程的时序图。

图4为恢复上层业务环境的时序图。

具体实施方式

本发明中，上层协议通过SCTP偶联在SCTP层传输信令消息，上层业务环境主动建立的一端被定义为ASP侧，被动建立业务环境的一端被定义为SG侧。两侧设备的备用部分上保存与主用部分一致的信息。这里的ASP侧和SG侧是针对上层协议而言的概念，只有ASP侧是主动的，能发起ASPUP/ASP ACTIVE等建立上层UP业务环境的消息。当其中任意一侧的设备发生故障，偶联断开时，先断开上层业务环境，以避免协议消息丢失；然后，通过备份机制，将上层协议中设备的备用部分倒换为主用部分，利用当前主用部分，通过握手重建SCTP端点间的偶联；偶联重建后，通过业务环境建立过程，将处于宕机(DOWN)状态的ASP置为激活(ACTIVE)状态，以恢复断开的上层业务环境，重新通过SCTP偶联传递协议消息。

下面结合附图，以上层协议SIGTRAN协议栈中的用户适配协议(UA，User Adaptation)为例，详细说明如何利用SCTP重启动进行上层业务环境的恢复。

在设备正常运行时，ASP侧和SG侧的主用部分将其上的信息变化实时反映并保存到备用部分上，以保证主用部分与备用部分上的信息一致。参见图2所示，以SG侧设备的主用部分发生故障时为例，SCTP偶联重启动实现上层协议快速倒换的过程包括以下步骤：

步骤201：SG侧设备的备用部分启动，SG侧上层协议将启动的备用部分倒换成为主用部分，并自动构造收到偶联断开指示原语(SCTP CDI)，将SG侧当前主用部分上的ASP的状态置为DOWN，以断开上层业务环境，避免协议消息丢失。此时，偶联的逻辑连接被断开，但是物理连接仍然存在。

步骤202：SG侧设备的上层协议向SCTP层中的SG侧SCTP端点发送偶联请求，偶联请求使用SG侧当前设备主用部分上的偶联信息，包括IP地址和端口号。其中，所述的发送包括：通过所述的IP地址和端口号找到对端SCTP端点，通过SCTP层中仍然存在的物理连接将偶联请求发送到对端SCTP端点。

步骤203：SCTP层中的SG侧SCTP端点与ASP侧SCTP端点通过四步握手过程重建偶联，参见图3所示，四步握手的具体过程包括：

a、SG侧SCTP端点根据偶联信息中的IP地址和端口号，向ASP侧SCTP端点发送初始化(INT)信息；

b、ASP侧SCTP端点完成初始化，返回初始化确认(INT ACK)信息至SG侧SCTP端点；

c、SG侧SCTP端点根据偶联信息中的IP地址和端口号，发送含有端点初始信息和加密信息的数据块(COOKIE)至ASP侧SCTP端点，ASP侧SCTP端点根据该COOKIE重建SG侧与ASP侧之间的SCTP偶联；

d、ASP侧SCTP端点向SG侧SCTP端点返回COOKIE确认信息，SG侧SCTP端点向其上层用户发送端点状态改变指示。

步骤204：握手成功后，ASP侧SCTP端点向上层协议报告重启动原语，上层协议重新建立ASP侧和SG侧上层业务环境，参见图4所示，上层业务环境的具体重建过程包括以下步骤：

e、ASP侧上层协议收到来在ASP侧的重启动原语，将ASP侧的ASP状态置为DOWN；

f、ASP侧上层协议向SG侧上层协议发送ASP启用(ASP UP)信息；

g、SG侧上处于DOWN状态的ASP接收该信息，其工作状态被改变为UP，然后，向ASP侧上的ASP发送ASP UP确认(ASP UP ACK)信息；

h、ASP侧的ASP收到确认信息后，向SG侧的ASP发送ASP激活(ASPACTIVE)信息；

i、SG侧上的ASP收到ASP ACTIVE信息后，将其ASP的状态置于ACTIVE，并向对端上层协议发送ASP ACTIVE确认信息；

j、ASP侧上层协议收到该确认信息后，将其ASP状态置于ACTIVE。

其中，不论是在SG侧还是ASP侧发生故障，以上步骤f～j的不发生改变，均是ASP侧发出ASP UP以及ASP ACTIVE信息，其原因在于上层协议中，只有ASP侧才能发出ASP UP和ASP ACTIVE信息。

当ASP侧设备主用部分发生故障时，处理方法与上述方法类似：步骤201～步骤203中的ASP侧替换为SG侧，SG侧替换为ASP侧，在步骤204中的步骤e中，将ASP侧替换为SG侧。按照进行替换后的步骤执行即可实现通过偶联重启动实现上层业务的恢复。

可见，本发明中，实时在设备的备用部分上保存与主用部分一致的信息，当上层协议中的设备发生故障，导致SCTP偶联中断时，发生故障的设备将其备用部分倒换为主用部分，自动构造偶联断开原语，断开上层业务环境，以避免协议消息的丢失；然后，上层协议发起SCTP偶联请求，通过四步握手过程重建SCTP偶联，在重建偶联之后，通过上层协议的重启动机制恢复断开的业务环境，重新实现协议消息的传输。该方法实现起来简单、有效，能够很好的解决信令传输的可靠性问题。