CN103078755B - 七号信令采集与注入系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信令采集及注入技术领域，尤其涉及一种七号信令采集与注入系统。包括通信处理模块、数据采集与注入模块、配置与管理模块、硬件驱动模块，其中通信处理模块包括数据发送模块和数据接收模块，数据采集与注入模块包括采集信令复制与封装单元、注入指令的解封装单元、MTP3协议处理单元、MTP2协议处理单元和采集卡接入方式判断单元。本发明解决了从七号信令网准确采集七号信令消息，并将原始信令透传，实现对信令链路的采集、监视、透传以及向七号信令网中插入封装的信令消息，并传输到相应的目的信令点（DPC）这两个技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及信令采集及注入技术领域，尤其涉及一种七号信令采集与注入系统。
背景技术
七号信令系统(SS7)是电信网中广泛使用的传递控制信息的一种方式，是现代电信的支撑网，七号信令网承载着电信网络运行的几乎所有信息，是非常宝贵的信息资源。为了更好的对七号信令网络进行管理和维护，现有的技术方案主要集中在如何准确采集七号信令消息，对于向七号信令网中插入封装的信令消息，并实现类似于话路强拆这类攻击的方法研究较少。在七号信令中，七号信令一般在E1/T1/STM-1中传输，E1为符合G.703标准的一种PCM(脉冲编码调制)编码传送方式，传输速率为2M，T1为符合G.703标准的一种PCM编码传送方式，传输速率为1.544M；STM-1为同步传输模式1，是一种更高速率的传输方式。
现有的七号信令消息采集采用以下几种方式：
方式1：STP交换机内部收敛终结接入方式，即利用程控数字交换机提供的一种特殊功能，物理上将承载信令消息的TDM(时分复用)时隙中的信号复制到另外一个E1或T1系统中，然后将这个E1或T1系统接入到信令采集部分。
方式2：高阻跨接方式，即通过高阻跨接从承载七号信令的物理通道上获取信号，接入到信令采集部分。要求输入阻抗大于2K，不影响监测的链路。
方式3：分光器接入方式，当物理传输采用光纤时，无法通过高阻跨接的方法从传输信令的通道上获取信号，分光器可以从光纤上承载信息的光信号中分出一部分接入到信令采集部分，而不影响信号的传输。
方式4：串接复制方式，即将信令采集装置串接在信令链路两端的信令点或信令之间，也可以直接与信令点或信令转接点连接。该方式在信令网的链路层中采集信令消息，并进行复制发送到信令监测系统。由于该方式在链路层采集信令消息，而不是在物理层采集信令，将链路层的消息发往用户，从而保证了监测的消息和信令网中传送的消息是完全一样的。
现有的七号信令采集卡或七号信令监测系统虽然实现了对七号信令的监测，但在准确性、稳定性、实用性方面还有待提高；更重要的是现在的技术并没有实现向七号信令网中实时的插入封装好的信令消息，并提供一些话路强拆的方法。
发明内容
本发明的目的在于解决从七号信令网准确采集七号信令消息，并将原始信令透传，实现对信令链路的采集、监视、透传以及向七号信令网中插入封装的信令消息，并传输到相应的目的信令点(DPC)这两个技术问题。
该七号信令采集与注入系统包括通信处理模块、数据采集与注入模块、配置与管理模块、硬件驱动模块，其中通信处理模块包括数据发送模块和数据接收模块，数据采集与注入模块包括采集信令复制与封装单元、注入指令的解封装单元、MTP3协议处理单元、MTP2协议处理单元和采集卡接入方式判断单元，其中通信处理模块中的数据发送模块和采集信令复制与封装单元连接，数据接收模块与配置与管理模块连接，配置与管理模块分别与数据采集与注入模块和硬件驱动模块连接，硬件驱动模块与采集卡接入方式判断单元连接；其中通信处理模块调用配置与管理模块提供的接口函数处理从用户应用程序来的配置与管理命令；按照与用户应用程序之间的接口协议，负责用户应用程序的通信，实时传递监测数据，同时接收用户应用程序的命令，根据对收到的注入命令进行预处理，将需要注入的信元交给数据采集与注入模块处理；数据采集与注入模块负责信令链路的识别，数据的采集、处理及输出，同时监测链路的状态并对用户需要手动发送的命令进行处理；配置与管理模块调用通信处理模块和硬件驱动模块提供的接口函数对通信处理模块和硬件驱动模块进行相应的配置和管理，配置与管理模块是采集终端的控制单元，负责整个网桥的管理与配置；硬件驱动模块调用接口函数处理从E1接口采集到的链路状态和数据，同时负责功能芯片的初试化，按要求配置监测链路、端口和时隙，负责端口状态的监测和告警。
其中采集卡接入方式是把采集卡放在两个信令点之间，使两个信令点通过采集卡连接起来，采集卡透传两个信令点间的通信数据，并把接收到的数据过滤掉FISU和LSSU后通过TCP/IP发送到相应端口；此外采集卡能通过TCP/IP接收用户定制的七号信令消息，并封装发送到相应的DPC。
其中硬件驱动模块配置监测链路采用三级中断结构对各个链路进行监测和数据收发。
所述的七号信令包括三种信号单元：消息信号单元MSU，链路状态信号单元LSSU和填充信号单元FISU；其中MSU为真正携带消息的信号单元，消息包含在SIF和SIO字段；LSSU为传送网络链路状态的信号单元，链路状态由SF字段指示；FISU不含任何信息，是在网络节点没有信息需要传送的时候，向对方发送空信号，其作用是使信令链路保持通信状态。
其中MTP2协议处理单元与第一功能级为两点间进行信号消息的传递提供信令链路，并定义在一条信令链路上传递信号消息和与传递有关的功能和程序；同时把要发送的信号消息发到信令数据链路即第一功能级上去，把正确接收的信号消息传送到第三功能级，在两个信令点终端内或之间传送信令链路状态信息及处理机工作情况的信息；
该七号信令采集与注入系统还包括高阻跨接和串接网轿；高阻跨接通过高阻隔离器采集到经由端口的信元消息，同时把外部的噪音信号隔离开，采集到的信元消息到达采集卡后，采集卡把信号放大，然后通过以太网口把放大后的消息发送到协议处理软件。
本发明的有益效果：
本发明用于电信网网络攻防基础平台，提供对七号信令网络的攻击支持，在电信网网络攻防基础平台中，能实时采集七号信令网的信元信息显示在基础平台应用软件上，并能根据采集到的信元结合相应的攻击方法，向信令网中注入封装好的信令，实现针对七号信令网的各类网络攻击。在对电信网网络攻防基础平台进行大量测试，发现七号信令采集卡系统能准确、稳定的采集信令网信令消息，通过使用访发明的通信处理模块的相关接口，能向信令网中注入相应的信令，达到特定的效果。通过实验证明本发明各技术方案能很好的实现。
附图说明
图1为本发明七号信令采集与注入系统框图；
图2为MTP2控制模块之间的交互作用流程图；
图3为本发明中高阻跨接实现原理结构图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步介绍。
如图1所示，七号信令采集与注入系统包括通信处理模块、数据采集与注入模块、配置与管理模块、硬件驱动模块，其中通信处理模块包括数据发送模块和数据接收模块，数据采集与注入模块包括采集信令复制与封装单元、注入指令的解封装单元、MTP3协议处理单元、MTP2协议处理单元和采集卡接入方式判断单元，其中通信处理模块中的数据发送模块和采集信令复制与封装单元连接，数据接收模块与配置与管理模块连接，配置与管理模块分别与数据采集与注入模块和硬件驱动模块连接，硬件驱动模块与采集卡接入方式判断单元连接；硬件驱动模块调用采集与预处理模块提供的接口函数处理从E1接口采集到的链路状态和数据；硬件驱动模块描述负责功能芯片的初试化，按要求配置监测链路、端口和时隙，负责端口状态的监测和告警。其中配置监测链路采用三级中断结构对各个链路进行监测和数据收发。采集与预处理模块调用通信处理模块提供的接口函数将数据发送给用户应用程序；通信处理模块调用配置与管理模块提供的接口函数处理从用户应用程序来的配置与管理命令；配置与管理模块调用通信处理模块和硬件驱动模块提供的接口函数对通信处理模块和硬件驱动模块进行相应的配置和管理。配置与管理模块是采集终端的控制单元，负责整个网桥的管理与配置。管理与配置的内容包括：功能芯片的工作方式；监测链路的类型、端口、时隙、通道等；告警管理；时钟管理；安全控制。数据采集与注入模块负责信令链路的识别，数据的采集、处理及输出，同时监测链路的状态并对用户需要手动发送的命令进行处理。MTP2部分协议处理单元位于第一功能级和第三功能级之间的一个功能级，与第一功能级为两点间进行信号消息的传递提供信令链路，并定义在一条信令链路上传递信号消息和与传递有关的功能和程序；同时把要发送的信号消息发到信令数据链路即第一功能级上去，把正确接收的信号消息传送到第三功能级，在两个信令点终端内或之间传送信令链路状态信息及处理机工作情况的信息。
该系统的硬件配置要求包括：1、要求交换机的中继接口有“三通”转接头或者DTP转接架。2、高阻隔离器通过L9同轴头的E1线连接交换机背板“三通”连接器的一端；高阻隔离器的另一端通过E1连接采集卡。同轴头的型号是CC3。共8个E1端口。3、协议处理软件以TCP协议通过采集卡的以太网口(RJ45)连接采集卡，并收集采集卡采集到的数据。
如图3所示，其中串接网桥实现原理为：此种接入方式是把采集卡放在两个信令点(SP)之间，使两个信令点通过采集卡连接起来。采集卡像“桥”一样无差错地透传两个信令点(SP)间的通信数据，并把接收到的数据经过简单处理之后(过滤掉FISU和LSSU)通过TCP/IP发送到相应端口。此外，采集卡能通过TCP/IP接收用户定制的七号信令消息，并封装发送到相应的DPC。此种接入方式是把网桥设备串接到七号信令系统中，并随七号信令系统一起运行。串接后的运行过程中，采集卡不影响No.7信令网的正常运行。
采集卡硬件配置要求包括：1、采集卡端的接收端口全部为E1端口(CC3同轴头)，采集卡的发送端是连接了阻抗转换器的网口。每个阻抗转换器连接4路E1，共有两个以太网发送端口，可以连接8路发送E1。其中0-7端口的接收，分别经由连接了阻抗转换器的0-7端口发出。2、采集卡背面的以太网口用于通过RJ45接口连接协议处理软件。二者通过TCP协议进行通信。采集卡软件中集成了MTP2和MTP3的部分功能。一方面做到序号的背靠背发送(即针对于每对信令点，采集卡有各自的序号处理程序)；另一方面，我们做到了针对典型消息上下文信令的考虑。保证用户发送的这个消息能作为合法的消息被信令点处理而又不引起异常。
采集终端软件的接口分为两部分，一是外部接口，二是内部接口。外部接口包括E1、串口和以太网三种接口，E1接口用来跨接或者桥接标准E1中继，实现网桥设备与信令网的物理连接；串口作为采集终端的维护通道，提供基本的板卡设定与配置，能够通过基本的数据线连接到显示器；以太网是网桥设备与用户应用程序之间的接口，负责向用户应用程序传送需监测的数据，同时接收从监控服务器来的命令。内部接口采用函数调用的方式，实现各软件模块间的交互和控制。
本发明的七号信令中有三种信号单元：消息信号单元(MSU)，链路状态信号单元(LSSU)和填充信号单元(FISU)；其中MSU为真正携带消息的信号单元，消息包含在SIF和SIO字段；LSSU为传送网络链路状态的信号单元，链路状态由SF字段指示；FISU不含任何信息，是在网络节点没有信息需要传送的时候，向对方发送空信号，其作用是使信令链路保持通信状态，同时可起证实对方发来消息的作用。
由接收控制RC发来“忙”指示或“正常”指示，从而使CC进入拥塞状态或解除拥塞状态。如果进入拥塞状态，则周期性地向对端发送包含状态指示“B”的链路信号状态单元(SIB)。接收端一旦检测出拥塞状况，就周期地向对端发送包含状态指示B的链路信号状态单元(SIB)。周期以T5计时，时间为80－120ms。并且：停止对对端发送来的消息信号单元的否定与肯定证实。通知第三功能级本信号点到某目的地的信令链路拥塞。如果第三功能级有消息信号单元发出，仍送往第二功能级，按正常情况发送FISU或MSU，但其BSN与BIB应保持发现拥塞前最后发出的信号单元的BSN或BIB。在远端，每收到一个指示“B”的链路信号单元，就重新启动“证实延时计数器T7”。此外，第一次收到包含状态指示“B”的链路信号单元(SIB)后，要启动一个具有较长监视时间的定时器T6。如果在T6时限内未能达到消除拥塞门限，就判定该信号链路故障，否则重新恢复为正常使用。当信令链路的接收端拥塞状况消除时，停止发送包含状态指示“B”的链路信号单元(SIB)并恢复正常使用。
信令消息处理是在实际传递一条信令消息时，引导该消息到达适当的信令链路或者用户部分。信令消息处理由消息路由、消息鉴别和消息分配三部分功能。消息信令处理中的路由标记位于消息信号单元(MSU)中信令信息字段(SIF)的开头，DPC是消息所有达到的目的地信令点的编码，OPC是消息源信令点的编码，SLS是用于负荷分担是选择信令链路的编码，是CIC(电路识别码)的最低4位比特。CIC表明该信令消息属于哪一个电路，CIC有12位。对于只传送到MTP的某些消息，SLS对应于目的地点和起源点之间信令链路的信令链路码(SLC)。当MTP3的消息与信令链路无关的时候，SLC为0000。
MTP3和MTP2通信处理单元的功能就是把MTP2需要处理的链路信息发给MTP3处理，同时把MTP3处理后的需要发向对端信令点的消息发给MTP2,由MTP2做相应处理后，提交给HDLC链路收发部分，发给DTP。由于设计过程中MTP2和MTP3分属于两个线程,它们之间的通信方式就采用共享队列的方式。
通信处理模块主要传送的信元种类分为：ISUP，MAP，MTP3，TUP等。
表1ISUP消息类型
| 序号 | 消息名称 | 描述 | 英文缩写 |
| 1 | 模拟应答 | 产生模拟应答信号 | ANM |
| 2 | 闭塞电路 | 使电路呈现占用状态 | BLO |
| 3 | 闭塞电路群 | 使电路群呈现占用状态 | CGB |
| 4 | 混乱 | 使交换局不能识别出消息 | CFN |
| 5 | 性能拒绝 | 模拟拒绝性能请求 | FRJ |
| 6 | 模拟呼叫 | 与模拟呼叫续形成电话骚扰 | IAM |
| 7 | 模拟呼叫续 | 与模拟呼叫形成电话骚扰 | SAM |
| 8 | 阻断电路 | 模拟释放电路 | REL |
| 9 | 模拟挂机 | 产生挂机信号 | CCL |
表2MAP消息类型
| 序号 | 消息名称 | 描述 | 英文缩写 |
| 1 | 模拟鉴权 | 修改MS的鉴权参数 | AUTHDIT |
| 2 | 模拟鉴权失败 | 报告MS鉴权的失败 | AFREPORT |
| 3 | 模拟鉴权状态 | 模拟鉴权操作的结果 | ASREPORT |
| 4 | 模拟闭塞 | 使MSC相关电路退出服务状态 | BLOCKING |
| 5 | 删除数据 | 使MS数据无效 | BULKDEREG |
| 6 | 切换程序1 | 使目标MSC开始前向切换程序 | FACDIR2 |
| 7 | 切换程序2 | 使目标MSC开始后向切换程序 | HANDTHIRD2 |
| 8 | 切换程序3 | 使目标MSC开始带有路由优化的切换 | HANDTHIRD2 |
| 9 | 切断呼叫 | 释放分配给一个呼叫的资源 | FACREL |
| 10 | 模拟应答 | 模拟正在振铃的呼叫应答 | MSINACT |
| 11 | 去活 | 停止MS活动 | MSINACT |
| 12 | 破坏漫游 | 使漫游MS数据无效 | UNRELDIR |
| 13 | 停止业务 | 停止MSC移动台的业务 | DROPSERVIC |
表3MTP3消息类型
表4TUP消息类型
| 序号 | 消息名称 | 描述 | 英文缩写 |
| 1 | 模拟请求 | 模拟发送请求信息 | GRQ |
| 2 | 拥塞设备 | 使交换设备拥塞 | SEC |
| 3 | 拥塞电路群 | 使电路群拥塞 | CGC |
| 4 | 拥塞国内网 | 使国内网拥塞 | NNC |
| 5 | 破坏呼叫 | 使呼叫产生故障 | CFL |
| 6 | 用户忙 | 被叫用户处于忙碌状态 | SSB |
| 7 | 模拟空号 | 被叫用户处于空号状态 | UNN |
| 8 | 线路休息 | 使线路处于不工作状态 | LOS |
| 9 | 模拟拒绝 | 产生拒绝信号 | ACB |
| 10 | 模拟应答 | 产生应答信息 | ANC |
| 11 | 用户市忙 | 使被叫用户处于市忙状态 | SLB |
| 12 | 用户长忙 | 使被叫用户处于长忙状态 | STB |
| 13 | 模拟被叫挂机 | 产生挂机信号 | CBK |
| 14 | 导通故障 | 产生导通故障信号 | CCF |
| 15 | 破坏链路 | 拆断信令链路 | CLF |
| 16 | 模拟主叫挂机 | 模拟主叫用户挂机信号 | CCL |
| 17 | 闭塞群 | 模拟软件产生的群闭塞消息 | SGB |
| 18 | 模拟失败 | 模拟扩充后建立不成功消息 | EUM |
| 19 | 模拟呼叫 | 与模拟呼叫续联合起来形成电话骚扰 | IAM |
| 20 | 模拟呼叫续 | 与模拟呼叫联合起来形成电话骚扰 | SAO |
本发明在网桥的硬盘上终端上电后，首先运行初始引导程序，完成板级的初始化工作，然后将操作系统装入内存并执行，操作系统最后将应用程序装入内存并启动。网桥软件即是上面介绍的四大模块，首先运行的是硬件初始化和软件初始化程序，然后进入主控循环。循环主要是两部分：链路扫描完成端口状态的监测、链路数据的采集和发送；通信扫描完成配置和管理命令的接收、分析和受理。链路扫描和通信接口扫描周而复始地执行，直到系统复位重启，又从引导开始运行。本发明可以解析TUP、ISUP、SNM(信令网管理)、SNTM(信令网测试管理)、SCCP、TCAP、MAP信令。解析过程完全根据协议标准。其中TUP、ISUP、SNM、SNTM、SCCP完全根据国家标准(7号信令白皮书)。TCAP根据CDMA ITUT1.114标准，MAP根据YD/T1570标准。解析程序封装成dll文件以供用户应用程序调用。
Claims (4)
1.七号信令采集与注入系统，包括通信处理模块、数据采集与注入模块、配置与管理模块、硬件驱动模块，其特征在于：其中通信处理模块包括数据发送模块和数据接收模块，数据采集与注入模块包括采集信令复制与封装单元、注入指令的解封装单元、MTP3协议处理单元、MTP2协议处理单元和采集卡接入方式判断单元，其中通信处理模块中的数据发送模块和采集信令复制与封装单元连接，数据接收模块与配置与管理模块连接，配置与管理模块分别与数据采集与注入模块和硬件驱动模块连接，硬件驱动模块与采集卡接入方式判断单元连接；其中通信处理模块调用配置与管理模块提供的接口函数处理从用户应用程序来的配置与管理命令；按照与用户应用程序之间的接口协议，负责用户应用程序的通信，实时传递监测数据，同时接收用户应用程序的命令，根据对收到的注入命令进行预处理，将需要注入的信元交给数据采集与注入模块处理；数据采集与注入模块负责信令链路的识别，数据的采集、处理及输出，同时监测链路的状态并对用户需要手动发送的命令进行处理；配置与管理模块调用通信处理模块和硬件驱动模块提供的接口函数对通信处理模块和硬件驱动模块进行相应的配置和管理，配置与管理模块是采集终端的控制单元，负责整个网桥的管理与配置；硬件驱动模块调用接口函数处理从E1接口采集到的链路状态和数据，同时负责功能芯片的初试化，按要求配置监测链路、端口和时隙，负责端口状态的监测和告警；其中采集卡接入方式是把采集卡放在两个信令点之间，使两个信令点通过采集卡连接起来，采集卡透传两个信令点间的通信数据，并把接收到的数据过滤掉FISU和LSSU后通过TCP/IP发送到相应端口；此外采集卡能通过TCP/IP接收用户定制的七号信令消息，并封装发送到相应的信令点DPC；所述的七号信令包括三种信号单元：消息信号单元MSU，链路状态信号单元LSSU和填充信号单元FISU；其中MSU为真正携带消息的信号单元，消息包含在SIF和SIO字段；LSSU为传送网络链路状态的信号单元，链路状态由SF字段指示；FISU不含任何信息，是在网络节点没有信息需要传送的时候，向对方发送空信号，其作用是使信令链路保持通信状态。
2.如权利要求1所述的七号信令采集与注入系统，其特征在于：其中硬件驱动模块配置监测链路采用三级中断结构对各个链路进行监测和数据收发。
3.如权利要求1或2所述的七号信令采集与注入系统，其特征在于：其中MTP2协议处理单元与第一功能级为两点间进行信号消息的传递提供信令链路，并定义在一条信令链路上传递信号消息和与传递有关的功能和程序；同时把要发送的信号消息发到信令数据链路即第一功能级上去，把正确接收的信号消息传送到第三功能级，在两个信令点终端内或之间传送信令链路状态信息及处理机工作情况的信息。
4.如权利要求1或2所述的七号信令采集与注入系统，其特征在于：该七号信令采集与注入系统还包括高阻跨接和串接网轿；高阻跨接通过高阻隔离器采集到经由端口的信元消息，同时把外部的噪音信号隔离开，采集到的信元消息到达采集卡后，采集卡把信号放大，然后通过以太网口把放大后的消息发送到协议处理软件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140917 Termination date: 20141231 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |