Протокол туннелирования GPRS

GTP-C — это управляющая часть протокола GTP. Когда абонент запрашивает активацию PDP-контекста, SGSN отправляет управляющее сообщение GTP-C типа «create PDP context request» на GGSN с деталями запроса. GGSN отвечает соответствующим сообщением, содержа либо параметры активированного PDP-контекста, либо причину отказа. Используется UDP-порт 2123.

Протокол eGTP-C (GTPv2-C) отвечает за создание, поддержку и удаление туннелей на нескольких интерфейсах Sx. Он обеспечивает маршрутизацию по управляющей плоскости, управление туннелями и мобильноcть абонентов, а также поддерживает перенаправление сообщений пересылки и перенос контекста в ходе хендовера LTE.

GTP-U — это сравнительно простой протокол туннелирования IP, позволяющий создавать множество туннелей между каждой парой сетевых узлов. В UMTS для каждого PDP-контекста пользователя формируется отдельный туннель, также возможны дополнительные туннели для соединений с различными требованиями QoS.

Туннели идентифицируются уникальным (предпочтительно криптографическим) идентификатором TEID в каждом сообщении GTP-U. Качественная энтропия в TEID повышает защищённость от некоторых атак. Тем не менее стандарт 3GPP требует, чтобы весь трафик GTP, включая данные пользователя, передавался только внутри защищённых частных сетей, не подключённых напрямую к Интернету. Работа осуществляется через UDP-порт 2152.

Протокол GTPv1-U используется для обмена пользовательскими данными по туннелям между P-GW и eNodeB c учётом каждой конечной точки UE по интерфейсам S1-U и S5/S8.

Протокол GTP' служит для передачи расчётных данных к функции шлюза расчётов (CGF). Использует TCP и UDP-порт 3386.

GTP является основным протоколом, применяемым в ядре сети GPRS. Он обеспечивает мобильность пользователей GSM/UMTS-сети с сохранением подключения к Интернету: пользователь перемещается, а IP-сессия остаётся связанной с одним GGSN. Данные пользователя проходят от текущего SGSN к обслуживающему GGSN для данной сессии. Ядро сети использует три разновидности GTP:

• GTP-U — для передачи пользовательских данных по отдельным туннелям PDP-контекстов;
• GTP-C — для:
  • создания и удаления PDP-контекстов;
  • проверки доступности GSN;
  • обновления состояния при перемещении абонента между SGSN;
• GTP' — для передачи расчётных данных между GSN и функцией расчёта.

SGSN и GGSN (совместно — GSN) принимают управляющие GTP-сообщения по UDP-порту 2123, а данные пользователя через порт 2152. Это может происходить как в одной сети, так и через границы сетей — например, в случае международного роуминга посредством GPRS Roaming Exchange (GRX).

Функция шлюза расчёта (CGF) слушает сообщения GTP' от GSN на портах TCP/UDP 3386. Ядро сети передаёт ей время активации PDP-контекста и объём пользовательского трафика. Однако такая передача внутри одной сети часто реализована не по стандарту, зависит от вендора и может использовать проприетарные протоколы и кодировку.

GTP-U применяется на интерфейсе IuPS между ядром GPRS и радиосетью (RAN), но GTP-C здесь не используется. Для установления туннелей GTP-U между SGSN и контроллером радиосети (RNC) используется протокол RANAP.

GTP может быть реализован на базе UDP или TCP. Версия 1 GTP работает только на UDP.

По состоянию на 2018 год определены три версии: 0, 1 и 2. Версии 0 и 1 существенно отличаются по структуре. В версии 0 сигнальный и туннелирующий протоколы объединены на одном порту, в версиях 1 и 2 сигнальный (GTP-C) и пользовательский (GTP-U) протоколы разделены. Версия 2 отличается от версии 1 только в части GTP-C (благодаря расширениям для поддержки EPS в 3GPP).

GTP-U используется для транспортировки пользовательских данных от контроллера радиосети (RNC) к SGSN в сетях UMTS. Сигнализация при этом выполняется по RANAP, а не через GTP-C.

Исходная версия протокола (версия 0) значительно отличается от современных версий (1 и 2):

• идентификатор туннеля был неслучайным;
• существовала поддержка передачи X.25;
• фиксированный порт 3386 использовался для всех функций (в отличие от GTPv1, где он остался только для расчёта);
• был разрешён транспорт через TCP (опционально), а не только UDP;
• поля, связанные с абонентской подпиской (например, качество обслуживания), были ограничены.

Нерандомизированный TEID в версии 0 был уязвим — злоумышленник, попавший в сеть или к партнёрам по роумингу, мог атаковать платформу передачи данных. Версия 0 постепенно вытесняется версией 1 почти во всех сетях. Использование отдельных портов для разных версий позволяет блокировать старую версию на маршрутизаторах.

Первоначально GTP был стандартизирован обществом ETSI (стандарт GSM 09.60)^[4]. С переходом к стандарту UMTS сопровождение GTP было передано 3GPP, которая поддерживает актуальную версию стандарта 29.060^[5]. Форматы сообщений расчёта стандартизированы в 3GPP TS 32.295.

Поздние редакции TS 29.060 декларируют отказ от поддержки совместимости между версиями GTPv0/v1^[6], то есть нет отката к более ранней версии, если GSN не поддерживает новую.

GTPv2 (для усовершенствованных пакетных сервисов) был представлен в черновиках в начале 2008 года и окончательно утверждён в декабре того же года. Новая версия поддерживает откат к GTPv1 по механизму «Версия не поддерживается», но не поддерживает работы с GTPv0.