Основы сигнализации Diameter

Diameter — это протокол сигнализации аутентификации, авторизации и учета (AAA), используемый в сетях 4G / LTE и IMS , тогда как в более ранних сетях использовался SS7 / MAP . Определенный IETF в RFC 6733 (который заменил первоначальный RFC 3588), он является эволюционировавшим преемником RADIUS — название представляет собой инженерную игру слов, вдвое больше RADIUS .

В отличие от SS7 , Diameter — это IP -протокол, работающий по принципу одноранговой сети, поверх надежного транспортного протокола (TCP или SCTP ) и обеспечивающий безопасность на транспортном уровне ( TLS или IPsec). Каждый узел является участником Diameter , идентифицируемым идентификатором Diameter и сгруппированным в область, и участники обнаруживают друг друга и устанавливают соединения, а не маршрутизируют трафик по фиксированным кодам точек.

Сообщения поступают парами запрос/ответ, различающимися по типу приложения. Базовый протокол управляет механизмами — обменом возможностями (CER/CEA), поддержанием соединения (DWR/DWA) и отключением (DPR/DPA), — в то время как каждый интерфейс 3GPP ( S6a , Gx , Gy , Cx ) представляет собой приложение Diameter построенное поверх него. Понимание базового протокола является необходимым условием для понимания каждого последующего интерфейса.

Сообщение Diameter представляет собой заголовок плюс список пар «атрибут-значение» ( AVPs ). AVP — это основная единица данных: каждая содержит код AVP , флаги (включая обязательный бит «M»), длину и значение, а AVPs могут быть сгруппированы для вложенности структурированных данных. AVPs , специфичные для конкретного поставщика (стандарт 3GPP — 10415), расширяют набор стандартов для использования на мобильных устройствах.

Заголовок содержит код команды, который определяет операцию, и идентификатор приложения, определяющий ее область действия. Запрос и ответ имеют одинаковый код команды, а также идентификаторы на каждом этапе и сквозные идентификаторы, что позволяет узлу сопоставлять ответ с отправленным запросом и обнаруживать дубликаты.

AVPs с кодом результата сообщают о результатах в классах, отражающих HTTP намерение — 2xxx успех, 3xxx ошибки протокола, 4xxx временные сбои, 5xxx постоянные сбои — поэтому интегратор сначала считывает класс, а затем конкретный код. Правильное определение обязательных AVPs и их точной группировки — это разница между интерфейсом, который взаимодействует с другими системами, и интерфейсом, который оператор молча отклоняет.

S6a — это интерфейс Diameter между MME (Mobility Management Entity) и HSS (Home Subscriber Server) в ядре сети LTE ; S6d — это его эквивалент для SGSN. Это аналог интерфейса SS7 / MAP для HLR в сети LTE , а HSS — это усовершенствованный, учитывающий IMS преемник HLR.

Основные обмены данными — это аутентификация абонента и управление местоположением. MME запрашивает векторы аутентификации с помощью Authentication-Information-Request/Answer (AIR/AIA), регистрирует местоположение абонента с помощью Update-Location-Request/Answer (ULR/ULA) и получает профиль подписки, а HSS может передавать изменения или принудительно отключаться с помощью сообщений Insert-Location и Cancel-Location. Эти параметры описаны в 3GPP TS 29.272.

Поскольку S6a содержит аутентификационные данные и идентификационные данные абонента, он представляет собой серьезную угрозу на границах сети — аналог злоупотреблений протоколом SS7 в Diameter , которые привели к появлению сигнальных межсетевых экранов. Именно поэтому роуминговый трафик Diameter фильтруется и проверяется на границе сети, о чем рассказывается в разделе, посвященном безопасности роуминга.

Управление политиками и тариальным управлением (PCC) — это функция, с помощью которой Diameter определяет, что разрешено делать абонентской сессии. Интерфейс Gx соединяет PCEF (функцию обеспечения соблюдения политик и тарификации в шлюзе PDN) с PCRF (функцией правил политики и тарификации), которая устанавливает правила PCC, регулирующие пропускную способность ( QoS ), управление доступом и обработку каждого приложения посредством обмена запросами/ответами на запросы кредитного контроля (CCR/CCA).

Gy — это интерфейс онлайн-тарификации между PCEF и OCS (Online Charging System). Он использует приложение Diameter Credit-Control Application (RFC 4006) для резервирования, предоставления и списания квоты в режиме реального времени — механизм, лежащий в основе предоплаченных данных, при котором сессия прерывается или ограничивается в момент исчерпания лимита трафика.

Автономная зарядка использует интерфейс Rf по отношению к CGF/CDF, создавая записи о начислении средств для последующей обработки, а не для управления в режиме реального времени. Различие — Gy резервирует средства до момента их начисления, а Rf регистрирует использование после — является практической разделительной линией между предоплаченными и постоплатными тарифами.

В IMS интерфейс Cx Diameter соединяет функции управления сеансами вызовов I-CSCF и S-CSCF с HSS , обрабатывая регистрацию пользователей, аутентификацию (мультимедийная аутентификация через MAR/MAA) и назначение сервера (SAR/SAA). Именно это позволяет IMS аутентифицировать абонента и определять обслуживающий узел для VoLTE и других сервисов IMS , дополняя сигнализацию SIP , которая управляет самим сеансом.

На границе сети агент маршрутизации Diameter ( DRA ) обеспечивает централизованную маршрутизацию, благодаря чему узлам не нужно поддерживать полную сеть одноранговых узлов, а агент граничной маршрутизации Diameter ( DEA ) является пограничным элементом, который обрабатывает и фильтрует входящий роуминговый трафик Diameter . В DEA осуществляется скрытие топологии, ограничение скорости и фильтрация сообщений.

Проблема безопасности аналогична проблеме SS7 : первоначальное предположение о доверии ко всем узлам не работает в открытом межсетевом соединении, поэтому рекомендации GSMA (профиль безопасности межсетевого соединения FS.19 Diameter ) определяют фильтрацию на основе категорий — какие сообщения могут законно поступать от роумингового партнера, а какие только из внутренней сети. Межсетевой экран Diameter , пропускающий эту проверку, подвержен тем же злоупотреблениям, связанным с отслеживанием местоположения и перехватом, для предотвращения которых были созданы сигнальные межсетевые экраны.