Exibir código-fonte para OpenGGSN

= Fase I - Estudo  =
== Título da Idéia  ==

Implementar um GGSN (''Gateway GPRS Support Node'') utilizando tecnologias Open Source, para expansão dos serviços de dados, utilizando a infraestrutura da rede móvel existente. 
== Objetivos  ==

*Expansão dos serviços de dados sobre a rede celular em volume e novas facilidades. 
*Redução dos custos de licenciamento da plataforma GGSN.<br>

== Conceito<br>  ==

[[Image:Ggsn-1.gif]] 

'''<br>''' 

== Gateway GPRS Support Node (GGSN)  ==

<br>O gateway GPRS support node (GGSN) é o principal componente de uma rede GPRS. O GGSN provê a interconexão com outras redes como a Internet ou redes privadas através da interface Gi, fornece uma interface segura para comunicação com outras redes, gerencia endereços IP, e permite criação e configuração de APNs. 

Do ponto de vista de uma rede externa, a GGSN é um roteador de "sub-redes", por causa que a GGSN 'esconde' a infra estrutura do GPRS ''(General Packet Radio Services)'' da redes externas. Quando a GGSN recebe dados endereçados de um usuário especifico, ele checa se o usuário esta ativo. Se sim, o GGNS encaminha os dados do usuário para a SGSN entregando para o usuário móvel (celular), mas se o usuário móvel esteja inativo, os dados serão descartadas. 

== Serving GPRS Support Node (SGSN) ==
O SGSN (Serving GPRS support node) é responsável por entregar os pacotes de dados, das estações móveis e para as estações móveis de acordo com sua área geógrafica. 

Suas tarefas são:
* Roteamento de pacotes
* Transferência de pacotes
* Funções de conexão e desconexão
* Controle de mobilidade
* Autenticação
* Funções de cobrança

O SGSN se comunica com o GGSN através da interface Gn.

O registrador de localização do SGSN armazena informações de localização (célula atual e VLR atual) e os profiles do usuário (IMSI, endereço utilizado na rede de pacotes de dados) de todos os usuários registrados neste SGSN.

De outra forma, o endereçamento PDP de pacotes de dados que estão chegando (IP de destino) é convertido no endereço GSM do usuário de destino. Os pacotes reendereçados são enviados do SGSN responsável. Neste propósito, o GGSN armazena endereços e profiles de usuários registrados no atual SGSN, em seu registrador de localização. 

Em geral, existem várias relações entre os SGSNs e os GGSNs&nbsp;: um GGSN é a interface de rede externa para vários SGSNs; um SGSN pode rotear seus pacotes para diferentes GGSNs.  

== Arquitetura Referencia  ==

<br> [[Image:GPRSAloc Fig3.gif]] 

<br> 

== Características&nbsp;  ==

Cenários típicos para GPRS são: acesso wireless à Internet, Internet e-mail, e-mail corporativo, WAP através do GPRS, serviços de propaganda, localização e telemetria de campo. 

== Estudo Dirigido  ==

== Instalação do OpenGGSN e o SGSNEMU no Ubuntu 14.04 32bits ==
# Instalar pacotes necessários para poder compilar o OpenGGSN e o SGSNEMU:<syntaxhighlight>
sudo apt-get install autoconf
sudo apt-get install git
sudo apt-get install libdbi0-dev libdbd-sqlite3 build-essential libtool autoconf automake git-core pkg-config libortp-dev
</syntaxhighlight>
# Necessário criar duas interfaces de rede (uma para o GGSN e outra para o SGSNEMU), para se comunicarem.   Para listar todas as interfaces de rede. Os testes foram realizados usando a interface eth0, e wlan, ambos funcionaram. Mas o tutorial será na eth0.   ''*Observação: Se o computador estiver conectado na internet pela eht0, quando mudar as interfaces a conexão cairá, esse passo pode ser o último se for o caso. Se estiver usando a wlan para o acesso à internet, então não há problema.''<syntaxhighlight lang="batch">
sudo ifconfig
</syntaxhighlight>Depois de confirmado os nomes das interfaces, vamos criar duas interfaces.<syntaxhighlight lang="batch">
sudo ifconfig eth0 10.0.0.50 netmask 255.255.255.0
sudo ifconfig eth0:0 10.0.0.40 netmask 255.255.255.0
</syntaxhighlight>Ao executar o comando sudo ifconfig agora, terá que ter a interface eth0 e eth0:0
# Baixar e instalar a libosmocore<syntaxhighlight>
sudo -s
cd
git clone git://git.osmocom.org/libosmocore.git 
cd libosmocore 
autoreconf -fi 
apt-get install libtalloc-dev 
apt-get install libpcsclite-dev 
autoreconf -fi 
./configure 
make 
make install 
ldconfig
</syntaxhighlight>
# Baixar e instalar o openggsn<syntaxhighlight>
sudo -s
cd 
git clone git://git.osmocom.org/openggsn.git 
sudo -s
cd openggsn 
autoreconf -fi 
./configure 
make 
make install 
ldconfig
</syntaxhighlight>
# Instalar o osmo-pcu<syntaxhighlight lang="batch">
cd 
git clone git://git.osmocom.org/osmo-pcu  
sudo -s
cd osmo-pcu 
autoreconf -fi 
./configure 
make 
make install 
ldconfig
</syntaxhighlight>
# Copiar o ggsn.conf para /etc/ggsn.conf<syntaxhighlight>
sudo -s
cd 
cd openggsn/examples 
cp ggsn.conf /etc/ggsn.conf
</syntaxhighlight>
# Instalar o wireshark para analisar dados transmitidos<syntaxhighlight lang="batch">
sudo apt-get install wireshark
</syntaxhighlight>Para executar, e analisar todas as redes do computador, é necessário ter o acesso root, então para executar o wireshark:<syntaxhighlight>
sudo wireshark
</syntaxhighlight>
# O último passo é fazer a conexão e verificar a comunicação entre o OpenGGSN e o SGSNEMU. Para isso abra dois terminais. No primeiro copie<syntaxhighlight lang="batch">
sudo ggsn -c openggsn/examples/ggsn.conf --fg -l 10.0.0.40 --net 192.168.0.0/24 --dynip 192.168.0.0/24
</syntaxhighlight>Logo em seguida, no segundo terminal, copie<syntaxhighlight lang="batch">
sudo sgsnemu --listen 10.0.0.50 --remote 10.0.0.40 --dns 10.20.38.51 --timelimit 10 --contexts 0
</syntaxhighlight>A mensagem esperada pelo ggsn é:<syntaxhighlight lang="batch">
<000c> gtp.c:701 GTP: gtp_newgsn() started
<000c> gtp.c:661 State information file (/var/lib/ggsn/gsn_restart) not found. Creating new file.
<000c> gtp.c:682 fopen(path=/var/lib/ggsn/gsn_restart, mode=w) failed: Error = No such file or directory
</syntaxhighlight>  A mensagem esperada pelo sgsnemu é:<syntaxhighlight>
Using DNS server:      10.20.38.51 (10.20.38.51)
Local IP address is:   10.0.0.50 (10.0.0.50)
Remote IP address is:  10.0.0.40 (10.0.0.40)
IMSI is:               240010123456789 (0xf987654321010042)
Using NSAPI:           0
Using GTP version:     1
Using APN:             internet
Using selection mode:  1
Using MSISDN:          46702123456

Initialising GTP library
<000c> gtp.c:701 GTP: gtp_newgsn() started
Done initialising GTP library

Sending off echo request
Waiting for response from ggsn........

Received echo response
</syntaxhighlight>

=== Resultados da emulação pelo Wireshark ===
Código de filtragem pelo Wireshark.<syntaxhighlight>
ip.dst == 10.0.0.40 or ip.dst == 10.0.0.50
</syntaxhighlight>No ''echo request'' o source será 10.0.0.50 e o destination será 10.0.0.40

No ''echo response'' o source será 10.0.0.40 e o destination será 10.0.0.50

'''Echo response:'''

O tamanho do frame é de 56 bytes.

Pelo protocolo GTP (release 99 version 1) é passado um frame de mensagem de ''echo response'' (0x02). 

Mensagem de um ''echo request (GTP):''<syntaxhighlight>
32 02 00 06 00 00 00 00 44 00 00 00 0e 01
</syntaxhighlight>O primeiro campo (0x32) equivale a:<syntaxhighlight>
00110010
001 = Version GTP: 99v1
1     = Protocol Type: GTP
0     = Reserved : 0
0     = Is Next Extension Header Present? : No.
1     = Is Sequence Number Present? : Yes.
0     = Is N-PDU number present? No.
</syntaxhighlight>O campo (0x02) equivale ao tipo da mensagem, no caso será Echo response.

Os campos (0x00 e 0x06) equivale o tamanho da mensagem, no caso 6.

Os campos (0x00 0x00 0x00 0x00) equivalem ao TEID, que no caso será 0.

Os campos (0x44 0x00) é o número de sequência, no caso 0x4400

Os campos (0x0e 0x01) é o campo Recovery, no caso 1.

'''Echo request:'''

O tamanho do frame é de 54 bytes.

Pelo protocolo GTP (release 99 version 1) é passado um frame de mensagem de ''echo request'' (0x01). 

Mensagem de um ''echo request (GTP):''<syntaxhighlight>
32 01 00 04 00 00 00 00 44 00 00 00
</syntaxhighlight>O primeiro campo (0x32) equivale a:<syntaxhighlight>
00110010
001 = Version GTP: 99v1
1     = Protocol Type: GTP
0     = Reserved : 0
0     = Is Next Extension Header Present? : No.
1     = Is Sequence Number Present? : Yes.
0     = Is N-PDU number present? No.
</syntaxhighlight>O campo (0x01) equivale ao tipo da mensagem, no caso será Echo request.

Os campos (0x00 e 0x04) equivale o tamanho da mensagem, no caso 4.

Os campos (0x00 0x00 0x00 0x00) equivalem ao TEID, que no caso será 0.

Os campos (0x44 0x00) é o número de sequência, no caso 0x4400

= Fase II - Ensino<br>  =

== Conteúdo  ==

GPRS Tunneling Protocol (GTP) é uma coleção de protocolos para o gereneciamento de mobilidade IP no core das redes de pacotes 3GPP (GPRS,UMTS,EPC), usado para transportar o GPRS, compreedendo o GTP-C, GTP-U e variantes GTP'. O esboço da pilha é mostrado abaixo&nbsp;:<br> 

[[Image:Gtpv2-stack.gif]] 

<br>

==== Tipos GTP: ====

O GTP é dividido em protocolos separados como o GTP-C, GTP-U e GTP.

GTP-C é usado para a sinalização entre o GGSN (''Gateway Gprs Support Nodes'') e o SGSN (''Serving Gprs Support Nodes''). Ele permite que o SGSN ative uma sessão em favor do usuário (''PDP Context Activation''), desative a sessão ou configure os parâmetros de QoS, e também ajuste da sessão de um cliente vindo de outro SGSN. 

GTU-U é usado para o transporte de dados do usuário, entre a RAN (''Radio Access Network'') e o core da rede. Os pacotes podem ser transportados em IPV4, IPV6 ou PPP.&nbsp;<br> <br>GTP' (GTP Prime) usa a mesma estrtutura de mensagens do GTP-C e GTP-U, porém, tem uma função independente. Ele pode ser usado para transportar dados de bilhetagem da função CDF (''Charging Data Function'') da rede GSM ou UMTS para elemento que faz a função de CGF (''Charging Gateway Function'') . 

== Apresentação  ==
=== GTP - GPRS Tunnelling Protocol ===
https://docs.google.com/presentation/d/1r46ImyDaRllYu0LC9sl3v8PobY2rWyo4GAQo8og1DWc/edit?usp=sharing

=== GGSN - Gateway GPRS Support Node ===
https://docs.google.com/presentation/d/1C_qR4GL9R-7RnmJc5ZNJCDR-V4xf5B4evTFbUNv1cJM/edit?usp=sharing

= Fase III - Exemplo de Caso de Negócio<br>  =

<br> 

== Benefício para a Algar Telecom<br>  ==

*Economia no pagamento de licenças de uso.<br> 
*Com o acesso ao código fonte é possível a implementação de novos serviços. 
*Possibilidade de implementação de &nbsp;redundância geográfica para maior resiliência dos serviços.

== Benefícios para o cliente<br>  ==

*Melhora na disponibilidade do acesso à Internet via redundância geográfica. 
*Novos serviços de valor adicionado disponíveis.

== Direcionadores chave para esta iniciativa<br>  ==

*Obter o domínio das tecnologias utilizadas no plano de controle das redes UMTS, IMS e LTE, reduzindo custos de licenciamento e implementando novos serviços de valor adicionado.

<br> 

== Possíveis modelos de negócios  ==

*Com os dados fornecidos pelo cabeçalho do GTP pode-se criar ou melhorar alguns serviços, tais como: 
*Localização e monitoramento de celulares através da LAC (Location Area Code); 
*Criar o serviço que informe os "passos" de um celular: ''"por onde andei"'';&nbsp;

== Business Case  ==

<br> 

= Fase IV - Protótipo orientado ao Negócio  =

<br> 

== Escopo  ==

A partir de um estação movel (Pré-Pago ou Pós-Pago), se atachar em uma APN (Access Point Name), sendo assim conectando ao GGSN propriamento da Algar Telecom.<br> 

<br> 

<br> 

== Limitações  ==

<br> 

[http://www.3gpp.org/DynaReport/29060.htm http://www.3gpp.org/DynaReport/29060.htm]<br> 

Foi necessario adicionar as seguintes mensagens, pois estava dando erro de mensagem invalida, as mensagens abaixo são para comunicação entre o GGSN e o SGSN, conforme a especificação acima fala:<br> 

<br> 

vim gtp/gtpie.h<br> 

<br> <source lang="c">
#define GTPIE_RAT_TYPE 151 /* Radio Access Technology Type */
#define GTPIE_USER_LOC 152 /* User Location Information */
#define GTPIE_MS_TZ 153 /* MS Time Zone */
#define GTPIE_IMEI_SV 154 /* IMEI Software Version */
</source> 

<br> 

<br> 

E adicionar no swtich as seguinte codigos "gtp/gtpie.c":<br> 

<source lang="c">
switch (*p) {
case GTPIE_RAT_TYPE:
case GTPIE_USER_LOC:
case GTPIE_MS_TZ:
case GTPIE_IMEI_SV
}
</source> 

<br> 

<br> <br> 

<span id="1386856593547S" style="display: none;">&nbsp;</span> 

== PoC  ==

<br> 

== Detalhamento Técnico  ==

==== Codigo Fontes  ====

Código SVN: [http://versionamento/repos/PeD/opeggsn/ http://versionamento/repos/PeD/opeggsn/] 

<br> 

==== Instalação do OpenGGSN no LabCA  ====

==== Ambiente  ====

<br> 

Servidor&nbsp;: CentOS release 6.5 

IP eth3&nbsp;: 201.48.87.17/28 &nbsp;Gateway&nbsp;: 201.48.87.22/28 

IP eth2&nbsp;: 1.1.1.2/29 &nbsp;Gateway&nbsp;: 1.1.1.1/29 

<br> 

==== Faixa de Endereço Rede para os Telefones:  ====

<br> 

Rede dos usuários&nbsp;:&nbsp;192.168.10.0/24 

<br> 

==== Encaminhamento necessario para o serviço possar encaminhar pacotes para outra rede e vice-versa.  ====

<br> 

<source lang="Bash">
 echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
</source> 

<br> 

==== NAT para navegação na Internet  ====

<br> <source lang="Bash">
iptables -t nat  -A POSTROUTING -s 192.168.10.0/24 -o eth3 -j MASQUERADE
</source> 

<br> Download do OpenGGSN via GIT ou via HTTP ([http://sf.net/projects/ggsn http://sf.net/projects/ggsn]): 

<source lang="Bash">
mkdir /opt/openggsn
cd /opt/openggsn
git clone git://git.osmocom.org/openggsn
</source> 

<br> 

Compilando o OpenGGSN: 

<source lang="Bash">
cd /opt/openggsn
autoreconf ; automake --add-missing ; autoreconf ; autoconf ; automake ; ./configure --prefix=/usr/local ; make -j 2 ; make install 
</source> 

<br> <br> 

==== Inicializando o OpenGGSN  ====

<br> <source lang="Bash">
echo "Adicionando rota para a rede do SGSN da Huawei, via Border Gateway"
route add -net 201.48.226.0/24 gw 1.1.1.1
echo "Startand o OpenGGSN"
./ggsn -d --fg -c ../examples/ggsn.conf -l 1.1.1.2 --statedir ./
echo "Adicionando rota para a rede dos clientes via interface tun0"
route add -net 192.168.10.0/24 dev tun0
</source> <br> 

Arquivo .pcap com exemplo das mensagens Create_pdp_context e Delete_pdp_context&nbsp;: 

<br> 

'''Configuração GGSN:'''<br> 

È no arquivo ggsn.conf que fica toda as configurações e é bem documentado:<br> 

Principais:<br> 

<br> 

<br> 

<source lang="vim">
# TAG: pidfile
# File to store information about the process id of the program.
# The program must have write access to this file/directory.
pidfile /var/run/ggsn.pid

# TAG: statedir
# Directory to use for nonvolatile storage. 
# The program must have write access to this directory.
statedir /var/lib/ggsn/

# TAG: listen
# Specifies the local IP address to listen to
listen 1.1.1.2

# TAG: dynip
# Dynamic IP address pool.
# Used for allocation of dynamic IP address when address is not given
# by HLR.
# If this option is not given then the net option is used as a substitute.
dynip 192.168.10.0/24

# TAG: pcodns1
# Protocol configuration option domain name system server 1.Estudos
pcodns1 200.225.197.37

# TAG: pcodns2
# Protocol configuration option domain name system server 2.
pcodns2 200.225.197.34


# TAG: apn
# Use of this tag is EXPERIMENTAL
# Access point name to connect to when run in client mode.
apn m2m.ctbc.br

</source> <br> 

<br> 

<br> 

==== Configurando Telefone  ====

<br> Quando um telefone celular GPRS configura um PDP context e um ponto de acesso está selecionado. Neste ponto, um Access Point Name (APN) é determinado. 

<br>Configurar Telefone: 

APN&nbsp;: m2m.ctbc.br 

Usuario: ctbc 

Senha: ctbc 

<br> 

[[Image:Pdp create and delete.zip]] <br> 

<br> 

=== Teste de de Roaming  ===

IP's válidos alocado para o teste de roaming&nbsp;: 

201.48.226.64 rede/29<br>201.48.226.65 BG - Border Gateway<br>201.48.226.66 GGSN AID - Server 1 - apn m2m.ctbc.br<br>201.48.226.67 GGSN AID - Server 2 -&nbsp;apn m2m.ctbc.br<br>201.48.226.68 GGSN AID - Server 3 -&nbsp;apn m4m.ctbc.br<br>201.48.226.69 - vago<br>201.48.226.70 - vago<br>201.48.226.71 broadcast<br> 

= <br>Cronograma Macro&nbsp;  =

<br> 

= &nbsp;Histórico&nbsp;<br>  =
<br>

* 08/07/16 - Apresentação GTP
* 08/07/16 - Apresentação GGSN
* 08/07/16 - Demonstração do protótipo OpenGGSN
<br>

*01/11/13 - Atualização da documentação Conceitual (Caio Cesar Ferreira) 
*12/12/13 - Atualização da documentação Conceitual (Helvio)<br> 
*23/12/13 - Atualização da documentação Conceitual (Caio Cesar Ferreira/Helvio)<br> 
*26/12/12 - Atualização da documentação do modelo de Negócio (Ricardo) 
*04/06/14 - Alteração da configuração dos IPs dos três servidores, para teste de roaming.

<br>

= Referências  =

*[http://openbsc.osmocom.org/trac/wiki/OpenGGSN OpenGGSN] 
*[http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialgprsaloc/pagina_3.asp Teleco GGSN] 
*[http://4g-lte-world.blogspot.com.br/2013/03/gprs-tunneling-protocol-gtp-in-lte.html 3GPP-LTE]

<br> 

Fontes&nbsp;: 

*[http://git.osmocom.org/openggsn/ http://git.osmocom.org/openggsn/] 
*[http://git.osmocom.org/libosmo-abis/ http://git.osmocom.org/libosmo-abis/] 
*[http://git.osmocom.org/libosmocore/ http://git.osmocom.org/libosmocore/]

= Novos PD&amp;Is  =

*[[OpenGGSN Balanceamento de Carga e Roaming]]

= Pesquisadores&nbsp;  =
<br>

* Bruna Lorena Gondin
* Caio César Ferreira 
* Guilherme Brito Garcia 
* Hélvio Pereira de Freitas 
* Lincoln Borges Ferreira
* Ricardo Domingues de Faria 
* Servolo Dantas<br> 
* Tiago Barros De Souza