信号システムNo.7

信号システム No. 7 ( SS7 ) は、1970 年代に開発された電話信号プロトコルのセットであり、世界中の公衆交換電話網(PSTN) のほとんどの部分で電話の通話を開始および終了するために使用されます。このプロトコルは、番号変換、市内番号ポータビリティ、プリペイド課金、ショート メッセージ サービス(SMS)、およびその他のサービス も実行します。

このプロトコルは、1970年代に米国のベルシステムで、 No. 4ESSスイッチとNo. 4Aクロスバー市外局間の信号方式として共通線路局間信号方式という名前で導入されました。 ^{[1] [2] SS7プロトコルは、} ITU-Tによる1988年のQ.700シリーズ勧告によって国際使用向けに定義されています。^{[3] SS7プロトコルの多くの国別バリアントのうち、ほとんどは}米国規格協会（ANSI）と欧州電気通信標準化機構（ETSI）によって標準化されたバリアントに基づいています。際立った特徴を持つ国別バリアントは、中国と日本の電気通信技術委員会（TTC）の国別バリアントです。

SS7にはいくつかのセキュリティ上の脆弱性があり、発信者の位置追跡、音声データの傍受、2要素認証キーの傍受、さらにはスパイウェアの携帯電話への配信が可能になる可能性があることが判明しています。^[4]

インターネット技術特別調査委員会( IETF) は、SS7 と互換性のあるレベル 2、3、4 のプロトコルを実装するSIGTRANプロトコル スイートを定義しました。疑似 SS7とも呼ばれるこのプロトコルは、インターネットなどのインターネット プロトコルネットワークで使用するために、ストリーム制御伝送プロトコル(SCTP) トランスポート メカニズム上に階層化されています。

北米では、SS7 はCommon Channel Signaling System 7 (CCSS7) (または CCS7)とも呼ばれます。英国では、 C7 (CCITT 番号 7)、番号 7、Common Channel Interoffice Signaling 7 (CCIS7)と呼ばれます。ドイツでは、 Zentraler Zeichengabekanal Nummer 7 (ZZK-7) と呼ばれることがよくあります。

シグナリング システム No. 5およびそれ以前のシステムでは、インバンド シグナリングが使用されています。インバンド シグナリングでは、通話セットアップ情報は、ベアラ チャネルとも呼ばれる電話回線オーディオ チャネルで送信される特殊なマルチ周波数トーンを生成することによって送信されます。ベアラ チャネルはユーザーが直接アクセスできるため、ブルー ボックスなどのデバイスを使用して、ネットワークが通話制御およびルーティングに使用するトーンを複製できます。解決策として、SS6 および SS7 では、別のシグナリング チャネルで伝送されるアウトオブバンド シグナリングを実装し、^{[5] : 141}通話制御パスと音声パスを分離しています。SS6 および SS7 は、共通チャネル シグナリング(CCS) プロトコル、または共通チャネル インターオフィス シグナリング(CCIS) システム と呼ばれます。

SS7 が対処するインバンド シグナリングのもう 1 つの要素は、ネットワークの効率です。インバンド シグナリングでは、通話のセットアップ中に音声チャネルが使用されるため、実際のトラフィックには使用できません。長距離通話の場合、通話パスが複数のノードを通過することがあり、使用可能なノード容量が減少します。SS7 では、パス上のすべてのノードが可用性を確認するまで、エンドポイント間の接続は確立されません。遠端がビジーの場合、発信者は音声チャネルを消費せずにビジー信号を受け取ります。

1975年以来、CCSプロトコルは大手電話会社と国際電気通信連合電気通信標準化部門（ITU-T）によって開発され、1977年にITU-Tは最初の国際CCSプロトコルを信号システムNo.6（SS6）として定義しました。^{[5] : 145} ITU-Tは1980年のイエローブックQ.7XXシリーズ勧告で信号システムNo.7を国際標準として定義しました。^[3] SS7は機能が制限され、デジタルシステムに変更できない制限された28ビット信号ユニットを備えたSS6に取って代わりました。^{[5] : 145} SS7は信号システムNo.5 （SS5）にも取って代わりましたが、R1とR2の変種は多くの国でまだ使用されています。^[要出典]

インターネット技術特別調査委員会( IETF) は、共通チャネルシグナリングパラダイムを IP メッセージ転送部 (MTP) レベル 2 (M2UA および M2PA)、メッセージ転送部 (MTP) レベル 3 ( M3UA )、およびシグナリング接続制御部 (SCCP) (SUA) に変換する SIGTRAN プロトコルを定義しました。^[要出典] IP ベースのトランスポート上で実行される SIGTRAN プロトコルは SS7 のバリアントではなく、既存の SS7 の国内および国際バリアントを単に転送するものです。^{[6] [要説明]}

電話におけるシグナリングとは、通信回線上での電話通話の設定と解除に関連する制御情報の交換である。 ^{[7] : 318}制御情報の例としては、発信者がダイヤルした数字や発信者の課金番号などがある。

通話の会話と同じ回線でシグナリングが実行される場合、それはチャネル関連シグナリング(CAS) と呼ばれます。これは、アナログ トランク、マルチ周波数(MF) および R2 デジタル トランク、およびDSS1/DASS PBXトランクの場合です。^{[引用が必要]}

対照的に、SS7 は共通チャネル信号方式を使用します。共通チャネル信号方式では、信号が使用するパスと機能は、最初に音声チャネルを捕捉することなく信号とは別個かつ明確に区別されるため、信号とチャネルの使用の両方で大幅な節約とパフォーマンスの向上が実現します。^{[引用が必要]}

SS7 以前のシグナリング方式で使用されていたメカニズム (バッテリーリバーサル、マルチ周波数ディジットアウトパルス、A ビットおよび B ビットシグナリング) のため、これらの初期の方式では多くのシグナリング情報を通信できません。通常、ダイヤルされた数字のみがコールセットアップ中にシグナリングされます。課金されたコールの場合、ダイヤルされた数字と課金番号の数字がアウトパルスされます。高速で高性能なパケットベースの通信プロトコルである SS7 は、コールのセットアップ時、コール中、およびコール終了時に大量の情報を通信できます。これにより、豊富なコール関連サービスを開発できます。そのような最初のサービスには、コール管理関連、コール転送 (話中および無応答)、ボイスメール、コールウェイティング、電話会議、発信者名と番号の表示、コールスクリーニング、悪意のある発信者識別、ビジーコールバックなどがありました。^{[7] : はじめに xx}

SS7スイートで最も早く導入された上位層プロトコルは、電話通話のセットアップ、保守、解放専用でした。^[8]電話ユーザー部（TUP）はヨーロッパで採用され、公衆交換電話網（PSTN）通話に適合した総合デジタルサービス網（ISDN）ユーザー部（ISUP）は北米で採用されました。ISUPは後に、ヨーロッパのネットワークがISDNにアップグレードしたときにヨーロッパで使用されました。2020年現在、北米はISDNへの完全なアップグレードを達成しておらず、主要な電話サービスは依然としてPlain Old Telephone Serviceです。その豊富さと動作のための帯域外チャネルの必要性から、SS7は主に電話交換機間のシグナリングに使用され、ローカル交換機と顧客構内機器間のシグナリングには使用されません。^{[要出典][アップデート]}

SS7 シグナリングでは、制御情報の交換前に会話用のチャネルを占有する必要がないため、非ファシリティ関連シグナリング (NFAS) が可能になりました。NFAS は、会話が通過するパスに直接関連付けられていないシグナリングであり、サービス サブスクリプション、機能のアクティブ化、サービス ロジックなど、集中データベースにある他の情報に関係する場合があります。これにより、サービス ロジックが実行される特定のサブスクリプション スイッチに通話がルーティングされることに依存しないネットワーク ベースのサービス セットが可能になりますが、サービス ロジックは電話ネットワーク全体に分散され、通話ルーティングよりかなり前に発信スイッチでより迅速に実行されます。また、サービス ロジックがサブスクリプション スイッチから切り離されるため、加入者のモビリティが向上します。NFAS を備えた SS7 によって可能になるもう 1 つの ISUP 特性は、通話の途中でシグナリング情報を交換できることです。^{[7] : 318}

SS7は、通話の確立に直接関係のない信号である非通話関連信号も可能にします。^{[7] : 319}これには、携帯電話と、携帯電話の位置を追跡するホームロケーションレジスタデータベースとの間で使用される登録情報の交換が含まれます。その他の例としては、インテリジェントネットワークや市内番号ポータビリティデータベースがあります。^{[7] : 433}

通話設定や通話を伝送するために使用される設備とのさまざまなレベルの関連によるシグナリングとは別に、SS7は関連モードと準関連モードの2つのモードで動作するように設計されています。^[9]

関連モードで動作する場合、SS7信号は、電話通話を伝送する関連設備と同じ経路をたどって、公衆交換電話網を介して交換機から交換機へと進みます。このモードは、小規模ネットワークではより経済的です。関連信号モードは、北米では主流のモードではありません。^[10]

準関連モードで動作する場合、SS7信号は、信号転送ポイントで構成された別のSS7信号ネットワークを通る経路をたどり、発信スイッチから終端スイッチに進みます。このモードは、負荷の軽い信号リンクを持つ大規模ネットワークではより経済的です。準関連モードの信号は、北米で主に選択されているモードです。^[11]

SS7 は、音声回線から信号回線を分離します。SS7 ネットワークは、完全な機能を提供するために、端から端まで SS7 対応機器で構成されている必要があります。ネットワークは、いくつかのリンク タイプ (A、B、C、D、E、F) と 3 つの信号ノード (サービス スイッチング ポイント(SSP)、信号転送ポイント(STP)、サービス コントロール ポイント(SCP)) で構成できます。各ノードは、ネットワーク上で番号 (信号ポイント コード) で識別されます。拡張サービスは、SS7 ネットワークを使用して、SCP レベルのデータベース インターフェイスによって提供されます。^{[引用が必要]}

ノード間のリンクは、全二重 56、64、1,536、または 1,984 kbit/s の段階的通信チャネルです。ヨーロッパでは通常、E1施設内の 1 つの (64 kbit/s) またはすべての (1,984 kbit/s)タイムスロット( DS0 )です。北米では、 T1施設内の1 つの (56 または 64 kbit/s) またはすべての (1,536 kbit/s) タイムスロット ( DS0Aまたは DS0)です。1 つ以上のシグナリング リンクを同じ 2 つのエンドポイントに接続して、シグナリング リンク セットを形成できます。シグナリング リンクをリンク セットに追加すると、リンク セットのシグナリング容量が増加します。^{[引用が必要]}

ヨーロッパでは、SS7リンクは通常、Fリンクを使用して交換局間で直接接続されています。この直接接続は、関連信号方式と呼ばれます。北米では、SS7リンクは通常、STP（信号転送ポイント）の介在ネットワークを使用して交換局間で間接的に接続されています。この間接接続は、準関連信号方式と呼ばれ、SS7信号ネットワーク内のすべての交換局とSCPを相互接続するために必要なSS7リンクの数を減らします。^[12]

より高い信号容量（1.536 および 1.984 Mbit/s、単に 1.5 Mbit/s および 2.0 Mbit/s レートと呼ばれる）の SS7 リンクは、低速（56 および 64 kbit/s）リンクとは対照的に、高速リンク（HSL）と呼ばれます。高速リンクは、1.5 Mbit/s および 2.0 Mbit/s レートについては ITU-T 勧告 Q.703 で、1.536 Mbit/s レートについては ANSI 標準 T1.111.3 で規定されています。^[13] 1.5 Mbit/s レートの仕様には違いがあります。高速リンクは、SS7 信号メッセージの転送に T1（1.536 Mbit/s）または E1（1.984 Mbit/s）伝送設備の全帯域幅を使用します。^[13]

SIGTRANはインターネットプロトコル上でSCTPアソシエーションを使用したシグナリングを提供します。^{[7] : 456} SIGTRANのプロトコルはM2PA、M2UA、M3UA、SUAです。^[14]

SS7プロトコル スタックは、パケット化されたデジタル プロトコル スタックのOSI モデルに部分的にマッピングされる場合があります。OSI レイヤー 1 から 3 は、SS7 プロトコルのメッセージ転送部分(MTP) とシグナリング接続制御部分(SCCP) (まとめてネットワーク サービス部分 (NSP) と呼ばれます) によって提供されます。BT IUP、電話ユーザー部分 (TUP)、ISDN ユーザー部分(ISUP) などの回線関連シグナリングの場合、ユーザー部分がレイヤー 7 を提供します。現在、OSI レイヤー 4 から 6 を提供するプロトコル コンポーネントはありません。^[3]トランザクション機能アプリケーション部分(TCAP) は、コア ネットワークの主要な SCCP ユーザーであり、コネクションレス モードで SCCP を使用します。コネクション指向モードの SCCP は、BSSAP やRANAPなどのエア インターフェイス プロトコルのトランスポート層を提供します。TCAP は、モバイル アプリケーション部分、インテリジェント ネットワーク アプリケーション部分、CAMEL アプリケーション部分などのトランザクション機能をユーザー (TC ユーザー) に提供します。^[要出典]

メッセージ転送部 (MTP) は、ネットワーク インターフェイス、情報転送、メッセージ処理、上位レベルへのルーティングなど、OSI ネットワーク層の機能の一部をカバーしています。シグナリング接続制御部 (SCCP) は機能レベル 4 にあります。MTP レベル 3 とともにネットワーク サービス部 (NSP) と呼ばれます。SCCP は、エンドツーエンドのアドレス指定とルーティング、コネクションレス メッセージ (UDT)、ネットワーク サービス部 (NSP) のユーザー向けの管理サービスなど、OSI ネットワーク層の機能を完了します。^[15]電話ユーザー部 (TUP) は、通話を接続するために使用されるリンクごとのシグナリング システムです。ISUP は主要なユーザー部であり、通話の接続を確立、維持、終了するための回線ベースのプロトコルを提供します。トランザクション機能アプリケーション部 (TCAP) は、データベース クエリを作成し、高度なネットワーク機能を呼び出すか、インテリジェント ネットワークの場合はインテリジェント ネットワーク アプリケーション部 (INAP) に、モバイル サービスの場合はモバイル アプリケーション部 (MAP) にリンクするために使用されます。

BSSアプリケーションパート（BSSAP）は、モバイルスイッチングセンター（MSC）と基地局サブシステム（BSS）が、 MTPでサポートされているシグナリングメッセージとSCCPのコネクション指向サービスを使用して相互に通信するために使用するSS7のプロトコルです。アクティブなモバイル機器ごとに、メッセージ転送用の少なくとも1つのアクティブなトランザクションを持つBSSAPによって1つのシグナリング接続が使用されます。^[16]

BSSAP は次の 2 種類の機能を提供します。

• BSS モバイル アプリケーション パート (BSSMAP) は、リソース管理とハンドオーバー制御に関する MSC と BSS 間の通信を容易にする手順をサポートします。
• 直接転送アプリケーション部分 (DTAP) は、BSS による解釈をバイパスして MSC からモバイル機器に直接転送する必要があるメッセージを転送するために使用されます。これらのメッセージは、通常、モビリティ管理(MM) またはコール管理(CM) に関係します。

2008年には、携帯電話ユーザーの追跡を可能にするSS7の脆弱性がいくつか公開されました。^[17]

2014年、メディアはSS7のプロトコル脆弱性について報じた。この脆弱性により、事実上世界中のどこからでも携帯電話ユーザーの動きを約70%の成功率で誰でも追跡できるようになった。 ^[18]さらに、このプロトコルを使用して通話を転送することで盗聴が可能になり、また、録音された通信のロックを解除するために各発信者の通信事業者に一時的な暗号化キーの解放を要求することで暗号解除も容易になる。^[19]ソフトウェアツールSnoopSnitchは、特定のSS7攻撃が電話に対して発生したときに警告を発し、^{[20]通話の傍受やその他の活動を可能にする}IMSIキャッチャーを検出できる。^{[21] [22]}

2016年2月、ノルウェー最大の携帯電話事業者テレノールのネットワークの30％が「他の欧州事業者からの異常なSS7信号」により不安定になった。^{[23] [24]}

SS7のセキュリティ上の脆弱性は、例えば2016年4月にテッド・リュー下院議員が監視委員会の調査を求めた際に、米国政府機関で強調された。^[25]

2017年5月、ドイツのモバイルサービスプロバイダーであるO2テレフォニカは、SS7の脆弱性が悪用され、2要素認証を回避して銀行口座から不正な引き出しが行われていたことを確認しました。犯人は侵入したコンピューターにマルウェアをインストールし、オンラインバンキングのアカウント認証情報と電話番号を収集できるようにしました。彼らは被害者の電話番号を彼らが管理する電話回線にリダイレクトするように設定しました。2要素認証手順の確認の電話とSMSテキストメッセージは、攻撃者が管理する電話番号にルーティングされました。これにより、彼らは被害者のオンライン銀行口座にログインし、送金を行うことができました。^[26]

2018年3月には、 WiresharkやSnortなどのオープンソースの監視ソフトウェアを使用して脆弱性を検出する方法が公開されました。^{[27] [28] [29]} SS7は通常、専用リンク上の同意したネットワークオペレーター間で使用されているため、悪意のある行為者のトラフィックはそのソースまで追跡できます。

ガーディアン紙と調査報道局の調査により、2018年3月3日、シェイカ・ラティファ・ビント・モハメッド・アル・マクトゥーム（2世）が誘拐される前日に、SS7プロトコルが彼女の居場所を突き止めるために利用されていたことが明らかになった。 ^[30]

2024年、サイバーセキュリティ・インフラセキュリティ庁の職員ケビン・ブリッグスは、SS7とDiameterに関連するハッキングが、位置データ、音声およびテキストメッセージの取得、スパイウェアの配信、米国の有権者への影響などのために「多数の試み」で使用されていたとFCCに報告した。^[31]

• SS7プローブ
• 帯域外データ
• 信号システムNo.5
• 信号システムNo.6

• Dryburgh, Lee; Hewitt, Jeff (2004)。Signaling System No. 7 (SS7/C7): プロトコル、アーキテクチャ、およびサービス。インディアナポリス: Cisco Press。ISBN 1-58705-040-4。
• Ronayne, John P. (1986) 「デジタル ネットワーク」デジタル通信スイッチング入門(第 1 版) インディアナポリス: Howard W. Sams & Co., Inc. ISBN 0-672-22498-4。
• ラッセル、トラヴィス（2002）。シグナリングシステム＃7（第4版）。ニューヨーク：マグロウヒル。ISBN 978-0-07-138772-9。
• Veritasium (2024-09-21). 電話システムの欠陥を暴く. 2024-09-24取得– YouTube経由.