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Diameter协议

2009-10-23 09:43

Diameter协议

Diameter协议族包括基础协议（Diameter Base Protocol）和各种应用协议。本文介绍的基础协议提供了作为一个AAA协议的最低需求，是Diameter网络节点都必须实现的功能，包括节点间能力的协商、Diameter消息的接收及转发、计费信息的实时传输等。应用协议则充分利用基础协议提供的消息传送机制，规范相关节点的功能以及其特有的消息内容，来实现应用业务的AAA。基础协议可以作为一个计费协议单独使用，但一般情况下需与某个应用一起使用。

图1是Diameter的协议层次图。

Diameter网络节点

在Diameter协议中，包括多种类型的Diameter节点。除了Diameter客户端和Diameter服务器外，还有Diameter中继、Diameter代理、Diameter重定向器和Diameter协议转换器。

● Diameter中继能够从Diameter请求消息中提取信息，再根据Diameter

基于域的路由表的内容决定消息发送的下一跳Diameter节点。Diameter中继只对过往消息进行路由信息的修改，而不改动消息中的其他内容。

● Diameter代理根据Diameter路由表的内容决定消息发送的下一跳Diameter节点。此外，Diameter代理能够修改消息中的相应内容。

● Diameter重定向器不对消息进行应用层的处理，它统一处理Diameter消息的路由配置。当一个Diameter节点按照配置将一个不知道如何路由的请求消息发给Diameter重定向器时，重定向器将根据其详尽的路由配置信息，把路由指示信息加入到请求消息的响应里，从而明确地通知该Diameter节点的下一跳Diameter节点。

● Diameter协议转换器主要用于实现RADIUS与Diameter，或者TACACS+与Diameter之间的协议转换。

上述各种Diameter节点，通过配置建立一对一的网络连接，组成一个Diameter 网络。

Diameter网络节点间的对等连接

Diameter节点间的网络连接是在Diameter节点启动过程中动态建立的基于TCP或者SCTP传输协议上的套接字连接。

对于一个Diameter节点，其对端节点，或者基于静态配置，或者基于动态（利用SLP、DNS协议）发现。当Diameter协议栈启动时，Diameter节点会尝试与每一个它所得知的对端节点建立套接字连接。

在成功建立一个套接字连接，即对等连接后，两个Diameter节点将进行能力协商，交换协议版本、所支持的应用协议、安全模式等信息。能力协商是通过Diameter的能力交换请求（CER，Capabilities-Exchange-Request）和能力交换响应（CEA，Capabilities-Exchange-Answer）两个Diameter消息的交互实现的。能力协商之后，应该把有关对端所支持的应用等信息保存在高速缓存中，这样就可以防止把对端不认识的消息和AVP发送给对端。

对等连接可以被正常中止，这需要一个Diameter节点主动发起对等连接中止请求（DPR，Disconnect-Peer-Request）消息，对端收到此消息，并回答对等连接中止应答（DPA，Disconnect-Peer-Answer）消息后，先行中止底层连接。对于除此之外的对等连接的中止情况（如网络故障、一端系统故障等），在发现这类连接异常中止的一端时，要按照定时器设置，不断地尝试恢复建立对等连接。

正常的对等连接上可以传输各类Diameter消息，在连接空闲无消息传送超过一定时间时，对等连接两端将发送连接正常检测消息（DWR/DWA，

Device-Watchdog-Request/Answer）。而一旦DWR/DWA消息收发异常，Diameter 节点将认定对等连接故障，或者尝试恢复建立连接，或者将消息通路转换到备用的对等连接上。

Diameter的消息格式

Diameter消息的头部包括20个字节，结构如图2所示。头4个字节是8比特的版本信息和24比特的消息长度（包括消息头长度）。随后的4个字节是8比特的消息标志位和24比特的命令代码。

命令代码用来表示这个消息所对应的命令，请求消息和相应的回答消息共享一个命令代码。

应用标识、逐跳标识和端到端标识都有4个字节，其中应用标识用以指示消息适用的应用，逐跳标识用于判断请求与应答的对应关系，而端到端标识主要用于重复消息的检查。

消息头部后的全部字节就是消息的具体内容，以属性值对AVP

（Attribute-Value-Pair）的形式逐个头尾衔接。AVP的格式也是由头部和数据组成，如图3所示，结构为：头4个字节是AVP代码，下四个字节由8比特的AVP标志和24比特的AVP长度（包括AVP头部长度）构成，AVP标志用于通知接收端如何处理这个属性。

头部后的字节就是数据内容。AVP内的数据类型，目前包括字符串、32比特整数、64比特整数、32比特浮点数、64比特浮点数，以及AVP组等。

Diameter的消息处理和用户会话

Diameter客户端与Diameter服务器都可以组成相应的请求消息，发送给对方。正是从这点考虑，Diameter属于对等协议（peer to peer），而不是如RADIUS 一样的客户/服务器模式的协议。

为处理用户的接入，Diameter客户端通过Diameter基础协议和应用协议，与Diameter服务器进行一系列的信息交换，而这样一个从发起到中止的一系列信息交互，在Diameter协议里被称为一个用户会话（User Session）。

一般的AAA业务可以大致分成两类：一类包括用户的认证和授权，可能还包括计费（如移动电话业务）；另一类则是仅包括对用户的计费（如目前的主叫拨号接入业务）。为此，Diameter基础协议提供对应的两类用户会话，为上层的应用服务。

一个用户会话的建立，一般是由Diameter客户端发起，中间可以途径若干Diameter代理、重定向器或协议转换器，一直延伸到Diameter服务器。

用户会话的结束，完全由Diameter客户端决定，但服务器也可以先行发出中止用户会话请求(ASR,Abort-Session-Request），在客户端同意中止请求的情况下，会响应中止用户会话应答（ASA，Abort-Session-Answer），然后再发出用户会话结束请求，通知服务器结束用户会话；否则用户会话仍得以保持。在未得到服务器请求的情况下，客户端也可以自行给服务器发出用户会话结束请求，例如在客户端自身异常，或是用户接入异常等的情况下。

通过对用户会话的建立和结束的控制，Diameter应用很容易实现可靠的以用户为单位的业务资源管理。

Diameter的计费

当用户被允许接入时，Diameter客户端将根据情况产生针对用户的计费信息。这些计费信息将被封装在具体Diameter应用专有的AVP内，由Diameter基础协议中定义的计费请求（ACR，Accounting-Request）消息，传送给Diameter 服务器。服务器将响应计费应答（ACA，Accounting-Answer）消息，指示计费成功或拒绝。客户端只有在收到成功的计费响应时，才能清除已经被发送的计费记录。当收到计费拒绝指示时，客户端将中止用户接入。

Diameter支持实时的计费，客户端通过在首次计费请求/响应交互过程中协商好的计费消息间歇时间，定时向服务器发送已收集的计费信息。这种实时计费确保了对用户信用的实时检查。

Diameter消息的安全传输

Diameter客户端（如网络接入服务器）必须支持Ipsec，可以支持TLS；而Diameter服务器必须支持Ipsec和TLS。IPsec主要应用在网络的边缘和域内