S-GW:Service Gateway,服务网关 。4G环境下,用户侧与运营商核心网之间的业务网关 。访问能不能进入,能做什么业务,去哪里做业务,是在这里控制的 。跨运营商计费、漫游计费等也在这里完成 。
P-GW:PDN Gateway,PDN网关 。运营商核心网与互联网之间的网关,手机真正上网就是通过它了 。它会给手机分配一个IP地址,控制上网的速度,对流量进行计费等 。
PCRF:Policy and Charging Rules Function,策略与计费控制单元,保存每个用户的网络访问策略和计费规则 。
上网过程为了方便理解,这里将上网的过程大致分为两个部分(和上图的1、2对应):
- 1 接入:建立连接时,手机携带IMSI信息,通过基站访问到MME,MME通过HSS验证IMSI信息,然后MME进行一些初始化工作,返回一些鉴权参数给手机,手机再进行一些计算,然后把计算结果返回给MME,MME验证手机的计算结果,验证通过则允许接入 。这个过程保证了接入的安全,MME还为后续的数据传输提供了加密传输支持,保护数据不被窃听和篡改,有兴趣的同学可以去详细了解下 。如果手机卡销售的时候没有写入手机号,手机卡首次注册登记的时候,运营商会从HSS中取出手机号,然后再写入手机卡中 。实际应用中,为了防止跟踪和攻击,不是每次通信时都要携带IMSI,MME会生成一个临时的GUTI对应到IMSI,就像Web程序中的SessionId 。MME还有一定的机制控制GUIT的重新分配 。
- 2 传输:手机网络流量的传输,还是先要通过基站,然后下一步进入S-GW,S-GW会检查用户的授权,就像Web程序中检查前端提交过来的SessionId,再看看用户有没有权限进行其提交的业务,这里就是看看用户有没有开通流量上网,这是S-GW通过连接MME实现的 。S-GW处理完毕后,数据包会进入P-GW,P-GW在手机使用流量上网时会给用户分配一个IP地址,然后数据包通过网关进入互联网,访问到相关的资源 。P-GW还会对上网行为进行速率控制、流量计费等操作,这些策略来源于PCRF,PCRF中的规则是根据HSS中的用户套餐、用户等级等计算出来的 。对P-GW来说S-GW屏蔽了用户的移动性,手机在多个基站切换时,S-GW不变 。
一键登录的原理理解了手机流量上网的原理,再来看下一键登录业务是如何实现的,这个部分属于上层应用程序开发,大家应该相对熟悉一些 。
如果你接入过微信的第三方应用登录,或者其他类似的第三方应用登录,过程是差不多的 。还是先来看图:
这里对一些关键步骤进行说明:
- 2预取手机号掩码:这个手机号掩码需要在请求用户授权的页面展示给用户看,因为获取这个信息要通过电信运营商的网络,所以可能会比较慢,为了提升用户体验,可以在应用启动的时候就去获取,然后缓存一段时间 。
- 8授权请求:因为应用获取用户手机号这个事比较敏感,必须让用户清楚地了解并授权之后才能进行,为了确保这件事,运营商的认证SDK提供了这个授权请求页面,用户确认授权后,SDK直接向运营商认证服务发起请求认证,认证服务会返回一个认证Token给应用 。应用再通过自己的服务端拿着这个Token找运营商获取手机号码 。
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