Czasopismo | PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE | Rocznik 2023 - zeszyt 6

Nowe protokoły transportowe w sieciach IP: Analiza porównawcza wybranych mechanizmów w protokołach SCTP i QUIC

New transport protocols in IP networks: Comparative analysis of selected mechanisms in SCTP and QUIC protocols

10.15199/59.2023.6.1

JÓZEF WOŹNIAK

nr katalogowy: 146605
10.15199/59.2023.6.1

Streszczenie

Zestaw protokolarny TCP/IP opisuje podstawową koncepcję organizacji pracy Internetu. Z tej racji jest przedmiotem zainteresowania oraz stałych analiz zarówno operatorów, użytkowników, jak też badaczy zagadnień sieciowych, a wreszcie i projektantów, by reagować na pojawiające się nowe potrzeby. Działania takie, przynajmniej częściowo, są wymuszane zarówno przez wymagania nowych multimedialnych aplikacji - na najwyższym poziomie architektury sieciowej, jak też zupełnie nowe możliwości realizacji przekazów - związane z nowymi technologiami transmisyjnymi i technikami odbioru, pozwalającymi, przykładowo na zrównoleglenie przekazów, czy też bezstratne przełączanie pomiędzy kilkoma interfejsami. W artykule pokrótce zasygnalizowano oczekiwania i wymagania związane, w szczególności z nowymi „wielobiektowymi” aplikacjami, jak też ograniczenia wynikające z ogromnej bezwładności, obserwowanej po stronie infrastruktury transportowej sieci IP. Mając na uwadze wspomniane uwarunkowania dokonano charakterystyki wybranych protokołów transportowych typu end-to-end, poświęcając główną uwagę dwóm protokołom realizującym przekazy wielostrumieniowe, a mianowicie SCTP oraz QUIC. Zaprezentowano zarówno wykorzystywane w obu protokołach struktury danych, jak też porównano podstawowe procedury związane z ich pracą. Dokonano też zestawienia cech charakterystycznych obu protokołów, wskazując na zakres ich użyteczności oraz scenariusze użycia.

Abstract

The TCP/IP protocol set is the basic concept of organizing the work of the Internet. For this reason, it is the subject of interest and constant analysis by operators, users, network researchers and designers in order to respond to emerging new needs. Such actions, at least partially, are forced both by the requirements of new multimedia applications - at the highest level of network architecture, as well as completely new possibilities of transmitting messages - related to new transmission technologies and reception techniques, allowing, for example, for parallelization of messages and lossless switching(Handover) between several interfaces. The article briefly indicates the expectations and requirements related, in particular, to new “multi-object” applications, as well as the limitations resulting from the huge inertia observed on the side of the IP network transport infrastructure. Taking into account the above-mentioned conditions, the selected end-toend transport protocols were characterized, focusing mainly on two protocols implementing multi-stream transfers, namely SCTP and QUIC. The data structures used in both protocols are presented, as well as the basic procedures related to their work are compared. The characteristic features of both protocols are also compared, indicating the scope of their usefulness and use scenarios

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

1. https://en.wikipedia.org/wiki/DARPA 2. Internet Protocol. DARPA Internet Program Protocol Specification. RFC: 791, September 1981 (ed. Jon Postel) 3. J. Postel (ed): Transmission Control Protocol. DARPA Internet Program Protocol Specification. RFC: 793 (Replaces: RFC 761), September 1981 4. M. Sportack: TCP/IP First-Step. Cisco Press. 1st ed. Dec 3, 2004 5. J. Postel(ed): User Datagram Protocol. RFC 768, August 1980 6. https://en.wikipedia.org/wiki/Transport_layer 7. G. Huston: A quick look at QUIC. The ISP Column - A monthly column on things Internet. March, 2019, https://www.potaroo. net/ispcol/2019-03/quic.pdf 8. Arun Joseph, Tianxiang Li, Zihao He, Yong Cui, Lixia Zhang: A Comparison between SCTP and QUIC. QUIC working group. Internet-Draft Intended status: Informational, September 2018 9. J. Iyengar, M. Thomson (eds.): QUIC: A UDP-Based Multiplexed and Secure Transport. RFC 9000, May 2021 10. M. Kühlewind, B. Trammell: Manageability of the QUIC Transport Protocol. RFC 9312, September 2022 11. R. Stewart, Q. Xie, K. Morneault, C. Sharp, H. Schwarzbauer, T. Taylor, I. Rytina, M. Kalla, L. Zhang, V. Paxson: Stream Control Transmission Protocol. RFC 2960, October 2000 12. R. Stewart (Ed.): Stream Control Transmission Protocol. RFC 4960, September 2007 13. R. Stewart, M. Tüxen, K. Nielsen: Stream Control Transmission Protocol. RFC 9260, June 2022 14. A. Ford, C. Raiciu, M. Handley, O. Bonaventure: - TCP Extensions for Multipath Operation with Multiple Addresses. RFC 6824, January 2013 15. A. Ford, C. Raiciu, M. Handley, O. Bonaventure, C. Paasch: TCP Extensions for Multipath Operation with Multiple Addresses. RFC 8684, March.2020 16. J. Iyengar, M. Thomson: QUIC: A UDP-Based Multiplexed and Secure Transport. draft-ietf-quic-transport-08. December 2017 17. Ł. Budzisz: Stream Control Transmission Protocol (SCTP), a proposal for seamless handover management at the transport layer in heterogeneous wireless networks. Universitat Politecnica de Catalunya ` Department of Signal Theory and Communication Radio Communication Group. Ph.D. Dissertation, Barcelona, 2009 18. Q. De Coninck, O. Bonaventure. 2021. Multipath Extensions for QUIC (MP-QUIC). Internet-Draft draft-deconinck-quic-multipath-07. Internet Engineering Task Force. https://datatracker.ietf.org/doc/ html/draft-deconinck-quic-multipath-07 Work in Progress 19. Q. De Coninck: The packet number space debate in multipath QUIC. ACM SIGCOMM Computer Communication Review, Volume 52, Issue 3, July 2022, pp 2–9 https://doi.org/10.1145 20. H. Krawczyk, M. Bellare, R. Canetti: HMAC: Keyed-Hashing for Message Authentication. - RFC2104, February 1997 21. E. Barker, Q. Dang, S. Frankel, K. Scarfone, P. Wouters: Guide to IPsec VPNs. NIST Special Publication 800-77 Revision 1. June 2020 22. E. Rescorla. The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.3 – draft-ietf-tls-tls13- 18. https://tools.ietf.org/html/draft-ietf- -tls-tls13-18, October 2016 23. A. Jungmaier, E. Rescorla and M. Tuexen, ”Transport Layer Security over Stream Control Transmission Protocol”, RFC 3436, December 2002 24. A. Hohendorf, E. Rathgeb, M. Tüxen: Secure End-to-End Transport over SCTP. Computer Science, June 2006 25. S. Lindskog, A. Brunström: An End-to-End Security Solution for SCTP. Third International Conference on Availability, Reliability and Security. March 2008 26. S. Lindskog, A. Brunström: Secure Socket SCTP: A Multi-layer End-to-End Security Solution. Computer Science. 2008 27. M. Tuexen, R. Seggelmann, E. Rescorla: Datagram Transport Layer Security (DTLS) for Stream Control Transmission Protocol (SCTP). RFC 6083, January 2011 28. M. Westerlund, J. Preuss Mattsson, C. Porfiri: Datagram Transport Layer Security (DTLS) over Stream Control Transmission Protocol (SCTP). draft-ietf-tsvwg-dtls-over-sctp-bis-07. October 2023 29. M. Tuexen, R. Stewart, P. Lei, P, E. Rescorla, "Authenticated Chunks for the Stream Control Transmission Protocol (SCTP)", RFC 4895, August 2007 30. https://venturebeat.com/business/google-plans-to-propose-its-quic-network-protocol-which-delivers-http-over-udp-as-aninternet-standard 31. E. Sy, C. Burkert, H. Federrath, M. Fischer A QUIC Look at Web Tracking. Proceedings on Privacy Enhancing Technologies ; 2019 (3):255–266 32. A. Ghedini: Even faster connection establishment with QUIC 0-RTT resumption. 20.11.2019. https://blog.cloudflare.com/ even-faster-connection-establishment-with-quic-0-rtt-resumption 33. M. Atiquzzaman, W. Ivancic: Evaluation of SCTP multistreaming over wireless/satellite links. Proceedings. 12th International Conference on Computer Communications and Networks. Dallas, TX. October 2020-22, 2003]). 34. G. Huston: A look at QUIC use. Jul 2022, https://blog.apnic. net/2022/07/11/a-look-at-quic-use/ 35. W. Stevens: TCP Slow Start, Congestion Avoidance, Fast Retransmit, and Fast Recovery Algorithms. RFC2001. January 1997 36. M. Allman, V. Paxson, W. Stevens: TCP Congestion Control. RFC 2581, April 1999 37. J. Iyengar, I. Swett (eds.): QUIC Loss Detection and Congestion Control. Internet Engineering Task Force (IETF). RFC: 9002, May 2021 38. S. Floyd, T. Henderson: The NewReno Modification to TCP’s Fast Recovery Algorithm. RFC2582, April 1999 39. M. Allman, V. Paxson, E. Blanton, "TCP Congestion Control", RFC5681, September 2009 40. T. Henderson, S. Floyd, A. Gurtov, A, Y. Nishida: The NewReno Modification to TCP’s Fast Recovery Algorithm. RFC 6582, April 2012 41. M. Hoeft, J. Woźniak: Evaluation of Connectivity Gaps Impact on TCP Transmissions in Maritime Communications. Computer Networks. Springer International Publishing, 2017, p.91-105 (eds.: P. Gaj, A. Kwiecień, M.Sawicki) 42. 5G: NG-RAN - NG signalling transport. (3GPP TS 38.412 version 15.0.0 Release 15). ETSI TS 138 412 V15.0.0. 2018-07 43. System architecture for the 5G System (5GS). Technical Specification Group Services and System Aspects. 3rd Generation Partnership Project. Stage 23GPP TS 23.501 V18.3.0 (2023-09) (Release 18) 44. M. Tuexen, R. Stewart: UDP Encapsulation of Stream Control Transmission Protocol (SCTP) Packets for End-Host to End-Host Communication. RFC 6951, May 2013 45. J. Woźniak, K. Nowicki: The Need for New Transport Protocols on the Internet. AUTOMATYKA, ELEKTRYKA, ZAKŁÓCENIA. Vol. 14, nr 3 (53) 2023 46. Usage statistics of QUIC for websites. https://w3techs.com/ technologies/details/ce-quic (October 2023) 47. https://w3techs.com/technologies/overview/site_element 48. Specifications of the Signalling System No 7. ITU-T Recommendation Q.700. 03/1993 49. V. Fajardo, J. Arkko, J. Loughney, G. Zorn: Diameter Base Protocol . RFC 6733, October 2012 50. J. Woźniak (ed.): Tendencje w rozwoju polskiej i światowej telekomunikacji i teleinformatyki. Warszawa, Wyd. WAT 2020 51. System architecture for the 5G System (5GS). Technical Specification Group Services and System Aspects. Stage 2 3GPP TS 23.501 V18.3.0 (2023-09) (Release 18) 52. Procedures for the 5G System (5GS). 3GPP TS 23.502 version 16.7.0 Release 16), ETSI TS 123 502 V16.7.0 (2021-01).

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-6 , nr katalogowy 146605 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE- e-zeszyt (pdf) 2023-6 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	52.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

300.00 zł

PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - papierowa prenumerata roczna	348.00 zł brutto 322.22 zł netto 25.78 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - pakowanie i wysyłka	21.00 zł brutto 17.07 zł netto 3.93 zł VAT (stawka VAT 23%)

369.00 zł

PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	450.00 zł brutto 416.67 zł netto 33.33 zł VAT (stawka VAT 8%)

450.00 zł

Zeszyt

2023-6

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma