Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Mecánica Eléctrica CONVERGENCIA DEL PROTOCOLO DE INTERNET (IP) Y EL PROTOCOLO DE SEÑALIZACIÓN DE TELEFONÍA (SS7) Luis Alejandro Lira Loarca Asesorado por la Inga. Ingrid Rodríguez de Loukota Guatemala, abril de 2014 UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA CONVERGENCIA DEL PROTOCOLO DE INTERNET (IP) Y EL PROTOCOLO DE SEÑALIZACION DE TELEFONÍA (SS7) TRABAJO DE GRADUACIÓN PRESENTADO A LA JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA POR LUIS ALEJANDRO LIRA LOARCA ASESORADO POR LA INGA. INGRID RODRÍGUEZ DE LOUKOTA AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA GUATEMALA, ABRIL DE 2014 UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos VOCAL I Ing. Alfredo Enrique Beber Aceituno VOCAL II Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco VOCAL III Inga. Elvia Miriam Ruballos Samayoa VOCAL IV Br. Walter Rafael Véliz Muñoz VOCAL V Br. Sergio Alejandro Donis Soto SECRETARIO Ing. Hugo Humberto Rivera Pérez TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos EXAMINADOR Ing. Luis Eduardo Durán Córdova EXAMINADOR Ing. Julio Rolando Barrios Archila EXAMINADOR Ing. José de León Escobar SECRETARIA Inga. Marcia Ivónne Véliz Vargas ACTO QUE DEDICO A: Dios Por ser la fuente de sabiduría que me ha permitido alcanzar las metas propuestas en la vida. Mis padres Luis Alberto Lira y Eugenia Loarca de Lira. Cuyo amor y apoyo incondicional me han dado la confianza y la oportunidad de salir adelante. Mi tía Celia Loarca. Por su amor y cuidado a mi vida. Mis hermanos Pablo y Andrea Lira. Por estar presentes en cada una de las etapas de mi vida brindándome su apoyo. Mis amigos Por su constante motivación y compañerismo, cada uno de ustedes ha sido importante en todo momento. AGRADECIMIENTOS A: Mis padres Por su constante ayuda, dedicación y perseverancia para llevar a la culminación mis estudios. Padres abnegados a quienes amo, admiro y respeto. Mi familia Por ser un ejemplo de vida, por sus consejos y cuidado. Mi asesora Inga. Ingrid de Loukota. Por la dedicación, orientación y asesoría académica que me brindó durante mis estudios y la elaboración del presente trabajo. ÍNDICE GENERAL ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ........................................................................... V LISTA DE SÍMBOLOS ..................................................................................... VII GLOSARIO ....................................................................................................... IX RESUMEN................................................................................................ XXXVII OBJETIVOS .............................................................................................. XXXIX INTRODUCCIÓN ............................................................................................ XLI 1. TRASFONDO HISTÓRICO ...................................................................... 1 1.1. Señalización en telefonía ........................................................... 1 1.2. Redes SS7 ................................................................................ 6 1.2.1. Funcionalidad SS7 .................................................... 9 1.2.1.1. Service Switching Point (SSP) ............. 13 1.2.1.2. Signal Transfer Point (STP).................. 14 1.2.1.3. Service Control Point (SCP) ................. 17 1.2.1.4. Links de señalización ........................... 19 1.2.2. Protocolo SS7 ......................................................... 21 1.2.2.1. Message Transfer Part (MTP) .............. 23 1.2.2.2. Signaling Connection Control Part (SCCP)................................................. 26 1.2.2.3. Transaction Capabilities Application Part (TCAP) ......................................... 27 1.2.2.4. ISDN user part (ISUP) .......................... 28 1.3. El internet ................................................................................ 29 1.3.1. Historia de internet .................................................. 30 1.3.2. Protocolo de internet (IP) ........................................ 37 I 2. CONVERGENCIA: UNA DEMANDA ACTUAL ....................................... 45 2.1. Voz sobre IP ........................................................................... 45 2.2. Telefonía de tercera generación. ............................................. 52 2.3. La necesidad de un nuevo protocolo de transporte ................. 55 2.4. Propuesta que no se podía rechazar ....................................... 61 3. DISEÑO DE SCTP ................................................................................ 65 3.1. Datagrama SCTP .................................................................... 65 3.2. Encabezado y estructura interna de MDTP ............................. 65 3.3. Encabezado y estructura interna de SCTP .............................. 70 3.4. Manejo de asociaciones SCTP ............................................... 80 4. SIGTRAN ............................................................................................... 85 4.1. UDP ........................................................................................ 86 4.2. TCP ......................................................................................... 86 4.3. Arquitectura ............................................................................. 87 4.4. SCTP ...................................................................................... 89 4.4.1. Multi-homing ........................................................... 89 4.4.2. Multi-streaming ....................................................... 90 4.4.3. Otras características de SCTP ............................... 91 4.5. Capas de adaptación .............................................................. 92 4.5.1. M2PA ..................................................................... 92 4.5.2. M2UA ..................................................................... 94 4.5.3. M3UA ..................................................................... 96 4.5.4. SUA ........................................................................ 97 4.6. Seguridad ................................................................................ 98 CONCLUSIONES .......................................................................................... 101 II RECOMENDACIONES ................................................................................... 103 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 105 III IV ÍNDICE DE ILUSTRACIONES FIGURAS 1. Evolución en redes de telefonía ............................................................. 2 2. Arquitectura funcional de SS7 .............................................................. 12 3. Arquitectura del protocolo SS7 ............................................................. 21 4. Crecimiento de internet (1981-2011) .................................................... 34 5. Usuarios de internet por regiones del mundo ....................................... 35 6. Encabezado IP ..................................................................................... 38 7. Algunos miembros del set de protocolo de internet .............................. 42 8. Modelo funcional de SIGTRAN ............................................................ 56 9. Estructura del datagrama MDTP .......................................................... 66 10. Estructura del datagrama SCTP ........................................................... 71 11. Manejo de conexiones SCTP ............................................................... 82 12. Arquitectura SS7 vs. SIGTRAN ............................................................ 88 13. Multi-Homing ........................................................................................ 90 14. Multi-Streaming .................................................................................... 90 15. Configuración M2PA ............................................................................ 93 16. Interconexión vía M2PA ....................................................................... 94 17. Interconexión vía M2UA ....................................................................... 95 18. Interconexión vía M3UA ....................................................................... 96 19. Interconexión vía SUA.......................................................................... 98 TABLAS I. Diferencia entre redes de telefonía e IP ............................................... 47 V II. Descripción completa de chunks disponibles ....................................... 74 VI LISTA DE SÍMBOLOS Símbolo Significado % Porcentaje VII VIII GLOSARIO 1G Telefonía móvil de primera generación. Sistema de comunicación móvil, capaz de transmitir únicamente voz análoga. 2G Telefonía móvil de segunda generación. Sistema de comunicación móvil, capaz de transmitir voz en forma digital, llenando necesidades de cifrado y servicios agregados. 3G Telefonía móvil de tercera generación. Sistema de comunicación móvil, con capacidades agregadas como acceso a internet desde el celular, video llamada, correo electrónico. 3GPP 3rd Generation Partnership Project, colaboración de grupos de asociaciones de telecomunicaciones, conocidos como miembros organizativos cuyo objetivo es asentar las especificaciones de un sistema global de comunicaciones de tercera generación. AH Authentication