Телефония сигнализациясы протоколдары жиынтығы

Кіріспе

Телефондық сигнализация протоколдары жиынтығы

Сигнал беру жүйесі №7 (SS7) – 1970 жылдары әзірленген телефондық сигнализация протоколдарының жиынтығы. Ол әлемдегі көпшілік коммутацияланған телефон желісінің (PSTN) басым бөлігінде телефон қоңырауларын орнату және ажырату үшін қолданылады. Протокол сонымен қатар нөмір аудару, жергілікті нөмірлерді тасымалдау, алдын ала төлем жүйесі, қысқа хабарламалар қызметі (SMS) және басқа да қызметтерді жүзеге асырады. Бұл протокол 1970 жылдары АҚШ-тағы Bell System жүйесінде №4ESS коммутаторы мен №4A кроссбарлық алыс қоңырау кеңселері арасындағы сигнализация үшін Common Channel Interoffice Signaling деген атпен енгізілді. Солтүстік Америкада SS7 көбінесе Common Channel Signaling System 7 (CCSS7) деп аталады. Ұлыбританияда оны C7 (CCITT нөмірі 7), 7 және Common Channel Interoffice Signaling 7 (CCIS7) деп атайды. Германияда оны көбінесе Zentraler Zeichengabekanal Nummer 7 (ZZK 7) деп атайды. SS7 протоколы ITU T ұйымының 1988 жылғы Q.700 сериялы ұсынымдарымен халықаралық қолданыс үшін анықталған. SS7 протоколдарының көптеген ұлттық нұсқаларының көпшілігі Америка Ұлттық Стандарттар Институты (ANSI) және Еуропалық Телекоммуникациялық Стандарттар Институты (ETSI) стандарттаған нұсқаларға негізделген. Ерекше ерекшеліктері бар ұлттық нұсқалар – Қытай және Жапонның Телекоммуникациялық Технологиялар Комитетінің (TTC) ұлттық нұсқалары. Интернет-инженерлік топ (IETF) SS7-мен үйлесімді 2, 3 және 4 деңгейлі протоколдарды іске асыратын SIGTRAN протоколы жиынтығын анықтады. Кейде Pseudo SS7 деп те аталатын бұл протокол, Интернет желісі сияқты Интернет протоколы желілерінде пайдалану үшін ағынды басқаруды тарату протоколы (SCTP) көлік механизміне енгізілген.

Тарих

Сигнал беру жүйесі No. 5 және одан бұрынғы жүйелер жолақты сигналдауды қолданады, онда қоңырауды орнату туралы ақпарат телефон желісінің аудио арналарында, яғни алып жүруші арналарда арнайы көп жиілікті тонды сигналдарды жасау арқылы жіберіледі. Алып жүруші арналар пайдаланушыларға тікелей қолжетімді болғандықтан, «көк қорап» сияқты құрылғылармен оны қолдануға болады, ол қоңырауды басқару және маршруттау үшін қажетті тонды сигналдарды шығарады. Бұл мәселені шешу үшін SS6 және SS7 жүйелері арнадан тыс сигналдауды іске асырады, ол жеке сигналдық арнада жүзеге асырылады. 1980 жылғы «Сары кітаптың» Q.7XX сериясындағы ұсыныстарында ITU-T Сигнал беру жүйесі No. 7-ні халықаралық стандарт ретінде анықтады.

Функционалдылығы

Телефондық сигнализация – телекоммуникациялық тізбекте телефон қоңырауын орнату және аяқтаумен байланысты басқару ақпаратын алмасу. Бақылау ақпаратының мысалдары – абонент шалған цифрлар және абоненттің есептік нөмірі. Егер сигнализация қоңыраудың сөйлесу тізбегімен бірдей тізбекте жүзеге асырылса, онда ол арнаға байланысты сигнализация (CAS) деп аталады. Бұл аналогтық, көп жиілікті (MF) және R2 цифрлық тізбектері, сондай-ақ DSS1/DASS PBX тізбектері үшін қатысты. SS7 жалпы арналы сигнализацияны пайдаланады, онда сигнализацияға арналған жол мен құрал дауыс арнасын алдын ала басып алмастан, сигнализациядан бөлек және ерекшеленеді, бұл сигнализация мен арнаны пайдалануда айтарлықтай үнемдеуге және өнімділікті арттыруға мүмкіндік береді. SS7-ге дейінгі сигнализация әдістерінде қолданылған механизмдардың (аккумуляторды кері бұру, көп жиілікті цифрлық импульстарды жіберу, A және B биттерінің сигнализациясы) салдарынан, бұл бұрынғы әдістер көп көлемде сигнализация ақпаратын жеткізе алмайды. Әдетте, қоңырау орнатылған кезде тек терілген цифрлар ғана жіберіледі. Ақылы қоңыраулар үшін терілген цифрлар мен төлем нөмірінің цифрлары жіберіледі. SS7, жоғары жылдамдықты және жоғары өнімділікті пакеттік байланыс протоколы ретінде, қоңырау орнатылғанда, қоңырау барысында және қоңырау аяқталғанда маңызды көлемде ақпаратты жеткізе алады. Бұл кеңейтілген қоңырауға қатысты қызметтерді дамытуға мүмкіндік береді. Мұндай қызметтердің алғашқылары қоңырауды басқаруға, қоңырауды бағыттауға (бос болғанда және жауап бермегенде), дауыстық поштаға, қоңырау күтуге, конференц-қоңырауларға, шалушының аты мен нөмірін көрсетуге, қоңырауды тексеруге, қастандық шалушыны анықтауға, бос қоңырауға қайта қоңырау шалуға қатысты болды. Телефон пайдаланушы бөлігі (TUP) Еуропада, ал қоғамдық коммутациялық телефон желісі (PSTN) арқылы қоңыраулар үшін интеграцияланған қызметтердің цифрлық желісі (ISDN) пайдаланушы бөлігі (ISUP) Солтүстік Америкада қабылданды. Кейіннен ISDN-ге Еуропалық желілер жаңартылғанда ISUP Еуропада қолданылды. 2020 жылдың мәліметі бойынша Солтүстік Америка ISDN-ге толық жаңартуды аяқтаған жоқ, ал басым телефон қызметі әлі де Plain Old Telephone Service болып табылады. Өзінің мүмкіндіктеріне және жұмыс істеу үшін жолақты арнадан тыс арнаның қажеттілігіне байланысты, SS7 көбінесе жергілікті станциялар мен абоненттік жабдықтар арасындағы сигнализация үшін емес, телефон станциялары арасындағы сигнализация үшін қолданылады. SS7 сигнализациясы басқару ақпаратын алмастыру үшін әңгімелесу арнасын басып алуды қажет етпегендіктен, құрылғыға байланысты емес сигнализация (NFAS) мүмкін болды. NFAS – бұл әңгімелесу жолымен тікелей байланысты емес және қызметке жазылу, мүмкіндіктерді белсендіру және қызмет логикасы сияқты орталықтандырылған деректер базасында орналасқан басқа ақпаратқа қатысты сигнализация. Бұл желіге негізделген қызметтер жиынтығын мүмкін етеді, ол қоңыраудың белгілі бір абоненттік станцияға бағытталуына сүйенбейді, бірақ қызмет логикасы телефон желісі бойынша таратылуына және қоңырау маршрутына дейін бастапқы станцияларда тиімдірек орындалуына мүмкіндік береді. Сондай-ақ, бұл абонентке қызмет логикасын абоненттік станциядан ажырату арқылы ұялдылықты арттыруға мүмкіндік береді. NFAS-пен SS7-нің тағы бір ISUP ерекшелігі – қоңырау барысында сигнализация ақпаратын алмасу. Қатысқан режимде жұмыс істегенде, SS7 сигнализациясы телефон қоңырауын өткізетін байланысты құрылғылармен бірдей жолмен, АЖТ арқылы бір станциядан екінші станцияға өтеді. Бұл тәсіл шағын желілер үшін тиімдірек. Сигнализацияның қатысқан режимі Солтүстік Америкадағы режимдердің басым таңдауы емес. Квази-қатысқан режимде жұмыс істегенде, SS7 сигнализациясы сигнал беру нүктелерінен тұратын жеке SS7 сигнализациялық желі арқылы жол жүріп, бастапқы станциядан аяқталатын станцияға дейін өтеді. Бұл режим сигнал беру желілері аз жүктелетін ірі желілер үшін тиімдірек. Квази-қатысқан сигнализация түрі Солтүстік Америкада басым таңдау болып табылады.

Signaling in telephony is the exchange of control information associated with the setup and release of a telephone call on a telecommunications circuit. Examples of control information are the digits dialed by the caller and the caller's billing number. When signaling is performed on the same circuit as the conversation of the call, it is termed channel associated signaling (CAS). This is the case for analogue trunks, multi frequency (MF) and R2 digital trunks, and DSS1/DASS PBX trunks. In contrast, SS7 uses common channel signaling, in which the path and facility used by the signaling is separate and distinct from the signaling without first seizing a voice channel, leading to significant savings and performance increases in both signaling and channel usage. Because of the mechanisms in use by signaling methods prior to SS7 (battery reversal, multi frequency digit outpulsing, A and B bit signaling), these earlier methods cannot communicate much signaling information. Usually only the dialed digits are signaled during call setup. For charged calls, dialed digits and charge number digits are outpulsed. SS7, being a high speed and high performance packet based communications protocol, can communicate significant amounts of information when setting up a call, during the call, and at the end of the call. This permits rich call related services to be developed. Some of the first such services were call management related, call forwarding (busy and no answer), voice mail, call waiting, conference calling, calling name and number display, call screening, malicious caller identification, busy callback. The Telephone User Part (TUP) was adopted in Europe and the Integrated Services Digital Network (ISDN) User Part (ISUP) adapted for public switched telephone network (PSTN) calls was adopted in North America. ISUP was later used in Europe when the European networks upgraded to the ISDN. as of 2020 North America has not accomplished full upgrade to the ISDN, and the predominant telephone service is still Plain Old Telephone Service. Due to its richness and the need for an out of band channel for its operation, SS7 is mostly used for signaling between telephone switches and not for signaling between local exchanges and customer premises equipment. Because SS7 signaling does not require seizure of a channel for a conversation prior to the exchange of control information, non facility associated signaling (NFAS) became possible. NFAS is signaling that is not directly associated with the path that a conversation will traverse and may concern other information located at a centralized database such as service subscription, feature activation, and service logic. This makes possible a set of network based services that do not rely upon the call being routed to a particular subscription switch at which service logic would be executed, but permits service logic to be distributed throughout the telephone network and executed more expediently at originating switches far in advance of call routing. It also permits the subscriber increased mobility due to the decoupling of service logic from the subscription switch. Another ISUP characteristic SS7 with NFAS enables is the exchange of signaling information during the middle of a call. When operating in the associated mode, SS7 signaling progresses from switch to switch through the Public Switched Telephone Network following the same path as the associated facilities that carry the telephone call. This mode is more economical for small networks. The associated mode of signaling is not the predominant choice of modes in North America. When operating in the quasi associated mode, SS7 signaling progresses from the originating switch to the terminating switch, following a path through a separate SS7 signaling network composed of signal transfer points. This mode is more economical for large networks with lightly loaded signaling links. The quasi associated mode of signaling is the predominant choice of modes in North America.

Физикалық желі

SS7 сигналдауды дауыс схемаларынан бөліп алады. SS7 желісінің толық функционалдығын қамтамасыз ету үшін, желінің барлық бөліктері SS7 мүмкіндіктеріне ие жабдықтан тұруы керек. Желі бірнеше байланыс түрлерінен (A, B, C, D, E және F) және үш сигналдау торабынан – Қызметтік коммутациялық нүктелерден (SSP), Сигналдық беру нүктелерінен (STP) және Қызметтік басқару нүктелерінен (SCP) құралуы мүмкін. Әрбір торап желіде нөмірмен және сигналдық нүкте кодын арқылы анықталады. Кеңейтілген қызметтер SS7 желісін пайдалана отырып, SCP деңгейіндегі деректер қоры интерфейсі арқылы ұсынылады. Тораптар арасындағы байланыс 56, 64, 1,536 немесе 1,984 кбит/с жылдамдығындағы екі жақты байланыс арналары болып табылады. Еуропада олар әдетте бір (64 кбит/с) немесе барлық (1,984 кбит/с) уақыт тілімдері (DS0) E1 құрылғысында; Солтүстік Америкада бір (56 немесе 64 кбит/с) немесе барлық (1,536 кбит/с) уақыт тілімдері (DS0A немесе DS0) T1 құрылғысында болады. Бір немесе бірнеше сигналдық байланыстар бір сигналдық байланыс жиынтығын құрайтын екі бірдей соңғы нүктеге қосылуы мүмкін. Сигналдық байланыстарды байланыс жиынтығына қосу, жиынтықтың сигналдық сыйымдылығын арттыру үшін жасалады. Еуропада SS7 байланыстары әдетте F байланыстарын пайдалана отырып, коммутациялық станциялар арасында тікелей байланысқа ие. Бұл тікелей байланыс тікелей сигналдау деп аталады. Солтүстік Америкада SS7 байланыстары әдетте STP желісі арқылы коммутациялық станциялар арасында жанама байланысқа ие. Бұл жанама байланыс квази-тікелей сигналдау деп аталады, ол SS7 сигналдық желісіндегі барлық коммутациялық станциялар мен SCP-лерді байланыстыру үшін қажетті SS7 байланыстарының санын азайтады. Жоғары сигналдық сыйымдылығы бар (1,536 және 1,984 Мбит/с, қарапайым тілмен 1,5 Мбит/с және 2,0 Мбит/с жылдамдықтары) SS7 байланыстары жоғары жылдамдықты байланыстар (HSL) деп аталады, бұл төмен жылдамдықты (56 және 64 кбит/с) байланыстардан өзгеше. Жоғары жылдамдықты байланыстар 1,5 Мбит/с және 2,0 Мбит/с жылдамдықтары үшін ITU-T ұсынысы Q.703, ал 1,536 Мбит/с жылдамдығы үшін ANSI стандарты T1.111.3 бойынша сипатталған. SIGTRAN Интернет протоколы арқылы SCTP байланыстарын пайдалана отырып сигналдауды қамтамасыз етеді.

SS7 протокол жиынтығы

SS7 протоколы стегі пакеттелген цифрлық протокол стегінің OSI моделімен ішінара үйлесімді болуы мүмкін. OSI қабаттарының 1-ден 3-ке дейінгісін SS7 протоколының Хабар алмасу бөлігі (MTP) және Сигналдық қосылысты басқару бөлігі (SCCP) (бірге Желілік қызмет бөлігі (NSP) деп аталады) қамтамасыз етеді. BT IUP, Телефон пайдаланушы бөлігі (TUP) немесе ISDN пайдаланушы бөлігі (ISUP) сияқты тізбекке байланысты сигнализация үшін Пайдаланушы бөлігі 7-ші қабатты қамтамасыз етеді. Қазіргі таңдағы OSI қабаттарының 4-тен 6-ға дейінгісін қамтамасыз ететін протокол компоненттері жоқ. Телефон пайдаланушы бөлігі (TUP) – қоңырауларды жалғау үшін қолданылатын, байланыс арқылы сигнализация жүйесі. ISUP – бұл негізгі пайдаланушы бөлігі, ол қоңыраулар үшін қосылымдарды орнату, сақтау және аяқтау үшін тізбекке негізделген протоколды қамтамасыз етеді. Транзакциялық мүмкіндіктерді қолдау бөлігі (TCAP) дерекқорына сұрау салулар жасау және кеңейтілген желілік мүмкіндіктерді шақыру үшін, немесе интеллектуалды желілер үшін Интеллектуалды желілік қолданбалық бөлігіне (INAP) немесе мобильді қызметтер үшін Мобильді қолданбалық бөлігіне (MAP) сілтемелерді орнату үшін қолданылады.

Хаттаманың қауіпсіздік кемшіліктері

2008 жылы бірнеше SS7 осалдықтары жарияланды, олар ұялы телефон пайдаланушыларын қадағалауға мүмкіндік берді. 2014 жылы БАҚ SS7 протоколының осалдығы туралы хабарлады, осы арқылы кез келген адам әлемнің кез келген жерінен ұялы телефон пайдаланушыларының қозғалысын шамамен 70% сәттілікпен бақылай алады. Бұдан өзге, протоколды пайдаланып қоңырауларды тыңдауға, сондай-ақ, жазылғаннан кейін байланысты ашу үшін әрбір шалушының операторынан уақытша шифрлау кілтін босатуды сұрау арқылы шифрлауды бұзуға болады. SnoopSnitch бағдарламалық құралы телефонға қарсы белгілі бір SS7 шабуылдары орын алғанда ескертеді және қоңырауларды ұрлауға және басқа да әрекеттерге мүмкіндік беретін IMSI ұстағыштарын анықтайды. 2016 жылдың ақпан айында Норвегиядағы ең ірі ұялы оператор Telenor желісінің 30% «басқа еуропалық оператордан келген ерекше SS7 сигналдарынан» тұрақсыз болды. SS7 қауіпсіздігінің осал тұстары АҚШ үкіметтік органдарында аталып өтті, мысалы, 2016 жылдың сәуір айында конгрессмен Тед Лью қадағалау комитетінің тергеуін сұрады. 2017 жылдың мамыр айында неміс ұялы қызмет провайдері O2 Telefónica SS7 осалдықтарының банктік шоттардан рұқсатсыз ақша алу үшін екі факторлы аутентификацияны айналып өту үшін пайдаланылғанын растады. Қылмыскерлер бұзылған компьютерлерге зиянды бағдарлама орнатып, онлайн-банктік шоттардың деректері мен телефон нөмірлерін жинады. Олар құрбандардың телефон нөмірлерін өздері басқаратын телефон желілеріне қайта бағыттады. Екі факторлы аутентификация процедураларының растау қоңыраулары мен SMS хабарламалары шабуылшылар бақылайтын телефон нөмірлеріне жіберілді. Бұл оларға құрбандардың онлайн-банктік шоттарына кіріп, ақша аударуға мүмкіндік берді. 2018 жылдың наурыз айында Wireshark және Snort сияқты ашық кодты бақылау бағдарламалық жасақтамасын пайдалану арқылы осалдықтарды анықтау әдісі жарияланды. SS7 протоколының ерекшелігі, әдетте арнайы байланыс желілерінде келісімге келген желі операторлары арасында қолданылатынын ескеретін болсақ, кез келген қаскөйдің трафигін оның бастапқы көзіне дейін анықтауға болады. The Guardian және Тергеу журналистика бюросы жүргізген тергеу 2018 жылдың 3 наурызында, Шейха Латифа бинт Мохаммед Аль Мактумды (II) ұрлаудың алдында табу үшін SS7 протоколы пайдаланылғанын көрсетті.

In 2008, several SS7 vulnerabilities were published that permitted the tracking of mobile phone users. In 2014, the media reported a protocol vulnerability of SS7 by which anyone can track the movements of mobile phone users from virtually anywhere in the world with a success rate of approximately 70%. In addition, eavesdropping is possible by using the protocol to forward calls and also facilitate decryption by requesting that each caller's carrier release a temporary encryption key to unlock the communication after it has been recorded. The software tool SnoopSnitch can warn when certain SS7 attacks occur against a phone, and detect IMSI catchers that allow call interception and other activities. In February 2016, 30% of the network of the largest mobile operator in Norway, Telenor, became unstable due to "unusual SS7 signaling from another European operator". The security vulnerabilities of SS7 have been highlighted in U. S. governmental bodies, for example when in April 2016 Congressman Ted Lieu called for an oversight committee investigation. In May 2017, O2 Telefónica, a German mobile service provider, confirmed that the SS7 vulnerabilities had been exploited to bypass two factor authentication to achieve unauthorized withdrawals from bank accounts. The perpetrators installed malware on compromised computers, allowing them to collect online banking account credentials and telephone numbers. They set up redirects for the victims' telephone numbers to telephone lines controlled by them. Confirmation calls and SMS text messages of two factor authentication procedures were routed to telephone numbers controlled by the attackers. This enabled them to log into victims' online bank accounts and effect money transfers. In March 2018, a method was published for the detection of the vulnerabilities, through the use of open source monitoring software such as Wireshark and Snort. The nature of SS7 normally being used between consenting network operators on dedicated links means that any bad actor's traffic can be traced to its source. An investigation by The Guardian and the Bureau of Investigative Journalism revealed that the SS7 protocol was exploited in an attempt to locate Sheikha Latifa bint Mohammed Al Maktoum (II) on 3 March 2018, a day before her abduction.