Fundamentos da Sinalização Diameter

Diameter é o protocolo de sinalização de autenticação, autorização e contabilização (AAA) usado pelas redes 4G / LTE e IMS , enquanto as redes anteriores usavam SS7 / MAP . Definido pelo IETF na RFC 6733 (que tornou obsoleta a RFC 3588 original), é o sucessor evoluído do RADIUS — o nome é um trocadilho técnico, duas vezes RADIUS .

Ao contrário SS7 , Diameter é um protocolo ponto a ponto nativo IP que opera sobre um transporte confiável (TCP ou SCTP ) e exige segurança em nível de transporte ( TLS ou IPsec). Cada nó é um par Diameter identificado por uma Identidade Diameter e agrupado num domínio, e os pares descobrem e se conectam uns aos outros em vez de encaminhar por meio de códigos de ponto fixos.

As mensagens chegam em pares de solicitação/resposta, diferenciados por uma aplicação. O protocolo base lida com a infraestrutura — troca de capacidades (CER/CEA), keepalives (DWR/DWA) e desconexão (DPR/DPA) — enquanto cada interface 3GPP ( S6a , Gx , Gy , Cx ) é uma aplicação Diameter sobreposta. Compreender o protocolo base é pré-requisito para todas as interfaces subsequentes.

Uma mensagem Diameter consiste num cabeçalho mais uma lista de pares atributo-valor ( AVPs ). O AVP é a unidade fundamental de dados: cada um carrega um código AVP , sinalizadores (incluindo o bit 'M' obrigatório), um comprimento e um valor, e AVPs podem ser agrupados para aninhar dados estruturados. AVPs específicos do fornecedor (3GPP é o fornecedor 10415) estendem o conjunto padrão para uso em dispositivos móveis.

O cabeçalho contém um Código de Comando que nomeia a operação e um ID de Aplicação que define o seu âmbito. Uma solicitação e a sua resposta partilham o mesmo código de comando e identificadores de salto a salto e de ponta a ponta, que é como um nó correlaciona uma resposta à solicitação que enviou e deteta duplicatas.

AVPs de código de resultado reportam o resultado em classes que espelham a intenção HTTP — 2xxx sucesso, 3xxx erros de protocolo, 4xxx falhas transitórias, 5xxx falhas permanentes — portanto, um integrador lê primeiro a classe e depois o código específico. Acertar os AVPs obrigatórios e o seu agrupamento exato é o que diferencia uma interface que funciona e uma que um operador parceiro rejeita silenciosamente.

S6a é a interface Diameter entre o MME (Mobility Management Entity) e o HSS (Home Subscriber Server) num núcleo LTE ; S6d é o equivalente em relação ao SGSN. É o análogo LTE da interface SS7 / MAP para o HLR, e o HSS é o sucessor evoluído do HLR, compatível com IMS .

As principais trocas de informações são a autenticação do assinante e a gestão de localização. O MME solicita vetores de autenticação com Authentication-Information-Request/Answer (AIR/AIA), regista a localização do assinante com Update-Location-Request/Answer (ULR/ULA) e recebe o perfil da assinatura, e o HSS pode enviar alterações ou forçar um desanexamento com mensagens Insert-Location e Cancel-Location. Essas operações são especificadas na 3GPP TS 29.272.

Como S6a transporta material de autenticação e a identidade do assinante, ele é um alvo valioso nas bordas da rede — o equivalente Diameter aos abusos SS7 que levaram ao desenvolvimento de firewalls de sinalização. É por isso que o tráfego Diameter em roaming é filtrado e monitorizado na borda, conforme abordado na lição sobre segurança em roaming.

O controlo de políticas e tarifas (PCC) é onde Diameter define o que a sessão de um assinante pode fazer. A interface Gx conecta a PCEF (Função de Aplicação de Políticas e Tarifas, no gateway PDN) à PCRF (Função de Regras de Políticas e Tarifas), que instala regras de PCC que regem a largura de banda ( QoS ), o bloqueio e o tratamento por aplicação por meio de trocas de Solicitação/Resposta de Controlo de Crédito (CCR/CCA).

Gy é a interface de carregamento online entre o PCEF e o OCS (Sistema de Carregamento Online). Ela utiliza a aplicação de controlo de crédito Diameter (RFC 4006) para reservar, conceder e debitar cota em tempo real — o mecanismo por trás dos dados pré-pagos, onde uma sessão é encerrada ou limitada no momento em que a sua franquia é esgotada.

O carregamento offline utiliza a interface Rf para o CGF/CDF, gerando registos de carregamento para pós-processamento em vez de controlo em tempo real. A distinção — Gy reserva crédito antecipadamente, enquanto Rf regista o uso posteriormente — é a linha divisória prática entre o processamento de planos pré-pagos e pós-pagos.

No IMS , a interface Cx do Diameter conecta as funções de controlo de sessão de chamadas I-CSCF e S-CSCF ao HSS , gerindo o registo do utilizador, a autenticação (autenticação multimédia via MAR/MAA) e a atribuição de servidor (SAR/SAA). Isso permite que IMS autentique um assinante e localize o nó servidor para VoLTE e outros serviços IMS , complementando a sinalização SIP que controla a própria sessão.

Na borda da rede, o Agente de Encaminhamento Diameter ( DRA ) fornece encaminhamento centralizado, dispensando a necessidade de os nós manterem uma malha completa de pares. Já o Agente de Borda Diameter ( DEA ) é o elemento de borda que termina e filtra o tráfego Diameter de roaming de entrada. É no DEA que o ocultamento de topologia, a limitação de taxa e a filtragem de mensagens são implementados.

A preocupação com a segurança é semelhante à SS7 : a premissa original de confiança em todos os pares falha numa interconexão aberta, portanto, a orientação GSMA (o perfil de segurança de interconexão Diameter FS.19) define a filtragem baseada em categorias — quais mensagens podem legitimamente chegar de um parceiro em roaming e quais podem chegar apenas da rede doméstica. Uma borda Diameter que ignora essa filtragem fica exposta aos mesmos abusos de rastreio de localização e interceção que os firewalls de sinalização foram projetados para impedir.