GPRS核心网-GTP-C协议解析

时间：2024-11-14 09:24:46

GPRS隧道协议（GTP）是3GPP标准定义的隧道协议，用于在3G /4G/5G网络中承载通用分组无线服务（GPRS）。

GTP用于在服务网关（S-GW）和分组数据网络网关（P-GW）以及S-GW和移动性管理实体（MME）之间为用户设备建立GTP隧道。如图-EPC架构：

在这里插入图片描述

GTP包含哪些单独的协议？

GTP包括在UDP / IP上传输的控制平面（GTP-C），用户平面（GTP-U）和计费（从GTP-C派生的GTP）流量。

GTP-C-在核心GPRS网络中的S-GW和P-GW之间执行信令，以激活和停用用户会话，调整服务质量参数或更新从另一个S-GW到达的漫游用户的会话。GTP-C支持以IPv4格式传输控制数据包。它用于各种EPC（演进的分组核心）信令接口，例如S5，S8和S11。还承载各种类型的控制平面信令消息。GTP-C端口号是2123。

GTP-U-在核心GPRS网络内以及在无线访问网络（RAN）和核心网络之间传输用户数据。GTP-U支持IPv4和IPv6用户数据，但传输是IPv4。它跨多个信令接口（例如S1，S5和S8）封装和路由用户平面流量。GTP-U消息是用户平面消息或信令消息。GTP-U端口号是2152。

什么是MME

MME是移动管理实体，是一个用于信令控制的网元，主要做移动的管理，此外还需要做会话相关的控制处理。

MME主要的功能是：

1、NAS信令处理
2、 3GPP内不同节点之间的移动性管理
3、PGW和SGW选择
4、漫游控制
…

什么是PGW

PGW是PDN网关，所谓PDN就是公共数据网，可以理解成核心网后端的网络系统，PDN负责用户数据包与其他网络的处理。

PGW功能描述：

1、基于用户包过滤
2、IP地址分配
3、上下行传输层数据包标记
4、上下行的承载绑定、校验。
…

什么是SGW

SGW是服务网关，它是数据面的网元，所谓数据面可以理解成数据传输的通道，负责本地网络用户数据的处理部分。

SGW功能描述

1、(基站)eNodeB之间的切换的本地
2、数据包路由和转发
3、上下行传输层数据包标记
4、用户和QCI力度的统计，主要用于运营商间计费
5、基于用户、PDN和QCI力度的上下行的计费。

EPC网元之间的接口

上面已经描述了MME、SGW、PGW。接下来介绍EPC协议围绕这三个网元之间的接口讲解。分别是eNodeB和MME之间的（S1-MME）,eNodeB和SGW之间的（S1-U），MME和SGW之间的（S11），SGW和PGW之间的协议（S5）

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S1-MME接口承载的协议是S1-AP/SCTP/IP，S1-U承载的协议是GTPv1-U,S5接口承载的协议是GTPv2-C。

GTPv2消息格式

各个版本的差异主要是协议功能，即传输的内容的差异，新版本一般来说比旧版本承载更多的信息。

控制平面GTP使用可变长度的标头。 控制平面GTP报头长度应为4个八位位组的倍数。
下面是GTPv2-C标头的格式。

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Create Session Request
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Create Session Response

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对协议分析还原而言，知道如何识别，再知道如何解析协议格式，那么，就可以去实现解析了。

GTP消息类型

作为移动网络的协议，GTP当然是由3GPP组织来定义的，GTP v2参考3GPP TS 29.274，GTP v1参考3GPP TS 29.060。

int main(int argc, char* argv[])
{
    char errbuf[1024];
    pcap_t *desc = 0;

    char *filename = argv[1];
    if (argc != 2)
    {
        printf("usage: ./dissect_dns [pcap file]\n");
        return -1;
    }

    return 0;
}

编译运行：

在这里插入图片描述

总结

在LTE中，GTP（GPRS隧道协议）隧道用于通过基于GTP的接口进行通信的两个节点之间，以将流量分离为不同的通信流。

通过TEID（隧道端点标识符），IP地址和UDP端口号在每个节点中标识GTP隧道。

GTP隧道的接收端在本地分配发送方必须使用的TEID值。GTPv2包括一个更新的控制平面，该控制平面使控制消息能够在MME，S-GW，PDN GW等之间传递。最后，对于具体协议的实现，请参考3gpp相关的资料。

参考：
TS 29.281
TS 29.060

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