دست دادن SS7 و Diameter: توافق‌های رومینگ جهانی چگونه سرعت اینترنت شما را در سفر تعیین می‌کنند

مسافری از پرواز در فرودگاه بین‌المللی ناریتا پیاده می‌شود، حالت پرواز گوشی را خاموش می‌کند و می‌بیند که گوشی هوشمندش به یک شبکه محلی 5G در ژاپن متصل می‌شود. خطوط آنتن روی صفحه پر می‌شوند و نشانگر شبکه نوید سرعت‌های نسل جدید را می‌دهد. با این حال، وقتی می‌خواهد نقشه مترو را باز کند یا یک تماس ویدیویی بگیرد، اتصال با مکث همراه است و طوری در حال بارگذاری می‌ماند که انگار اصلاً آنتنی وجود ندارد. گوشی از نظر فیزیکی در توکیو است، اما داده‌هایی که می‌فرستد آنجا نیستند.

این مکث و کندی، حاصل هندسه و توافق‌های بین‌المللی است. از آنجا که مسافر از طرح رومینگ اپراتور خانگی خود در نیویورک یا لندن استفاده می‌کند، دکل مخابراتی محلی در ژاپن او را به‌سادگی به نزدیک‌ترین مرکز تبادل اینترنت وصل نمی‌کند. در عوض، تک‌تک بایت‌های داده بسته‌بندی شده، وارد یک کابل فیبر نوری زیردریایی می‌شوند و پیش از آنکه اجازه پیدا کنند به اینترنت عمومی برسند، کل کره زمین را طی می‌کنند تا به یک هاب شبکه هسته در کشور مبدأ برسند.[4]

این مسیر انحرافی در همان میلی‌ثانیه‌های اول اتصال و از طریق فرآیندی به نام «دست دادن سیگنالینگ» شکل می‌گیرد. وقتی یک دستگاه خارجی در یک شبکه میزبان ظاهر می‌شود، زیرساخت محلی باید تایید کند که دستگاه مجاز به اتصال است و مشخص کند چه کسی هزینه داده‌های مصرفی آن را می‌پردازد.

در گذشته، این ارتباط بین‌شبکه‌ای توسط سیستم سیگنالینگ شماره ۷ (SS7) انجام می‌شد؛ مجموعه‌ای از پروتکل‌ها که در سال ۱۹۷۵ توسعه یافت. در شبکه‌های مدرن 4G و 5G، این احراز هویت توسط یک پروتکل ارتقایافته و مبتنی بر IP به نام Diameter مدیریت می‌شود.[1][5]

این ارتباط اولیه، معماری نشست را دیکته می‌کند. بر اساس دستورالعمل‌های هدایت رومینگ انجمن GSMA، پیکربندی غالب برای داده‌های بین‌المللی، «مسیریابی خانگی» است. در یک ساختار مسیریابی خانگی، شبکه میزبان تنها دسترسی رادیویی (ارتباط فیزیکی بین گوشی و دکل) را فراهم می‌کند، اما صرفاً نقش یک لوله انتقال را دارد. پردازش واقعی، اعمال سیاست‌ها و عملکردهای درگاه اینترنت کاملاً در انحصار شبکه خانگی باقی می‌ماند.[3]

اپراتورها به‌شدت طرفدار مسیریابی خانگی هستند، زیرا کنترل آن‌ها را روی مشترک حفظ می‌کند. با بازگرداندن اجباری داده‌ها به سرورهای خودشان، اپراتور خانگی می‌تواند مصرف داده را در لحظه و با دقت اندازه‌گیری کند، سقف مصرف طرح کاربر را اعمال نماید و فیلترهای امنیتی داخلی یا کنترل‌های والدین را پیاده‌سازی کند. این کار تضمین می‌کند که سیستم صورت‌حساب هرگز با مصرف واقعی کاربر ناهماهنگ نشود.[3]

بهای این کنترل با میلی‌ثانیه‌ها پرداخته می‌شود. نوری که از شیشه فیبر نوری عبور می‌کند، با سرعتی حدود دوسوم سرعت نور در خلأ حرکت می‌کند. یک رفت‌وبرگشت بین توکیو و لندن، صرفاً به دلیل فاصله فیزیکی، حداقل ۲۵۰ تا ۳۰۰ میلی‌ثانیه طول می‌کشد. وقتی کاربری درخواست باز کردن یک صفحه وب را می‌دهد، داده‌ها باید این مسافت را چندین بار طی کنند تا پروتکل‌های انتقال لازم تکمیل شوند؛ اتفاقی که یک ارتباط رادیویی سریع 5G را به تجربه‌ای کند و عذاب‌آور برای کاربر تبدیل می‌کند.[2]

شرکت BICS که ارائه‌دهنده زیرساخت‌های مخابراتی است، این موضوع را یک گلوگاه بزرگ می‌داند و اشاره می‌کند که این «مسیریابی سنجاق‌سری، مانع از دستیابی به تاخیر پایین در رومینگ می‌شود، زیرا داده‌ها پیش از رسیدن به کاربر باید ابتدا به شبکه هسته مرکزی اپراتور خانگی برگردند.»

اگرچه سرعت خام دانلود ممکن است پس از پر شدن بافر برای تماشای یک فیلم قابل‌قبول باشد، اما این تاخیر بالا، سرعت پاسخگویی مورد نیاز برای برنامه‌های تعاملی را نابود می‌کند. تماس‌های ویدیویی با لگ‌های آزاردهنده مواجه می‌شوند، بازی‌های آنلاین غیرممکن می‌گردند و برنامه‌های سازمانی مثل نظارت از راه دور یا تله‌متری خودروهای خودران زیر بار این تاخیر کاملاً از کار می‌افتند.

جایگزین فنی برای این مسیر انحرافی جهانی، «خروج محلی» نام دارد. در معماری خروج محلی، شبکه میزبان همچنان از سیگنالینگ Diameter برای احراز هویت کاربر با اپراتور خانگی‌اش استفاده می‌کند، اما پس از تایید، داده‌ها اجازه می‌یابند مستقیماً وارد اینترنت محلی شوند. این کار، دوربرگردان‌های فرااقیانوسی را حذف می‌کند، تاخیر را به ده‌ها میلی‌ثانیه کاهش می‌دهد و عملکرد سریع و مورد انتظار از شبکه‌های سلولی مدرن را بازمی‌گرداند.[4]

با وجود مزایای عملکردی، خروج محلی هنوز برای رومینگ داده مصرف‌کنندگان نادر است. این بی‌میلی از پیچیدگی‌های صورت‌حساب بین‌اپراتوری و از دست دادن کنترل مستقیم روی ترافیک نشأت می‌گیرد. اگر داده‌های کاربر در کشور میزبان از شبکه خارج شود، اپراتور خانگی برای پیگیری مصرف باید به سوابق حسابداری با تاخیر از سوی اپراتور خارجی تکیه کند که این امر خطر اختلافات مالی و کلاهبرداری را افزایش می‌دهد.[3]

این شکاف معماری، متغیر پنهان در بازار پررونق سیم‌کارت‌های الکترونیکی مسافرتی است. وقتی مسافری برای سفر خود یک سیم‌کارت دیجیتال می‌خرد، مسیریابی زیربنایی است که کیفیت اتصال را تعیین می‌کند. یک eSIM که یک خط محلی واقعی ارائه می‌دهد، از خروج محلی استفاده می‌کند و تمام ترافیک را در کشور مقصد نگه می‌دارد.

در مقابل، بسیاری از eSIMهای مسافرتی ارزان‌قیمت، در واقع پروفایل‌های رومینگی هستند که در کشورهای ثالث ثبت شده‌اند؛ به این معنی که داده‌های کاربری در فرانسه ممکن است ناخواسته از طریق یک شبکه هسته در هنگ‌کنگ مسیریابی شود.[2]

فراتر از بحث عملکرد، اتکا به پروتکل‌های سیگنالینگ جهانی، آسیب‌پذیری‌های امنیتی ماندگاری را به همراه دارد. آژانس امنیت سایبری اتحادیه اروپا (ENISA) بارها هشدار داده است که سیگنالینگ بین‌شبکه‌ای مورد نیاز برای رومینگ (چه SS7 و چه Diameter) با یک مدل اعتماد ضمنی طراحی شده است. از آنجا که اپراتورها برای اجازه دادن به رومینگ باید پیام‌های سیگنالینگ شبکه‌های خارجی را بپذیرند، بازیگران مخربی که به شبکه سیگنالینگ دسترسی پیدا می‌کنند، می‌توانند از این پروتکل‌ها سوءاستفاده کنند.[1]

همان‌طور که نگهدارندگان فنی این استاندارد خاطرنشان می‌کنند، پروتکل قدیمی SS7 «نشان داده است که آسیب‌پذیری‌های امنیتی متعددی دارد که امکان ردیابی موقعیت مکانی تماس‌گیرندگان، شنود داده‌های صوتی، رهگیری کلیدهای احراز هویت دومرحله‌ای و احتمالاً ارسال بدافزار به گوشی‌ها را فراهم می‌کند.»[5]

گذار به شبکه‌های مستقل 5G، پراکسی‌های امنیتی جدیدی را معرفی می‌کند که برای احراز هویت این پیام‌های بین‌شبکه‌ای طراحی شده‌اند، اما اقتصاد بنیادین مسیریابی بدون تغییر باقی می‌ماند. تا زمانی که مدل‌های کسب‌وکار اپراتورهای موبایل نیازمند کنترل دقیق و لحظه‌ای روی صورت‌حساب مشترکان باشد، فاصله فیزیکی بین یک مسافر و کشور مبدأ او همچنان سرعت اتصالش را دیکته خواهد کرد؛ فارغ از اینکه زیر دکل چه نسلی از شبکه‌های مخابراتی ایستاده باشد.[1][6]