miércoles, 26 de abril de 2023

CONMUTACIÓN Y MULTIPLEXACIÓN EN REDES DE BA

 

INTRODUCCIÓN

En este trabajo analizaré el tipo de multiplexación y de conmutación utilizado por ADSL y por VSAT.

He escogido estas dos tecnologías de banda ancha porque son tecnologías que son o han sido muy empleadas.

ADSL (acrónimo en inglés de Asymmetric Digital Subscriber Line, Línea de abonado digital asimétrica) es un tipo de tecnología de línea de abonado digital DSL. Consiste en la transmisión de datos digitales apoyada en el cable de pares simétricos de cobre que lleva la línea telefónica convencional o línea de abonado (Red Telefónica Conmutada, PSTN).

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Actualmente está siendo sustituido por la fibra óptica, que permite un flujo elevado de datos, resulta de fácil instalación, no produce interferencias, es más ligero y presenta mayor seguridad de conexión.

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La tecnología satélite VSAT, usa un tipo de antena que recibe y transmite datos y que por su sigla en inglés significa Terminal de Apertura Muy Pequeña. Esta antena consta de pequeños terminales que se pueden instalar en sitios dispersos y conectarse a un Hub central gracias a un satélite.

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ADSL- MULTIPLEXACIÓN

Para soportar múltiples canales sobre la  misma línea de abonado, los módems ADSL dividen el ancho de banda disponible de la línea telefónica mediante multiplexación por división en frecuencia (FDM, Frequency Division Multiplexing) y multiplexación por división en el tiempo (TDM, Time Division Multiplexing).

Mediante FDM se asigna una banda del canal de datos ascendente y otra banda para el descendente, y estas son divididas a su vez en uno o más subcanales mediante TDM.

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FDM es una técnica de multiplexación que divide el ancho de banda disponible en varias subbandas de frecuencia que no se superponen, cada una de las cuales puede transportar una señal que es generada y modulada por uno de los dispositivos emisores. Por lo tanto, FDM permite transmisiones simultáneas a través de un medio de comunicación común. Las bandas de frecuencia están separadas entre sí por bandas de frecuencias no utilizadas llamadas bandas de protección, para evitar la superposición de señales.

Las señales moduladas se combinan mediante un multiplexor (MUX) en el extremo de envío. La señal combinada se transmite a través de un canal de comunicación, lo que permite la transmisión simultánea de múltiples flujos de datos independientes. Al final de la recepción, las señales individuales se extraen de la señal combinada mediante el proceso de demultiplexación.

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TDM divide el ancho de banda de un único enlace en intervalos de tiempo separados. Transmite dos o más canales (flujo de datos) por el mismo enlace al asignar un intervalo de tiempo diferente para la transmisión de cada canal. Los canales se turnan para usar el enlace.

TDM es un concepto de capa física, no tiene en cuenta la naturaleza de la información que se multiplexa en el canal de salida. Por lo tanto es independiente del protocolo de capa 2 que usaron los canales de entrada.

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ADSL- CONMUTACIÓN

ADSL utiliza conmutación de paquetes, y es capaz de manejar flujos de paquetes de varios megabits.

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Con el empleo de conmutación de paquetes obtiene una gran eficiencia, ya que generalmente el tráfico generado/enviado por/hacia los usuarios tiene un comportamiento de ráfagas, al contrario de lo que ocurre con una llamada telefónica tradicional sobre una red de conmutación de circuitos, en la que cuando marcamos el número de teléfono de otra persona, aunque no hablemos, tenemos reservado el canal hasta que uno de los dos interlocutores finalice la conexión.

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En la conmutación de paquetes los datos o la información que se transmite es ensamblada previamente en paquetes. Cada uno de los paquetes se transmite de manera individual y va a poder seguir rutas distintas para llegar al destino. En cuanto lo hacen, esos paquetes son de nuevo re-ensamblados.

La conmutación de paquetes es más eficiente que la de circuitos y más adecuada para los datos que se no son en tiempo real, como en una página web, el correo electrónico, archivos, etc.

Existen dos modalidades dentro de la conmutación de paquetes:

·        Modo conmutación de paquetes sin conexión o datagramas:

Cada paquete se va a enrutar de modo individual, no va a haber una ruta dedicada para los paquetes, de manera que los paquetes pueden seguir rutas distintas y ser entregados fuera de orden. Se usa un protocolo UDP, el cual no proporciona ninguna garantía.

·        Modo de conmutación de paquetes orientada a la conexión o conmutación de circuitos virtuales: Es una transmisión orientada a conexión y por lo tanto precisa de una fase de configuración para cada nodo que esté involucrado antes que exista la transferencia de cualquiera de los paquetes. El protocolo que se usa para el transporte es TCP, con lo cual se garantiza que los datos lleguen de modo correcto y en orden.

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VSAT- MULTIPLEXACIÓN

Las técnicas de multiplexación más empleadas por VSAT son FDM, TDM y CDM. [10]

De entre estas tres técnicas, VSAT emplea mayoritariamente TDM, en concreto los paquetes se suelen enviar a través de un satélite de acceso aleatorio/acceso múltiple por división de tiempo (RA/TDMA).

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FDM: Multiplexación por división en frecuencia. Se asigna parte del ancho de banda a cada portadora. Se necesita una zona de guarda entre las diferentes frecuencias, con lo que se desperdicia algo del ancho de banda.

TDM: Multiplexación por división en el tiempo.  Se asigna todo el ancho de banda a cada portadora durante un espacio de tiempo limitado llamado slot. Los slots forman  una estructura periódica llamada trama de TDM. Uno de los problemas que nos encontramos son los sincronismos de las diferentes fuentes de portadoras.

CDM: Multiplexación por división de código. Las portadoras pueden transmitir continuamente ocupando todo el ancho de banda.

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CDM es un tipo de multiplexación bastante compleja, basada en el uso de distintas codificaciones para cada canal, que pueden ser transmitidos compartiendo tiempo y frecuencia simultáneamente. Hacen uso de complejos algoritmos de codificación. 

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VSAT- CONMUTACIÓN

VSAT, “very small aperture terminal”, es utilizada en redes de conmutación de paquetes. Dicho tipo de conmutación ha sido explicado en el apartado “ADSL-Conmutación”.

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CONCLUSIONES

Tras el estudio realizado en este trabajo podemos concluir que ambas tecnologías de banda ancha, ADSL y VSAT emplean como método de conmutación la conmutación de paquetes, y en cuanto a las técnicas de multiplexación empleadas por cada uno ADSL emplea FDM y TDM, mientras que VSAT a mayores de estas dos también emplea CDM. Cada una de estas técnicas de multiplexación tienen sus ventajas y sus desventajas y será más apropiada una u otra en función de su aplicación, pues FDM comparte el ancho de banda y desperdicia algo de este, TDM emplea todo el ancho de banda pero encuentra problemas en el sincronismo, y en CDM se transmite todo el tiempo ocupando todo el ancho de banda pero es más complejo.

REFERENCIAS

[1]: “Línea de abonado digital asimétrica” – Wikipedia. Dirección URL:

https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADnea_de_abonado_digital_asim%C3%A9trica#Desventajas

[2]: “¿Cuál es la diferencia entre ADSL y fibra óptica?”- Selectra. Dirección URL:

https://selectra.es/internet-telefono/que-es/fibra-optica-o-adsl

[3]: “Tecnología satelital VSAT: ¿Qué es y cómo funciona?”- AXESS Networks- Dirección URL:

https://axessnet.com/tecnologia-satelital-vsat-que-es/

[4]: “La tecnología de acceso ADSL”- Ramón Jesús Millán Tejedor- Dirección URL:

https://www.ramonmillan.com/tutoriales/adsl.php#:~:text=Para%20soportar%20m%C3%BAltiples%20canales%20sobre,TDM%20(Time%20Division%20Multiplexing)%2C

[5]: “¿Qué es la multiplexación por división de frecuencia – FDM?" Guía completa” – Industry Surfer. Dirección URL:

https://industrysurfer.com/blog-industrial/que-es-la-multiplexacion-por-division-de-frecuencia-fdm-guia-completa/

[6]: “Time-Division Multiplexing”. Dirección URL:

https://www.sapalomera.cat/moodlecf/RS/4/course/module3/3.1.1.4/3.1.1.4.html

[7]: “Broadband access: "When will it happen and how will it impact backbone networks"- P.E.White- Publicado por IEEE. Dirección URL:

https://ieeexplore.ieee.org/document/657266

[8]: “Y así es como funciona el DSL”- Átomos y bits. Dirección URL:

https://atomosybits.com/y-asi-es-como-funciona-el-adsl/

[9]: “Conmutación de circuitos y paquetes (en redes)”- José Luis R.- 247 tecno. Dirección URL:

https://247tecno.com/conmutacion-de-circuitos-y-paquetes/

[10]: “Redes VSAT (Terminal de Apertura Muy Pequeña)”- Mario Casado García, Francisco Camazón Rodriguez- Universidad de Valladolid. Dirección URL:

https://www.studocu.com/es/document/uned/redes/redes-vsat-detalle/20948966

[11]: “VSAT communications networks-an overview”- D. Chakraborty. Publicado por IEEE. Dirección URL:

https://ieeexplore.ieee.org/document/449

[12]: “Vsat- Star-shaped networks”- Slideshare. Dirección URL:

https://es.slideshare.net/eantony/vsatoctubre1

[13]: “Real-time adaptive packet compression scheme for high latency network”- Tan Ling Sun, Tan Chong Eng, Lau Sei Ping- Publicado por IEEE. Dirección URL:

https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6222676

miércoles, 19 de abril de 2023

SS7

 

INTRODUCCIÓN

El Sistema de Señalización por Canal Común, o Signalling System Number 7 (SS7), es un conjunto de protocolos responsable directo de interconectar los teléfonos entre sí y también las centrales telefónicas y las operadoras.

[1]

Su principal propósito es el establecimiento y finalización de llamadas, si bien tiene otros usos. Entre estos se incluyen: traducción de números, mecanismos de tarificación prepago y envío de mensajes cortos (SMS).

Para el envío de señalización, utiliza un canal común (CCS), de propósito general, estandarizado internacionalmente por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), que está optimizado para operar en redes de telecomunicaciones digitales junto con cambios controlados por programa.

[2]

Podemos decir que el SS7 es una red de conmutación de paquetes, así como las usadas por la red de conmutación de paquetes X.25, por ejemplo.

[1]

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

·        Es un sistema de señalización por canal común.

·        Se utiliza para intercambio de señalización entre centrales de control por programa almacenado (CPA).

·        Su utilización masiva tiende a la estructuración de dos redes separadas: una de tráfico (voz, fax, etc.) y otra de señalización

·        La red de señalización se estructura con nodos llamados “puntos de señalización (PS)”.

·        La información de señalización se transmite por la red de señalización mediante las “unidades de señal de mensaje (USM)”.

[3]

VENTAJAS

·        Alta flexibilidad: puede ser empleado en diferentes servicios de telecomunicaciones

·        Alta capacidad: Un solo enlace de señalización soporta cientos de troncales

·        Alta velocidad: establecer una llamada a través de varias centrales toma menos de 1 segundo.

·        Alta confiabilidad: contienen poderosas funciones para eliminar problemas de la red de señalización. Un ejemplo es la posibilidad de escoger enlaces alternos para la señalización.

·        Economía: puede ser usado por un amplio rango de servicios de telecomunicaciones. Requiere menos hardware que los sistemas anteriores.

[4]

 

ARQUITECTURA Y FUNCIONAMIENTO

La arquitectura de SS7 se basa en tres tipos de puntos de señalización, interconectados a través de enlaces de señalización. Cada Punto de Señalización o Signaling Point (SP) en la Red SS7 está identificado por su Point Code (Código de Punto), para identificar la fuente y el destino de los mensajes.

Los tres tipos de SP en una red de SS7 son:

·        Punto de Conmutación de Servicio o Service Switching Points (SSPs)

·        Puntos de transferencia de Señalización o Signaling Transfer Points (STPs)

·        Puntos de Control de Servicio o Service Control Points (SCPs)

Los Puntos de Conmutación de Servicio, SSPs, son centrales o terminales que tienen capacidad de SS7. Envían mensajes a la Red de Señalización para establecer las llamadas o características de acceso de servicio requeridas por un abonado. Utiliza la información de quien llama (los dígitos marcados en la tabla de enrutamiento SSP) para encontrar el circuito correspondiente (la ruta de la llamada). A continuación, la SSP envía un mensaje de SS7 solicitando una conexión de circuito en la ruta que se especifica en la tabla de enrutamiento, del cual recibirá un acuse de recibo que le dará permiso para usar la ruta. 

Los Puntos de Transferencia de Señalización, STPs, son centrales grandes de paquetes SS7 y realizan la función de enrutamiento de mensajes dentro de la Red SS7. La central se basa en direcciones MTP (Message Transfer Part) y SCCP (Signaling Connection Control Part) y no conoce nada de las llamadas telefónicas.

Los Puntos de Control de Servicio, SCPs, son sistemas de computación de propósito general que actúan como bases de datos para la Red SS7 al proveer un diálogo de pregunta/respuesta para ciertos servicios.

Las conexiones entre los Signaling Points son llamadas Links (Enlaces), de los cuales existen varios tipos, identificados de la ‘A’ a la ‘F’.

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NIVELES

Lo fundamental en una red SS7 es el protocolo de transferencia de mensajes de señalización (MTP). Este protocolo comprende los niveles dos y tres de  OSI, y sobre él se transmite toda la señalización de todas las redes de conmutación de circuitos tradicionales, tanto de operadores de telefonía fija como de telefonía móvil.

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Ilustración 1: niveles del SS7 [4]

 

Nivel 1: Físico

Se emplea la transmisión TDM (Multiplexación por División en el Tiempo) utilizando canales de 64 kbps dentro de tramas punto a punto de 2 Mbps.

Nivel 2: Enlace de Datos

El nivel de enlace de datos proporciona la entrega secuenciada de todos los paquetes de mensajes SS7. Utiliza numeración secuencial para determinar si los mensajes se han perdido durante la transmisión. Cada enlace usa su propia numeración independiente de otros enlaces.

Nivel 3: Nivel de red

El nivel de la red depende de los servicios de Nivel 2 para proporcionar un encaminamiento, la discriminación de mensajes y funciones de distribución de mensajes.

[4]

Nivel 4: Protocolos de usuario y aplicación de piezas

El nivel 4 consta de varios protocolos, partes y piezas de usuario de aplicaciones.

[5]

PROTOCOLOS

El MTP (Message Transfer Part) utiliza protocolos tales como:

·        MTP2: Se ocupa del alineamiento de paquete mediante banderas al inicio y al final.

·        MTP3: Posee una dirección de punto de acceso que permite identificar a la capa superior (TCAP o ISUP sobre el protocolo MTP3)

Mientras que el UTP (User Transfer Part) emplea gran variedad de protocolos como  por ejemplo:

·        TCAP: Facilita la transferencia de mensajes en tiempo real entre HLR, VLR, MSC, EIR.

·        ISUP: Son los mensajes de señalización propiamente dichos.

[6]

SEGURIDAD

Los atacantes pueden utilizar los exploits SS7 para interceptar mensajes, rastrear la ubicación de un suscriptor, grabar/redirigir llamadas, afectar negativamente en las operaciones de socorro en casos de desastre, drenar los fondos de las personas de los bancos en combinación con otros métodos y enviar miles de millones de mensajes de spam.

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En 2008 se publicaron varias vulnerabilidades de SS7 que permitían realizar un seguimiento secreto a los usuarios de los dispositivos móviles.

En 2014, se publicó una vulnerabilidad de SS7 que permitía a cualquiera realizar el seguimiento de los movimientos de usuarios de móviles desde virtualmente cualquier sitio del mundo con una tasa de éxito de aproximadamente el 70%.

En 2014 también apareció la herramienta SnoopSnitch que puede avisar cuando se producen ciertos ataques usando SS7.

En 2016 se publica una vulnerabilidad que puede ser aprovechada para, en WhatsApp y Telegram, hacerse pasar por otra persona y leer los mensajes privados.

En mayo de 2017, O2 Telefónica, confirmó que cibercriminales habían explotado vulnerabilidades de SS7 para realizar retiradas de dinero de cuentas bancarias.

Ante estos ataques, en 2018, se publica una metodología abierta para la detección de las vulnerabilidades presentadas, por medio del empleo de las herramientas Open Source, "Wireshark" y "Snort".

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CONCLUSIÓN

El Sistema de Señalización Número 7 (SS7) es el responsable de interconectar los teléfonos entre sí y también las centrales telefónicas y las operadoras, por lo cual es imprescindible. No obstante, en términos de seguridad SS7 es muy vulnerable. Por lo tanto, estamos continuamente expuestos a ataques de seguridad a través de SS7, pues no podemos dejar de utilizar este sistema de señalización.

REFERENCIAS

[1]: “SS7 y SIGTRAN: por qué sus llamadas dependen de estos protocolos”. Lucas Torres. Dirección URL:

https://www.khomp.com/es/ss7-y-sigtran-protocolos/

[2]: “Sistema de señalización por canal común n.º 7”. Wikipedia. Dirección URL:

https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_se%C3%B1alizaci%C3%B3n_por_canal_com%C3%BAn_n.%C2%BA_7#Protocolos

[3]: “SISTEMA SEÑALIZACIÓN CCITT Nº7 (SS7)”, Profesor Luis Castillo Barros. Dirección URL:

 https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2013/1/EL6019/1/material_docente/bajar?id_material=747310

[4]: “Sistema de Señalización SS7”, infogram.com. Dirección URL:

https://infogram.com/unidad-3-arquitectura-y-senalizacion-ss7-1h8n6mngqn8m2xo

[5]: “Sistema de Señalización Nº7”, Jesús Aribas López, 2019. Dirección URL:

https://mybloginfo.home.blog/2019/05/24/sistema-de-senalizacion-no7/

[6]: “Sistema de Señalización SS7”, txdedatosprotocoloss. 2013. Dirección URL:

http://txdedatosprotocoloss7.blogspot.com/

[7]: “SS7 Vulnerabilities—A Survey and Implementation of Machine Learning vs Rule Based Filtering for Detection of SS7 Network Attacks”. Kaleem Ullah, Imran Rashid, Hammad Afzal, Mian Muhammad Waseem Iqbal, Yawar Abbas Bangash and Haider Abbas. Publicado por IEEE. IEEE Xplore. Dirección URL:

https://ieeexplore.ieee.org/document/8984216