SIGTRAN y SS7 sobre IP

SIGTRAN transporta los protocolos SS7 , por lo que solo tiene sentido hacer un breve repaso de la pila SS7 . En la parte inferior, la Parte de Transferencia de Mensajes (MTP niveles 1-3) proporciona el enlace físico, la transferencia confiable de la capa de enlace y el enrutamiento a nivel de red entre nodos identificados por códigos de punto.

Por encima de MTP, SCCP (Signalling Connection Control Part) añade direccionamiento de título global, de modo que un mensaje puede enrutarse a un elemento lógico —un HLR, por ejemplo— sin conocer su código de punto. TCAP (Transaction Capabilities Application Part) gestiona los diálogos transaccionales, y MAP (Mobile Application Part) es el protocolo de aplicaciones móviles que expresa operaciones como SRI-SM y MT-ForwardSM.

La clave de SIGTRAN reside en la separación de responsabilidades: los protocolos de aplicación ( SCCP , TCAP , MAP ) son indiferentes a la capa subyacente que transporta los bytes. SIGTRAN solo reemplaza la capa de transporte, dejando intactas las capas superiores, razón por la cual un operador puede migrar a IP sin reescribir sus aplicaciones de señalización.

SS7 clásico funcionaba sobre circuitos TDM dedicados: enlaces de 56/64 kbit/s diseñados para una red de señalización de bajo ancho de banda y estrictamente controlada. A medida que las redes troncales se convirtieron en IP de extremo a extremo, mantener un plano de señalización TDM paralelo se volvió costoso, difícil de escalar y operativamente complicado.

SIGTRAN , definido por el grupo de trabajo SIGTRAN de la IETF, es la familia de protocolos que transmite la señalización SS7 sobre IP . Conserva el modelo de servicio SS7 (las mismas garantías de fiabilidad, secuenciación y direccionamiento que esperan las aplicaciones) al tiempo que sustituye los enlaces TDM estrechos por ancho de banda IP estándar y redes de centros de datos convencionales.

La ventaja reside en la capacidad, el coste y la convergencia: un rendimiento de señalización mucho mayor, redundancia mediante técnicas de red IP y un único transporte convergente tanto para el contenido multimedia como para la señalización. En una plataforma de mensajería, SIGTRAN es la capa en la que se implementan actualmente muchas interconexiones directas entre operadores, por lo que la seguridad de la señalización se convierte en una disciplina tanto de la red IP como de las telecomunicaciones.

SIGTRAN no funciona sobre TCP. Utiliza SCTP (Stream Control Transmission Protocol, RFC 4960), un protocolo de transporte diseñado específicamente para esta carga de trabajo de señalización donde TCP se queda corto. SCTP proporciona una entrega secuenciada y fiable, al igual que TCP, pero añade características esenciales para la señalización.

Dos características son fundamentales. La transmisión múltiple permite que una única asociación SCTP transporte varios flujos de mensajes independientes, de modo que la pérdida de un mensaje en un flujo no bloquea a los demás, algo crucial cuando muchas transacciones de señalización independientes comparten un enlace. La conexión a múltiples direcciones IP permite que una asociación vincule varias direcciones IP en cada extremo, de manera que si falla una ruta de red, el tráfico continúa por otra sin interrumpir la asociación.

SCTP también está orientado a mensajes en lugar de a flujos de bytes (conserva los límites de los mensajes), y su protocolo de enlace de cuatro vías con una cookie firmada resiste los ataques de inundación SYN que afectan a TCP. En conjunto, estas características otorgan SIGTRAN la resiliencia que proporcionaban físicamente los enlaces TDM, ahora lograda mediante software sobre IP .

Sobre SCTP se encuentran las capas de adaptación de usuario, cada una de las cuales reemplaza una capa SS7 específica, de modo que las capas superiores no se dan cuenta de ningún cambio. La capa que se utilice dependerá de la parte de la pila que se esté conectando.

M3UA (MTP3 User Adaptation, RFC 4666) es el más común: presenta un servicio equivalente a MTP3 a SCCP /ISUP, conectando un nodo IP (un servidor de aplicaciones) a la red SS7 a través de una pasarela de señalización. M2PA (MTP2 Peer-to-Peer Adaptation) reemplaza a MTP2 para construir un verdadero enlace de señalización IP entre dos pares MTP3, extendiendo efectivamente el conjunto de enlaces SS7 sobre IP .

SUA ( SCCP User Adaptation) se sitúa un nivel por encima, transportando el tráfico de usuario SCCP ( TCAP / MAP ) directamente sobre SCTP sin una pila MTP3/ SCCP intermedia, lo que resulta útil para puntos finales IP que solo necesitan servicios de usuario SCCP y enrutamiento de título global. La elección entre ellos es una decisión arquitectónica: M3UA y SUA para servidores de aplicaciones conectados a la pasarela, M2PA cuando se retransmiten enlaces entre puntos de señalización.

Una implementación SIGTRAN se centra en la pasarela de señalización (SG), que finaliza SS7 basado en TDM por un lado y SIGTRAN sobre IP por el otro, conectando a los pares heredados con el mundo IP . Los puntos finales IP son servidores de aplicaciones (AS), cada uno de los cuales es una función lógica atendida por uno o más procesos de servidor de aplicaciones (ASP), mientras que su contraparte en el lado heredado es un proceso de pasarela de señalización (SGP).

La resiliencia se logra mediante la ejecución de ASP en modos activo/en espera o de reparto de carga dentro de un AS, combinada con la multiconexión SCTP a través de rutas IP separadas; de esta manera, un proceso, un enlace o una ruta completa pueden fallar sin que se interrumpa la señalización. Así es como SIGTRAN reproduce y mejora la redundancia que proporcionaban los conjuntos de enlaces TDM.

La migración suele ser incremental: se introducen pasarelas de señalización para que los nodos IP puedan comunicarse con los pares TDM existentes, se traslada el tráfico a las asociaciones M3UA / M2PA y se retiran los enlaces TDM una vez que se ha demostrado la viabilidad del plano IP . Dado que las aplicaciones SCCP / TCAP / MAP permanecen sin cambios, la migración consiste en un intercambio de transporte bajo una capa de aplicación estable, el tema recurrente de SS7 sobre IP .