SCTP - Bewertung, Erweiterung und Verbesserung des Protokolls für einen breiteren Einsatz

The Stream Control Transmission Protocol (SCTP), originally designed for the transport of signaling messages over IP based telephony signaling networks, is a general transport protocol with features suitable for a variety of applications that can benefit from multihoming, multiple streams, or one of SCTP’s numerous extensions. To date, SCTP has found its way into all kernel implementations of UNIX derivatives and a Windows prototype, but there are still flaws, which have to be identified and corrected. In this thesis, first, a suite of tools consisting of an SCTP simulation and testing environment is provided to lay the groundwork for further studies. Starting from comparing and analyzing kernel implementations, several aspects of the protocol that lead to undesirable behavior are examined. Congestion and flow control that are adopted from the Transmission Control Protocol (TCP), although using the same mechanisms, need a special treatment because of SCTP’s message orientation. The analysis of the SCTP specific characteristics with the help of the simulation will finally result in solutions that lead to a better performance. The deployment of SCTP will be another concern that can be improved by introducing a specific Network Address Translation (NAT) for SCTP.Das Stream Control Transmission Protocol (SCTP) wurde ursprünglich für den Transport von Signalisierungsnachrichten über IP basierte Netze konzipiert. Inzwischen hat es sich jedoch zu einem allgemeinen Transportprotokoll entwickelt, das einzigartige Eigenschaften besitzt. Daher ist es besonders für Anwendungen interessant, die von mehreren Netzwerkadressen pro Verbindung (Multihoming), mehreren unabhängigen Nachrichtenströmen oder einer der zahlreichen Protokollerweiterungen profitieren können. Mittlerweile hat SCTP in die Betriebssystemkerne aller UNIX-Derivate und eines Windows Prototyps Einzug gehalten, aber es gibt noch Mängel, deren Ursachen es zu entdecken und zu korrigieren gilt. In dieser Dissertation wird zunächst eine Reihe von Werkzeugen bereitgestellt, um die Grundlage für weitere Untersuchungen zu schaffen. Ausgehend von der Analyse und dem Vergleich von Implementierungen im Systemkern verschiedener Betriebssysteme werden einige Aspekte des Protokolls untersucht, die zu unerwünschtem Verhalten führen. Die Prinzipien der Überlast- und Flusskontrolle wurden vom stream-orientierten Transmission Control Protocol (TCP) übernommen und benutzen daher dieselben Mechanismen. SCTP als nachrichtenorientiertes Protokoll benötigt jedoch eine diesem Unterschied Rechnung tragende Implementierung der Algorithmen. Die Analyse von SCTP-spezifischen Charakteristika mithilfe der Simulation wird schließlich zu Lösungen führen und zu einer Verbesserung des Durchsatzes. Ein weiteres Anliegen dieser Arbeit ist die Verbreitung von SCTP. Sie kann durch die Einführung einer SCTP-spezifischen Methode zur Umsetzung von Netzwerkadressen (Network Address Translation (NAT)) verbessert werden