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5G構成と重要インターフェースを整理
gNB、5GC、UPF、IMS/SBC、CPE/UE、専用網GWを区別し、N1/N2/N3/N6、IMS、ユーザープレーンの経路にプロトコル、5タプル、TEID、役割、観測点を記載。
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Solution Detail
5G機器のプロトコルパケット障害・堅牢性評価
NAS/SIP/GTP選択的破棄・異常フロー・復旧検証
5G機器の堅牢性テストを一般的な回線ロスから、プロトコル、処理段階、パケット種類、時間帯を指定する障害注入へ拡張し、状態機械の安定性、業務継続性、迅速な復旧を確認します。
Products
4
Scenarios
6
Evidence
PCAP
Why
背景と要件
IMT-2020(5G)推進グループの5Gネットワーク機器向け公開規格は、可用性、完全性保護、認証・認可、データ保護、脆弱性、堅牢性を対象とします。5G機器の重要制御面、IMS信号、ユーザープレーントンネルの異常で、登録失敗、セッション停滞、ベアラーリーク、通話断、データプレーンのブラックホール、復旧遅延が起きないかを評価します。
3GPP TS 24.501の5GS NASは登録・認証・モビリティ・セッション管理、RFC 3261のSIPはマルチメディアセッションの開始・変更・終了、3GPP TS 29.281のGTPv1-Uはユーザープレーントンネルを規定します。NAS、SIP、GTPに選択的な破棄、遅延、順序変更、バースト障害を与え、アクセス制御、音声・IMS、ユーザープレーンの耐性を確認します。
無差別なランダムロスではなく、インターフェース、5タプル、プロトコル、パケット種類、処理段階、時間帯で規則化。登録時の特定NAS応答、VoNR/IMSのSIP 183/200/ACK/REGISTER、TEID・方向別GTP-Uを破棄し、gNB、5GC、IMS、CPE/UE、専用網ゲートウェイの処理を評価します。
Topology
実験・導入トポロジー
STEP 1UE/CPEまたはトラフィック源
STEP 2gNB/5GC/IMS試験リンク
STEP 3ChaosBridgeプロトコル障害点
STEP 4Flow Hunterパッシブ分析データ
STEP 5BestPerf業務品質結果
How
導入手順
2
NAS/SIP/GTP障害規則を作成
ChaosBridgeで対象回線へプロトコル・条件別の障害を注入。NASでは登録・認証・PDUセッション・モビリティ、SIPでは登録・呼確立・早期メディア・ACK/BYEの異常、GTPではTEID・上下方向・サービススライス別のユーザープレーンロスと順序変更を設定します。
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基準フローと異常サンプルを蓄積
NetAccura Traffic Generationで既知のNAS/SIP/GTPまたは実網PCAPを再生。生成モードのユーザープレーン負荷を同時追加する場合は独立機器を使用。完全な登録・呼制御は実網元やプロトコル試験ツールで実行します。
4
状態遷移と業務復旧をパッシブ観測
Flow Hunterで前後の信号、GTP、セッション時間、再送、タイムアウト、復旧経路、PCAPを確認。BestPerfでRTT、損失、ジッター、性能を測定して業務品質の復旧を確認。
5
堅牢性マトリクスを作成
プロトコル、種類、破棄率、連続破棄長、時間帯、業務結果を対応付け、合格、縮退復旧、自動復旧、手動介入、状態異常・クラッシュに分類。評価、回帰、ベンダー調査に利用します。
Product Stack
主要エミュレーション機器と連携ツール
主要エミュレーション機器
必要に応じて追加するツール
ネットワークトラフィックアナライザー
Flow Hunter
ミラーポートやTAPでパッシブ収集し、L2-L7分析、セッション調査、プロトコル段階の特定、PCAP出力に対応。
NetAccura Traffic Generation
NetAccura Traffic Generation
L2-L3試験フローを生成。ソフトウェア処理モデルはEthernet PCAP再生、IPv4・TCP/UDPポート書き換え、増幅にも対応し、性能、検知、問題再現を検証します。モード切り替え前は全送信タスクを停止し、両モードの同時利用には独立機器が必要です。
ネットワーク品質測定ソフトウェア
BestPerf
RTT、方向別損失、ジッター、瞬断、TCP実効スループット、負荷時の品質推移を測定し、ベースラインを作成。
Result
導入効果
5G堅牢性を再試験可能な評価表へ
入力条件、期待動作、実結果、根拠を各プロトコル・段階・障害に対応付け、単なる強弱の評価を超えて確認できます。
制御・ユーザープレーンの限界を事前検出
NASで登録・認証・管理、SIPでIMS音声復旧、GTPでベアラー・TEID・QoS・復旧機構の問題を明らかにします。
専門評価・導入試験・回帰に対応
標準試験項目として保存し、更新ごとに同じマトリクスで確認して耐性低下を防ぎます。
根拠を確認できる試験報告と分析データ
スループットや遅延だけでなく、トポロジー、設定、タイムライン、品質推移、重要セッション、異常箇所、PCAP、再試験結果をまとめます。開発、試験、運用、ベンダー、顧客が同じデータで議論し、画面や口頭説明だけによる認識差を減らせます。
References
関連規格と手法
中国信息通信研究院の5Gプロトコル安全性・シグナリングストーム検証
公開プロジェクトでは5G基地局・コア向けの脆弱性スキャン、ファジング、攻撃・シグナリング模擬を紹介し、データ保護、可用性、完全性、脆弱性、堅牢性を対象としています。
3GPP TS 24.501 5GS NASプロトコル
3GPP TS 24.501は5G SystemのNon-Access-Stratum（NAS）を定義し、登録、認証、モビリティ、セッション管理の制御プレーン基盤となります。
RFC 3261 SIPセッション開始プロトコル
SIPはマルチメディアセッションを開始・変更・終了するアプリケーション層制御プロトコルで、IMS/VoLTE/VoNRなどに利用されます。
3GPP TS 29.281 GTPv1-Uユーザープレーン
3GPP TS 29.281はGTPv1-Uを定義し、LTE/5Gなどのユーザープレーントンネルを規定します。
Next Step
この構成を実際のネットワークに導入するには
NetAccuraがリンク構成、製品モデル、業務プロトコル、既存PCAP、SLA目標に合わせ、具体的な試験構成、パラメーター表、POC実行計画を作成します。