GTP

GTP（GPRS Tunnelling Protocol ）协议 在 GPRS 骨干网中在GSNs 之间（如 SGSN 和 GGSN）提供协议信道，所有的PTP 分组数据协议的PDUs 应由GTP 协议进行封装。

GTP概述

 

　　GTP 协议 应用在SGSN 和GGSN 之间，为各个移动台( MS ) 建立GTP 通道，GTP 通道是 GPRS 服务节点( GSN ) 之间的安全通道，两个 主机 可通过该通道交换数据。

　　SGSN 从 MS 接收 数据包 ，并在 GTP 包头中对其进行封装，然后才通过GTP 通道将其转发到 GGSN。GGSN 接收这些数据包时，先将它们解封，然后转发到外部 主机 。

　　GTP 数据包 包头含有Sequence Number字段，Sequence Number向GGSN(接收 GTP 数据包的GGSN) 指示数据包的顺序。

　　在 PDP 环境激活阶段，发送端GGSN 向接收端GGSN 发送的第一个G-PDU 的序列号值是零 (0) ，发送端 GGSN 为其随后发送的每个 G-PDU 增加序列号值，G-PDU序列号值达到 65535 时，重置为零。

　　一般情况下，接收端 GGSN 会校验所接收的数据包中的序列号，接受端GGSN拿自身的 计数器 序列号和所接收的数据包中的序列号进行比较，如果这两个序号匹配上了，则 GGSN 转发该数据包，如果它们不匹配，则GGSN 丢弃该数据包。

　　GTP 标准，可以参考 3GPP 的技术规范:

　　3GPP TS 09.60 v6.9.0 (2000-09)

　　3GPP TS 29.060 v3.8.0 (2001-03)

　　3GPP TS 32.015 v3.9.0 (2002-03)

协议内容

 

　　GTP 协议 分为GT-C，GTP-U和GTP’协议。其中，GTP-C是 信令 控制协议，GTP-U是封装用户数据协议，GTP’是计费相关的协议。

　　GTP协议头部格式如下：


　　说明如下：version：版本号，目前基本都是1，即gtp v1版本；

　　protocol type：1为GTP’，0为GTP-C或GTP-U。

　　next extension header：seq：n-pdu number：

　　根据文档，这三个标示位分别指示gtp 头部是否含有next extension header项，sequence number项和n-pdu number项。但根据我对现网的数据分析，事实好像并非如此。

　　此三个bit位，只要有一个置位，这三项都同时存在。

　　Teid据说是很重要的字段，目前对该字段的认识不足，需进一步研读 3gpp 协议。受高人指点，具体是3GPP TS 23.060和3GPP TS 29.060。

　 　Total length：gtp封装数据的长度，不包括gtp头部的基本长度，但包括gtp选项的长度，即：上面的next extension header，sequence number项和n-pdu number项的长度是包括在这个Total length之中的。 如果next extension header不为0，则下面还有extension header，直到extension header的nextextension header项为0。Next extension header格式如下：


　　Extension header的长度必须为4的倍数。

　　Gtp-C协议的根据不同的类型（type），其编码格式都不相同。常见的比较重要的三个type为：imsi，msisdn和apn。

　　Imsi和msisdn的 编码 格式有些类似。

　　Apn的全称是Access Point Name，通常分为两部分，一部分为网络标示(ni)，一部分为运营商标示(oi)。有些apn只有一部分。

　　APN的格式如下：




　　其中，type占一个字节，为0x83；

　　apn length占用两个字节，为网络字序，包括该字段后的apn项的长度；

　　ni长度，一个字节，ni的长度；

　　oi长度，一个字节，标示OI长度。

工作原理

 

　　当我们使用手机上 wap 网站，或者上 internet 时，在sgsn和ggsn之间发生什么样的信令？我们的数据是通过怎么的手段传输到 互联网 上的呢？

　　Wap网和internet不同，wap网是一个半封闭半开放的 网络 ，而internet是一个开放的网络。

　　从拨号方式上，对于 中国移动 来说，wap用户的 apn 为cmwap，internet用户的apn为cmnet。

　　从网络连接方式上，手机上wap网站时，其实是通过运营商的wap 网关 代理请求访问wap网站，而手机上internet时，访问的方式是通过运营商的 防火强 的 NAT 转换请求网站。

　　从七层协议上来说，wap网站早期使用专用的 wml 协议，wap 1.2协议之前，目前的wap 2.0支持 xhtml 协议，可以说，wap和internet之间的差距在减小，甚至有逐渐融合的趋势。Xhtml与html差距不大，只是语法更加严格而已。

　　下面解释一下用户拨号时，sgsn与ggsn之间的信令过程：

　　首先，sgsn发送一个create pdp content request向ggsn；

　　然后，ggsn返回create pdp content response给sgsn，说明该用户是否成功接入 gprs 网络，如果成功接入，分配地址给该用户，否则，说明原因；

　　最后，用户获得 ip地址 ，接入网络。

　　在create pdp content request报文中，有以下三个重要的内容项：

　　imsi：用户全球唯一标示msisdn：

　　用户全球电话号码标示apn：标示用户接入的网络

　　在create pdp content response报文，如果成功，则包含分配给用户的 ip地址 。

相关术语

 

　　 APN

　　Access Point Name，接入点名称，在GGSN中用于标识一个指定的外部 网络 和一种服务的ISP，在SGSN中可根据APN通过 DNS 域 名解析得到与此APN对应的GGSN地址。APN可以分为APN以及wild card APN, wild card APN是指运营商允许用户使用给定的PDP类型的上下文接入任何网络,用“*”表示;常规APN包括两部分：网络标识(NI, Network Identifier)和运营商标识(OI, Operator Identifier)。NI最长63字节，OI最长37字节，不区分大小写。

　　 TEID

　　Tunnel Endpoint Identifier，GTPv1的概念，用于表示一条隧道(PDP)，分为数据面TEID(TEID(U))和控制面TEID(TEID(C))，由SGSN和GGSN自己分配。

　　 NSAPI

　　Network Service Access Point Identifier，和TEID(C)或IMSI一起用于标示同一用户激活的不同上下文，范围[0,15]，其中0~4系统保留，因此对于一个用户（UE）而言，最多可以建立11条隧道。

　　 TIDGTPv0 的概念，由IMSI+NSAPI构成，和TEID作用相同。

　　 TFT

　　TFT（Traffic Flow Template）是 GSN 在接收或转发用户数据时，用于区分二次激活的 PDP 上下文，TFT唯一的标识了同一TEID或同一PDP Address下的不同的PDP上下文。

　　当同一个TEID或PDP Address下只有一个活跃的PDP上下文时，不需要为该PDP上下文指定一个TFT，因为所有下行的数据都直接通过该上下文对应的隧道传输。

　　当同一个TEID或PDP Address下有多个活跃的PDP上下文时，那么就需要为每一个PDP上下文指定一个TFT，GGSN接收到发送给MS的G-PDU时，将使用该TFT来对应G-PDU传输时应该使用的PDP上下文。

　　如果在二次激活时，所有该PDP地址下的PDP上下文都已经被分配了一个TFT，那么这一次的二次激活就可以无需再指定一个TFT。即，对应同一个TEID或PDP地址下的不同的PDP上下文，要么全都有各自的TFT，要么，只能有一个PDP上下文没有TFT。