WikiDer > Протокол туннелирования GPRS

GPRS Tunnelling Protocol

Протокол туннелирования GPRS (GTP) - это группа IP-основные коммуникации протоколы раньше нести общая служба пакетной радиосвязи (GPRS) в пределах GSM, UMTS и LTE сети. В архитектурах 3GPP GTP и Прокси Мобильный IPv6 основанные интерфейсы указаны в различных точках интерфейса.

GTP можно разложить на отдельные протоколы, GTP-C, GTP-U и GTP '.

GTP-C используется в Базовая сеть GPRS для сигнализации между шлюзовые узлы поддержки GPRS (GGSN) и обслуживающие узлы поддержки GPRS (SGSN). Это позволяет SGSN активировать сеанс от имени пользователя (Контекст PDP активация), чтобы отключить тот же сеанс, чтобы настроить качество обслуживания параметры или для обновления сеанса для абонента, который только что прибыл из другого SGSN.

GTP-U используется для передачи пользовательских данных в базовой сети GPRS и между сеть радиодоступа и основная сеть. Переносимые пользовательские данные могут быть пакетами в любом из IPv4, IPv6, или PPP форматы.

GTP ' (GTP Prime) использует ту же структуру сообщения, что и GTP-C и GTP-U, но имеет независимую функцию. Его можно использовать для передачи данных о начислении платы из функции данных о начислении платы (CDF) сети GSM или UMTS в функцию шлюза зарядки (CGF). В большинстве случаев это должно означать от многих отдельных сетевых элементов, таких как GGSN, до централизованного компьютера, который более удобно доставляет данные о начислении платы в расчетный центр сетевого оператора.

Различные варианты GTP реализуются посредством RNC, SGSN, GGSN и CGF в сетях 3GPP. Мобильные станции (MS) GPRS подключаются к SGSN, не зная о GTP.

GTP можно использовать с UDP или TCP. UDP рекомендуется или обязательно, за исключением туннелирования. X.25 в версии 0. GTP версии 1 используется только для UDP.

Общие особенности

Все варианты GTP имеют определенные общие черты. Структура сообщений такая же, с заголовком GTP, следующим за заголовком UDP / TCP.

Заголовок

GTP версии 1

Заголовки GTPv1 содержат следующие поля:^[1]

+	0-2	3	4	5	6	7	8-15	16-23	24-31
0	Версия	Тип протокола	Зарезервированный	Флаг заголовка расширения	Флаг порядкового номера	Флаг номера N-PDU	Тип сообщения	Длина сообщения
32	TEID
64	Порядковый номер							Номер N-PDU	Тип заголовка следующего расширения

Версия: Это 3-битное поле. Для GTPv1 это значение равно 1.
Тип протокола (PT): 1-битное значение, которое отличает GTP (значение 1) от GTP '(значение 0).
Зарезервированный: 1-битное зарезервированное поле (должно быть 0).
Флаг заголовка расширения (E): 1-битное значение, указывающее, есть ли необязательное поле заголовка расширения.
Флаг порядкового номера (S): 1-битное значение, указывающее, есть ли необязательное поле порядкового номера.
Флаг номера N-PDU (PN): 1-битовое значение, указывающее, существует ли необязательное поле номера N-PDU.
Тип сообщения: 8-битное поле, указывающее тип сообщения GTP. Различные типы сообщений определены в разделе 7.1 3GPP TS 29.060.
Длина сообщения: 16-битное поле, которое указывает длину полезной нагрузки в байтах (остальная часть пакета, следующая за обязательным 8-байтовым заголовком GTP). Включает необязательные поля.
Идентификатор конечной точки туннеля (TEID): 32-битное (4-октетное) поле, используемое для мультиплексирования различных соединений в одном туннеле GTP.
Порядковый номер: (необязательно) 16-битное поле. Это поле существует, если активен любой из битов E, S или PN. Поле должно интерпретироваться, только если установлен бит S.
Номер N-PDU: (необязательно) 8-битное поле. Это поле существует, если активен любой из битов E, S или PN. Поле должно интерпретироваться, только если бит PN установлен.
Тип заголовка следующего расширения: (необязательно) 8-битное поле. Это поле существует, если активен любой из битов E, S или PN. Поле должно интерпретироваться, только если установлен бит E.

Следующие заголовки расширения выглядят следующим образом:

+	Биты 0-7	8-23	24-31
0	Длина удлинителя	Содержание
...	...
...	Содержание		Заголовок следующего расширения

Длина удлинителя: 8-битное поле. В этом поле указывается длина этого заголовка расширения, включая длину, содержимое и следующее поле заголовка расширения, в 4-октетных единицах, поэтому длина расширения всегда должна быть кратной 4.
Содержание: содержимое заголовка расширения.
Заголовок следующего расширения: 8-битное поле. В нем указывается тип следующего расширения или 0, если следующего расширения не существует. Это позволяет объединить в цепочку несколько следующих заголовков расширения.

GTP версии 2

Он также известен как развитый GTP или eGTP. Заголовки GTPv2-C содержат следующие поля:^[2]

+	Бит 0-2	3	4	5-7	8-15	16-23	24-31
0	Версия	Флаг совмещения (P)	Флаг TEID (T)	Запасной	Тип сообщения	Длина сообщения
32	TEID (присутствует, только если T = 1)
64 (32, если TEID отсутствует)	Порядковый номер						Запасной

Нет протокола GTPv2-U, GTP-U в LTE также использует GTPv1-U.

Версия: Это 3-битное поле. Для GTPv2 это значение равно 2.
Флаг совмещения: Если этот бит установлен в 1, то в конце текущего сообщения должно присутствовать другое сообщение GTP-C с собственным заголовком. Существуют ограничения относительно того, какой тип сообщения может быть совмещен, в зависимости от того, что представляет собой сообщение GTP-C верхнего уровня.
Флаг TEID: Если этот бит установлен в 1, то поле TEID будет присутствовать между длиной сообщения и порядковым номером. Все сообщения, кроме Echo и Echo reply, требуют наличия TEID.
Длина сообщения: Это поле должно указывать длину сообщения в октетах, исключая обязательный заголовок GTP-C (первые 4 октета). TEID (если присутствует) и порядковый номер должны быть включены в счет длины.

Механизмы подключения

Помимо общей структуры сообщения, существует также общий механизм для проверки возможности подключения от одного GSN к другому GSN. Здесь используются два сообщения.

эхо-запрос
эхо-ответ

Каждые 60 секунд GSN может отправлять эхо-запрос каждому другому GSN, с которым он имеет активное соединение. Если другой конец не отвечает, это можно рассматривать как неработающее, и активные соединения с ним будут удалены.

Помимо двух ранее упомянутых сообщений, нет других сообщений, общих для всех вариантов GTP.^[3] Это означает, что по большей части они фактически образуют три совершенно разных протокола.

GTP-C - контроль GTP

Протокол GTP-C - это контроль раздел стандарта GTP. Когда подписчик запрашивает Контекст PDP, SGSN отправит создать запрос контекста PDP Сообщение GTP-C для GGSN с подробным описанием запроса подписчика. Затем GGSN ответит создать ответ контекста PDP Сообщение GTP-C, которое либо предоставит подробную информацию о фактически активированном контексте PDP, либо укажет на сбой и объяснит причину этого сбоя. Это сообщение UDP на порт 2123.

В eGTP-C (или GTPv2-C) протокол отвечает за создание, поддержку и удаление туннелей на нескольких интерфейсах Sx. Он используется для управления путями плоскости управления, управления туннелями и управления мобильностью. Он также контролирует пересылку сообщений о перемещении; Контекст SRNS и создание прямых туннелей во время передачи обслуживания между LTE.

GTP-U - туннелирование пользовательских данных GTP

GTP-U, по сути, является относительно простым протоколом туннелирования на основе IP, который разрешает множество туннелей между каждым набором конечных точек. При использовании в UMTS каждый абонент будет иметь один или несколько туннелей, по одному для каждого активного контекста PDP, а также, возможно, иметь отдельные туннели для определенных соединений с различными требованиями к качеству обслуживания.

Отдельные туннели идентифицируются TEID (идентификатором конечной точки туннеля) в сообщениях GTP-U, который должен быть динамически распределенным случайным числом. Если это случайное число равно криптографический качество, то он обеспечит определенную защиту от определенных атак. Даже в этом случае требование стандарта 3GPP состоит в том, что весь трафик GTP, включая пользовательские данные, должен отправляться в защищенных частных сетях, а не напрямую подключаться к Интернету. Это происходит на UDP-порту 2152.

В GTPv1-U Протокол используется для обмена пользовательскими данными через туннели GTP через интерфейсы Sx. IP-пакет для UE (конечная точка пользователя) инкапсулируется в пакет GTPv1-U и туннелируется между P-GW и eNodeB для передачи в отношении UE через интерфейсы S1-U и S5 / S8.

GTP '- перевод заряда

В GTP ' протокол используется для передачи данных о начислении платы в функцию шлюза зарядки. GTP 'использует порт TCP / UDP 3386.

Внутри базовой сети GPRS

GTP - это основной протокол, используемый в базовой сети GPRS. Это протокол, который позволяет конечным пользователям сети GSM или UMTS перемещаться с места на место, продолжая при этом подключаться к Интернету, как если бы из одного места в GGSN. Он делает это, передавая данные подписчика из текущего SGSN подписчика в GGSN, который обрабатывает сеанс подписчика. Базовая сеть GPRS использует три формы GTP.

GTP-U для передачи пользовательских данных в отдельных туннелях для каждого контекста PDP
GTP-C в целях контроля, включая:
- установка и удаление контекстов PDP
- проверка доступности ГСН
- обновления; например, когда абоненты переходят от одного SGSN к другому.
GTP 'для передачи данных о начислении платы от GSN в функцию начисления платы.

GGSN и SGSN (вместе известные как GSN) прослушивают сообщения GTP-C на порту 2123 UDP и сообщения GTP-U на порту 2152. Это взаимодействие происходит в одной сети или, в случае международного роуминга, может происходить на международном уровне, вероятно через GPRS роуминг обмен (GRX).

В Функция зарядного шлюза (CGF) слушает GTP ' сообщения, отправленные из GSN через порт 3386 TCP / UDP. Базовая сеть отправляет информацию о начислении платы в CGF, обычно включая время активации контекста PDP и количество данных, которые передал конечный пользователь. Однако эта связь, которая происходит в одной сети, менее стандартизирована и может, в зависимости от поставщика и вариантов конфигурации, использовать проприетарное кодирование или даже полностью проприетарную систему.

Использование в интерфейсе IuPS

GTP-U используется в IuPS между базовой сетью GPRS и RAN, однако протокол GTP-C не используется. В таком случае, RANAP используется в качестве протокола управления и устанавливает туннели GTP-U между SGSN и контроллер радиосети (RNC).

Стек протоколов

Протоколы приложений

IP (пользователь)

GTP

UDP

IP

Уровень 2 (например, WAN или Ethernet)

Стек протокола GTP-U

GTP можно использовать с UDP или TCP. GTP версии 1 используется только для UDP.

По состоянию на 2018 год^{[Обновить]} определены три версии: версии 0, 1 и 2. Версия 0 и версия 1 значительно различаются по структуре. В версии 0 протокол сигнализации (протокол, который устанавливает туннели путем активации контекста PDP) объединен с протоколом туннелирования на одном порту. Каждая из версий 1 и 2 представляет собой два протокола, один для контроль (называется GTP-C) и один для Пользователь туннелирование данных (называемое GTP-U). GTP версии 2 отличается от версии 1 только в GTP-C. Это связано с тем, что 3GPP определяет улучшения GTP-C для EPS в версии 2 для улучшения обработки однонаправленного канала.

GTP-U также используется для передачи пользовательских данных от RNC к SGSN в сетях UMTS. Однако в этом случае сигнализация выполняется с использованием RANAP вместо GTP-C.

Исторические версии GTP

Исходная версия GTP (версия 0) имела существенные отличия от текущих версий (версии 1,2):

идентификация туннеля не была случайной;
были предусмотрены варианты транспортировки X.25;
фиксированный номер порта 3386 использовался для всех функций (а не только для зарядки, как в GTPv1);
TCP был разрешен в качестве транспортного средства вместо UDP, но его поддержка была необязательной;
связанные с подпиской области, такие как качество обслуживания, были более ограничены.

Неслучайный TEID в версии 0 представлял проблему безопасности, если злоумышленник имел доступ к сети любого роумингового партнера или мог найти какой-либо другой способ удаленной отправки пакетов в магистраль GPRS. Версия 0 перестает использоваться и заменяется версией 1 почти во всех сетях. К счастью, однако, использование разных номеров портов позволяет легко заблокировать версию 0 с помощью простых списков доступа IP.

Стандартизация GTP

GTP изначально был стандартизирован в ETSI (Стандарт GSM 09.60). С созданием стандартов UMTS это было перенесено в 3GPP который по состоянию на 2005 г.^{[Обновить]} поддерживает его как стандарт 3GPP 29.060. GTP 'использует тот же формат сообщения, но его специальные применения описаны в стандарте 32.295 вместе со стандартизованными форматами для передаваемых данных о начислении платы.

Более поздние версии TS 29.060 не рекомендуют взаимодействие GTPv1 / v0, так что нет возможности отката в случае, если GSN не поддерживает более высокую версию.

GTPv2 (для усовершенствованных пакетных услуг) был разработан в начале 2008 года и выпущен в декабре того же года. GTPv2 предлагает откат к GTPv1 через более ранний механизм «Версия не поддерживается», но явно не предлагает поддержки отката к GTPv0.

Смотрите также

Заметки

внешние ссылки

[1] 3GPP TS 29.060 раздел 6

[2] 3GPP TS 29.274 раздел 5

[3] 3GPP TS 29.060 раздел 7

[1]

[2]

[3]

Navigation