CC BY
20
Дщ
www.volsu.ru
DOI: https://doi.org/10.15688/NBITjvolsu.2022.L2
УДК 004.7 ББК 32.972.5
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕДАЧИ SMS-ТРАФИКА В СЕТИ СВЯЗИ
Надежда Николаевна Ермакова
Аспирант, кафедра телекоммуникационных систем, Волгоградский государственный университет ermakova. nadezhda@volsu. ги
просп. Университетский, 100, 400062 г Волгоград, Российская Федерация
Александр Игоревич Трофимов
Студент, кафедра телекоммуникационных систем, Волгоградский государственный университет trofimov.ai@volsu.ru
просп. Университетский, 100, 400062 г. Волгоград, Российская Федерация
Евгений Сергеевич Семенов
Кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой телекоммуникационных систем, Волгоградский государственный университет semenov. evgeniy@volsu. ги
просп. Университетский, 100, 400062 г. Волгоград, Российская Федерация
(N (N О (N
О W п о я
О
Аннотация. В статье исследуются особенности и методы передачи SMS-тра-фика при помощи API-интерфейса, рассматриваются параметры и API-функции для передачи SMS-сообщений, также анализируются причины потери трафика и варианты последующего предотвращения потерь. Рассмотрена схема взаимодействия между SMS-центром и обычными абонентами. Проведен анализ захваченного трафика с помощью специального программного обеспечения - Wireshark. Рассматриваются различные виды потерь в телекоммуникационных сетях и устанавливается корреляция с факторами, воздействующими на канал связи.
Ключевые слова: сетевой трафик, SMS, анализ данных, СМС-сообщения, протоколы передачи данных, SMPP протокол, потеря пакетов данных.
я
о а н
tf Д
й
и §
а
W
Одним сообщением в SMS (Short Message Service - «служба коротких сообщений») передается 160 символов в 7-битной кодировке (арабские цифры и латинский алфавит), 140 символов в 8-битной кодировке (алфавит французского и немецкого языков) и 70 символов в 16-битной кодировке (кирилли-
ца и иероглифы). При отправке учитываются такие параметры, как:
- дата и время отправки SMS-сооб-щения;
- номер А (отправитель) и номер В (получатель);
- схема кодирования SMS-сообщения;
- идентификатор используемого протокола;
- статус доставки SMS-сообщения.
По данным параметрам определяется
точная адресация абоненту и читабельность сообщения. Пример переданного сообщения представлен на рисунке 1.
На рисунке 2 представлена схема передачи сообщения от клиента до абонента. Пользователь отправляет данные SMS по удобному для него протоколу (http), а провайдер передает мобильным операторам по протоколу SMPP [3].
В настоящее время распространенным и недорогим методом является SMS-рассылка по API, которая позволяет передавать сообщения через Интернет. SMSC-операторы принимают данные (сообщения абонентов, рассылки, уведомления и т. д.) от SMS-провайдеров при использовании протокола SMPP [2]. SMPP (аббревиатура: Short Message Peer-to-peer Protocol) в переводе с английского означает «Короткое сообщение равноправных узлов», описывает взаимодействие между SMS-серве-ром и конечным клиентом, условиями его реализации являются бесперебойно работающий сервер и программное обеспечение, совместимое с SMS-шлюзом провайдера [5].
От клиента осуществляется рассылка сообщений, которые передаются посредством
протоколов http или https (популярные протоколы, поддерживающие большинство языков программирования; также могут быть использованы протоколы SMTP, FTP, POP3, Telnet и DTN и т. д.), преобразовывают их в PDU-зап-рос и передают в SMS-центр методом GET или POST.
Использование API-функции обязывает использовать определенные параметры:
- основной адрес шлюза: https://sms.sms. ru/api/;
- название компонента;
- название функции.
Например:
https://sms.sms.ru/api/user/balance, где user -компонент, balance - функция;
https://sms.sms.ru/api/message/send, где message - компонент, send - функция.
Результат запроса возвращается в формате JSON, например:
{ "balance" :417.71," status" : " success" }
Для авторизации используется связка логин + api-ключ. Логином для основного ак-каунта обычно является E-mail, который был указан при регистрации, api-ключ можно задать в разделе настроек ЛК «Настройки API».
Телефон Сообщение Дата поступления Дата отправки Дата доставки или Статус Имя IP
последнего изменения (Помощь) отправителя
статуса
79655555555 АКЦИЯ!-80%! ТРИ ДНЯ 2022-02-26 2022-02-26 2022-02-26 11:17:00 Доставлено WO.WO. WO 89.89.896.890
11:17:26 11:17:26
Рис. 1. Детализация успешно переданного SMS-сообщения
Рис. 2. Схема рассылки SMS-сообщений по API
Пример:
https://sms.sms.ru/api/user/balance?user= some@email. com&apikey=ABC123.
Параметры user и apikey необходимо указывать для всех функций.
Визуально get-запрос очень похож на строку в привычном браузере, чем представляет простоту своего применения http-протокола. Также get-запросы используются для получения статусов о доставке, информации о балансе.
Если происходит потеря пакетов, это означает, что сетевое соединение теряет информацию во время передачи. Соответственно, снижается надежность сетевого взаимодействия как с локальными, так и с удаленными устройствами.
Информация по сети передается пакетами данных, которые могут быть доставлены неполными, поврежденными или c иными дефектами, что делает их бесполезными. Можно использовать повторную переотправку сообщений, но если объем данных большой, но необходимо продиагностировать сеть передачи данных. Если фиксируются большие потери данных, то анализируются и учитываются следующие причины:
- перегрузка сети (возникает в пик пропускной способности, в час наибольшей нагрузки, когда пакеты, формируя очередь, игнорируются или отбрасываются и из-за долгого ожидания). При этом необходимо проверить пропускную способность канала передачи данных (например, с помощью веб-приложения speedtest, а также коммерческие условия договора с поставщиком интернета) [4];
- неправильная коммутация оборудования (маршрутизаторы, коммутаторы, брандмауэры и другие аппаратные устройства мо-
гут быть недостаточно мощными, тем самым являясь наиболее уязвимыми);
- повреждения на физическом уровне (повреждение кабеля Ethernet);
- программные ошибки: ни одно программное обеспечение не является безупречным. Микропрограмма сетевого оборудования или программного обеспечения компьютера может содержать ошибки, которые могут привести к потере пакетов. В этом случае потребителю необходимо обратиться к поставщику оборудования.
Для обнаружения потери пакетов используются программные приложения, среди них популярные: ping устройств, утилита tcpdump.
Утилита tcpdump запускается с параметрами: -i eth0 для захвата основного сетевого интерфейса или с параметром: -с 10 для захвата только десяти пакетов (пример представлен на рис. 3).
Далее анализируются выходные данные с помощью специального программного обеспечения Wireshark [1; 6]:
1. Выбирается необходимый сетевой интерфейс, через который будет проводиться захват и анализ трафика (в нашем случае это интерфейс eth0).
2. При необходимости вводятся фильтры для корректного захвата трафика (чтобы не путаться в протоколах захваченного трафика, необходимо выбрать нужный протокол, в нашем случае это SMPP).
3. Указывается количество/размер дампа трафика, необходимого для анализа.
4. Наблюдается в режиме реального времени движение пакетов от источника к получателю, на основании чего можно осуществлять мониторинг сети с последующим обнаружением проблемных узлов.
Более наглядно это показано на рисунке 4.
Link encap:Ethernet HWaddr FO:92:1C:15:55:EO
inet addr: 192.168.11.4 Beast :192.168.11. 255 Mask: 2 55. 2 5 5. 2 5 5. 0 UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:l RX packets:23443187686 errors:147 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:15707958317 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueue1en:1000
RX bytes:22272703037897 (20.2 TiB) TX bytes:2978289599431 (2.7 TiB) Link encap:Ethernet HWaddr FO:92:1C:15:55:E4
inet addr:192.168.12.4 Beast :192.168.12. 255 Mask: 2 55. 2 5 5. 2 5 5. 0 UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:1124965784 errors:3020 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:412816539 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueue1en:1000
RX bytes:138316366261 (128.8 GiB) TX bytes:169085088922 (157.4 GiB)
ermakovaObill
Рис. 3. Отображение интерфейсов сети с помощью команды tcpdump
Рис. 4. Анализ захваченного трафика
Для устранения неполадок, связанных с потерей пакетов, можно использовать встроенные утилиты в ОС Windows и ОС Linux. Зачастую при наличии подробной карты сети стандартных приложений оказывается достаточно, чтобы понять, на каком из узлов сети наблюдаются неполадки. Системному администратору следует предпринять следующие шаги для устранения неисправности:
- проверить соединение Ethernet между устройствами;
- проверить действующее оборудование (маршрутизаторы, коммутаторы), возможно, устаревшее или неисправное, заменить;
- при программной ошибке - исправить в коде программы, возможна перезагрузка, обновление или переустановка ПО;
- при перегрузке сети - увеличить пропускную способность канала.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Гетьман, А. И. Анализ сетевого трафика в режиме реального времени: обзор прикладных задач, подходов и решений / А. И. Гетьман, Е. Ф. Евст-ропов, Ю. В. Маркин / Препринт ИСП РАН. - Электрон. дан. - 28, 2015 г. - 52 с. - Режим доступа: https: //www.ispras. ru/preprints/archives/prep_2 8_ 2015.php.
2. Дэвис, Д. Microsoft Windows Server 2003: протоколы и службы TCP/IP: техническое руководство / Д. Дэвис, Т. Ли. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 749 с.
3. Олифер, В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В. Г. Олифер, Н. А. Оли-фер. - 5-е изд. - СПб. : Питер, 2016. - 992 с.
4. Таненбаум, Э. Компьютерные сети / Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл. - 5-е изд. - СПб. : Питер, 2012. - 960 с.
5. Short Message Peer to Peer Protocol Specification v3.4 // SMPP Developers Forum. -Electronic data. - Document Version: 12-Oct-1999 Issue 1.2. - Mode of access: https://smpp.org/SMPP_ v3_4_Issue1_2.pdf (date of access: 28.02.2022).
6. Wireshark: site. - 2022. - Mode of access: https://www.wireshark.org/ (date of access: 28.02.2022).
REFERENCES
1. Get'man A.I., Evstropov E.F., Markin Yu.V. Analiz setevogo trafika v rezhime real'nogo vremeni: obzor prikladnyh zadach, podhodov i reshenij [RealTime Analysis of Network Traffic: An Overview of Applications, Approaches and Solutions]. Preprint ISP RAN, 2015, 28. 52 p. URL: https://www.ispras.ru/ preprints/archives/prep_28_2015.php.
2. Davis D., Lee T. Microsoft Windows Server 2003: protokoly i sluzhby TCP/IP: tehnicheskoe rukovodstvo [Microsoft Windows Server 2003: TCP/ IP Protocols and Services. Technical Guide]. Moscow, BINOM. Laboratoriya znaniy Publ., 2005. 749 p.
3. Olifer V.G., Olifer N.A. Komp'juternye seti. Principy, tehnologii, protokoly [Computer Networks. Principles, Technologies, Protocols]. Saint Petersburg, Piter Publ., 2016. 992 p.
4. Tanenbaum E., Weatherall D. Komp'juternye seti [Computer Networks]. Saint Petersburg, Piter Publ., 2012. 960 p.
5. Short Message Peer to Peer Protocol Specification v3.4. SMPP Developers Forum. URL: https://smpp.org/SMPP_v3_4_Issue1_2.pdf (accessed 28 February 2022).
6. Wireshark: site, 2022. URL: https://www. wireshark.org (accessed 28 February 2022).
INVESTIGATION OF SMS TRAFFIC TRANSMISSION IN COMMUNICATION NETWORK
Nadezhda N. Ermakova
Postgraduate Student, Department of Telecommunications Systems, Volgograd State University ermakova. nadezhda@volsu. ru
Prosp. Universitetsky, 100, 400062 Volgograd, Russian Federation
Aleksandr I. Trofimov
Student, Department of Telecommunications Systems,
Volgograd State University
trofimov.ai@volsu.ru
Prosp. Universitetsky, 100, 400062 Volgograd, Russian Federation
Evgeniy S. Semenov
Candidate of Sciences (Engineering), Associate Professor, Head of the Department of Telecommunications Systems, Volgograd State University semenov. evgeniy@volsu. ru
Prosp. Universitetsky, 100, 400062 Volgograd, Russian Federation
Abstract. The article explores the features and methods of sending SMS traffic using the API (Application Programming Interface), discusses the parameters and API functions for sending Short Message Service (SMS) messages, also analyzes of causes of the loss of the traffic and the options for subsequent prevention of this loss. The scheme of the interaction between the Short Message Service Center (SMSC) and ordinary subscribers is considered. The popular protocol Short Message Peer-to-Peer (SMPP) was used as the protocol under study, capable of transmitting any type of messages, and is an open protocol in the telecommunications industry, which is designed specifically to provide a flexible interface for exchanging SMS messages between SMS applications, platforms, routers and short message service centers. The analysis of the captured traffic was carried out using special software -Wireshark, that allows to apply filters to track the protocols that are used for SMS transmission. Various types of losses in telecommunication networks are considered and a correlation is established with the factors which affect the communication channel. The results obtained can be used to develop an algorithm for searching for lost packets that occur when traffic passes through switching nodes. This model is able to improve the quality of service for telecom operators.
Key words: network traffic, SMS, data analysis, SMS messages, data transfer protocols, SMPP protocol, data packet loss.
