與SCTP最大MTU大小相關的資料包丟棄故障排除

簡介

本檔案介紹Cisco MME中的SCTP分段和區塊繫結機制，以及分段和繫結如何影響封包捨棄。

必要條件

需求

本文件沒有特定需求。

採用元件

本文中的資訊係根據以下軟體和硬體版本：

• QVPC-SI軟體版本21.28.m18

本文中的資訊是根據特定實驗室環境內的裝置所建立。文中使用到的所有裝置皆從已清除（預設）的組態來啟動。如果您的網路運作中，請確保您瞭解任何指令可能造成的影響。

背景資訊

串流控制傳輸通訊協定(SCTP)是一種可靠的傳輸通訊協定，可在無連線封包網路（例如IP）之上運作。  它可以將資料分段以符合發現的路徑MTU大小，並使用區塊繫結將多個使用者消息捆綁到單個SCTP資料包中。本文提供兩種方法來修正由於路徑MTU限制而發生的封包捨棄。

案例研究顯示了分段和捆綁機制以及演示資料包丟棄的方法，包括發生在Cisco MME外部的丟包，而不是由於SCTP最大MTU大小的配置。

根據RFC 4960（串流控制傳輸通訊協定）6.9（分段和重組）：

如果終端支援分段，如果要傳送的使用者消息的大小導致出站SCTP資料包大小超過當前MTU，則終端必須對使用者消息進行分段。

此外，可以將多個SCTP資料塊捆綁到一個出站SCTP資料包中。生成的IP資料包的總大小（包括SCTP資料包和IP報頭）必須小於或等於當前路徑MTU。在MME上，在正在處理這些封包的IP介面上設定路徑MTU。

分段

一個SCTP關聯中可以有多個流，每個流都由流識別符號(SI)標識。 串流序號(SSN)用於識別特定SCTP串流中每個片段的順序。多個會話可以使用同一個SCTP流。傳輸序號(TSN)標識整個SCTP關聯內每個片段的順序。

分段後，SCTP負載資料區塊在B和E欄位中指示該片段是開始片段、中間片段還是結束片段： 

0                   1                   2                   3
        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |   Type = 0    | Reserved|U|B|E|    Length                     |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |                              TSN                              |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |      Stream Identifier S      |   Stream Sequence Number n    |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |                  Payload Protocol Identifier                  |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       \                                                               \
       /                 User Data (seq n of Stream S)                 /
       \                                                               \
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

               B E                  Description
            ============================================================
            |  1 0 | First piece of a fragmented user message          |
            +----------------------------------------------------------+
            |  0 0 | Middle piece of a fragmented user message         |
            +----------------------------------------------------------+
            |  0 1 | Last piece of a fragmented user message           |
            +----------------------------------------------------------+
            |  1 1 | Unfragmented message                              |
            ============================================================
            |             Table 1: Fragment Description Flags          |
            ============================================================

流序列號中的間隙可能表示正在丟棄流或關聯中的片段。Wirshark過濾器可幫助識別SCTP流中的間隙：

sctp.sack_gap_block_start or sctp.sack_gap_block_end

SCTP區塊繫結

可以將多個資料塊捆綁到一個SCTP資料包中（最大大小為MTU），但INIT、INIT ACK和SHUTDOWN COMPLETE資料塊除外：

   An SCTP packet is composed of a common header and chunks.  A chunk
   contains either control information or user data.

   The SCTP packet format is shown below:

        0                   1                   2                   3
        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |                        Common Header                          |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |                          Chunk #1                             |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |                           ...                                 |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |                          Chunk #n                             |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

每個SCTP資料塊的塊長度列在每個資料塊中：

        0                   1                   2                   3
        0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       |   Chunk Type  | Chunk  Flags  |        Chunk Length           |
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
       \                                                               \
       /                          Chunk Value                          /
       \                                                               \
       +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

影響規模調整的配置

SCTP-Param-Template SCTP MTU大小

在SCTP-Param-Template中，SCTP-Max-MTU-Size是使用sctp-max-mtu-size 選項和/或sctp-start-mtu-size 選項配置的，以位元組為單位。1500位元組是預設的SCTP最大MTU大小和預設SCTP開始MTU大小：

Exec > Global Configuration > SCTP Parameter Template Configuration
[Local]ASR5500-2# sctp-param-template template_name
[Local]ASR5500-2(sctp-param-template)# sctp-max-mtu-size 1500
[Local]ASR5500-2(sctp-param-template)# sctp-start-mtu-size 1500

在MME服務中，SCTP-Param-Template與MME上下文相關聯：

Exec > Global Configuration > Context Configuration > MME Service
[mme]ASR5500-2(config-mme-service)# associate sctp-param-template S1_MME_SCTP

MME內容乙太網路介面組態

MME服務要使用的介面設定為與所需IP MTU大小一起設定（預設值為1500）：

Exec > Global Configuration > MME Context Configuration
[mme]ASR5500-2(config-ctx)# interface int1/10_s1mme
[mme]ASR5500-2(config-if-eth)# ip address  
[mme]ASR5500-2(config-if-eth)# ip mtu 2000
[mme]ASR5500-2(config-if-eth)# exit

S1AP UE無線電功能IE大小

在MME服務配置中，配置S1AP UE無線電功能IE消息大小。預設值為9000位元組：

[context_name]host_name(config-mme-service)# s1-mme ue-radio-cap size 9000

案例研究

以下是分段初始上下文設定請求/UE功能資訊消息的示例，該消息會將SCTP分段以滿足配置的SCTP最大MTU大小。

在使用者中，在傳輸SCTP分段的INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息後，從傳輸路由器向MME返回ICMP消息「需要分段」。

在幀5中，多個SCTP資料包(2)匯聚在一個IP資料包下：

第一個資料塊是分段消息的最後一個段，由E-Bit資訊元素中的1標籤表示。

第二個資料塊不是分段消息的一部分，因為由B位和E位資訊元素標籤了數字1:

第一個SCTP資料塊的長度是1383位元組。第二個SCTP資料塊的長度為89個位元組，因此每個SCTP資料包不會超過已配置的SCTP-Max-MTU-Size（1500個位元組）：

由於產生的IP資料包的總大小（包括SCTP封包和IP標頭）小於已設定的IP MTU大小(2000)，因此這些SCTP區塊在MME上的IP堆疊層級分組在一個IP封包中。

解決方案

在預設值為9000位元組的配置中，允許S1AP UE無線電功能IE消息大小。分段必須在SCTP層進行，以便在小於配置的SCTP最大MTU大小1500的級別傳送這些消息。

sctp-max-mtu-size is 1500表示傳輸的任何SCTP資料包都不超過1500位元組。

IP介面MTU大小為2000表示任何IP封包不能超過2000位元組。

一個IP資料包可以有多個SCTP資料包，每個SCTP資料包可以有多個塊。只要單個SCTP資料包大小與SCTP MTU大小一致，並且合併在一起的所有SCTP資料包的總大小與IP MTU大小一致，節點就可以按預期運行。

在以下情況下，節點內不會發生資料包丟棄：

• 資料包跟蹤幀中SCTP塊的總大小小於SCTP-Param-Template和
• SCTP PDU的總值+ IP報頭小於節點上配置的介面MTU大小。

在我們的案例研究示例中，對傳輸路由器的調查顯示傳輸路由器的IP MTU大小為1500。由於中間的傳輸節點的MTU為1500，因此傳輸節點上的IP介面丟棄了資料包，促使傳輸路由器向MME傳送一條指示「無法到達目的地」的消息。

解決丟棄問題的解決方法

因應#1法：減小SCTP最大MTU大小

將sctp-max-mtu-size配置為較小的值，直到您看不到丟包，從而減小SCTP MTU大小。

附註：降低sctp-max-mtu-size時，還確保sctp-start-mtu-size配置為小於或等於sctp-max-mtu-size的值。

範例：修改sctp-param-template S1_MME_SCTP(sctp-start-mtu-size，從1500到1460),

解決方#2:將傳輸節點MTU大小增加到大於1500

相關資訊

• RFC 4960串流控制傳輸通訊協定

• MME管理指南，StarOS版本21.28章節：UE無線電功能IE大小
• 命令列介面參考，模式E - F，StarOS版本21.28章節：乙太網介面配置模式命令IP MTU大小
• 命令列介面參考，模式E - F，StarOS，章節：乙太網介面配置模式命令：ip mtu
• SCTP引數模板配置模式命令：sctp-max-mtu-size
• Cisco TechNote — 配置StarOS MTU介面、APN和本地使用者