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Sunday, 15 December 2024

Registration Request ( PCAP ) & 5G Index link

Registration request


https://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_Registration.html#Case_A_NormalRegistration

PDF : https://www.eventhelix.com/5G/standalone-access-registration/details/5g-standalone-access-registration.pdf

PDF : https://www.eventhelix.com/5G/standalone-access-registration/5g-standalone-access-registration.pdf

Spec Details : https://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_RadioProtocolStackArchitecture.html


RedCap : https://www.sharetechnote.com/html/5G/Handbook_5G_Index.html

5G Index for Share Note : https://www.sharetechnote.com/html/5G/Handbook_5G_Index.html

NGAP Message

NG Application Protocol (InitialUEMessage)
    NGAP-PDU: initiatingMessage (0)
        initiatingMessage
            procedureCode: id-InitialUEMessage (15)
            criticality: ignore (1)
            value
                InitialUEMessage
                    protocolIEs: 5 items
                        Item 0: id-RAN-UE-NGAP-ID
                            ProtocolIE-Field
                                id: id-RAN-UE-NGAP-ID (85)
                                criticality: reject (0)
                                value
                                    RAN-UE-NGAP-ID: 2768240640
                        Item 1: id-NAS-PDU
                            ProtocolIE-Field
                                id: id-NAS-PDU (38)
                                criticality: reject (0)
                                value
                                    NAS-PDU: 7e004179000d0164f0110fff000000000000102e04f0f0e0e02b0100
                                        Non-Access-Stratum 5GS (NAS)PDU
                                            Plain NAS 5GS Message
                                                Extended protocol discriminator: 5G mobility management messages (126)
                                                0000 .... = Spare Half Octet: 0
                                                .... 0000 = Security header type: Plain NAS message, not security protected (0)
                                                Message type: Registration request (0x41)  <-- Type of message ( If NAS_5GS_MSG_REGISTRATION_REQ then TMSI allocation is done
                                                5GS registration type
                                                    .... 1... = Follow-On Request bit (FOR): Follow-on request pending
                                                    .... .001 = 5GS registration type: initial registration (1)
                                                NAS key set identifier
                                                    0... .... = Type of security context flag (TSC): Native security context (for KSIAMF)
                                                    .111 .... = NAS key set identifier: 7
                                                5GS mobile identity
                                                    Length: 13
                                                    0... .... = Spare: 0
                                                    .000 .... = SUPI format: IMSI (0)
                                                    .... 0... = Spare: 0
                                                    .... .001 = Type of identity: SUCI (1)
                                                    Mobile Country Code (MCC): China (460)
                                                    Mobile Network Code (MNC): Unknown (11)
                                                    Routing indicator: ?0
                                                    .... 0000 = Protection scheme Id: NULL scheme (0)
                                                    Home network public key identifier: 0
                                                    MSIN: 0000000001
                                                UE security capability
                                                    Element ID: 0x2e
                                                    Length: 4
                                                    1... .... = 5G-EA0: Supported
                                                    .1.. .... = 128-5G-EA1: Supported
                                                    ..1. .... = 128-5G-EA2: Supported
                                                    ...1 .... = 128-5G-EA3: Supported
                                                    .... 0... = 5G-EA4: Not supported
                                                    .... .0.. = 5G-EA5: Not supported
                                                    .... ..0. = 5G-EA6: Not supported
                                                    .... ...0 = 5G-EA7: Not supported
                                                    1... .... = 5G-IA0: Supported
                                                    .1.. .... = 128-5G-IA1: Supported
                                                    ..1. .... = 128-5G-IA2: Supported
                                                    ...1 .... = 128-5G-IA3: Supported
                                                    .... 0... = 5G-IA4: Not supported
                                                    .... .0.. = 5G-IA5: Not supported
                                                    .... ..0. = 5G-IA6: Not supported
                                                    .... ...0 = 5G-IA7: Not supported
                                                    1... .... = EEA0: Supported
                                                    .1.. .... = 128-EEA1: Supported
                                                    ..1. .... = 128-EEA2: Supported
                                                    ...0 .... = 128-EEA3: Not supported
                                                    .... 0... = EEA4: Not supported
                                                    .... .0.. = EEA5: Not supported
                                                    .... ..0. = EEA6: Not supported
                                                    .... ...0 = EEA7: Not supported
                                                    1... .... = EIA0: Supported
                                                    .1.. .... = 128-EIA1: Supported
                                                    ..1. .... = 128-EIA2: Supported
                                                    ...0 .... = 128-EIA3: Not supported
                                                    .... 0... = EIA4: Not supported
                                                    .... .0.. = EIA5: Not supported
                                                    .... ..0. = EIA6: Not supported
                                                    .... ...0 = EIA7: Not supported
                                                UE status
                                                    Element ID: 0x2b
                                                    Length: 1
                                                    0... .... = Spare: 0
                                                    .0.. .... = Spare: 0
                                                    ..0. .... = Spare: 0
                                                    ...0 .... = Spare: 0
                                                    .... 0... = Spare: 0
                                                    .... .0.. = Spare: 0
                                                    .... ..0. = N1 mode reg: UE is not in 5GMM-REGISTERED state
                                                    .... ...0 = S1 mode reg: UE is not in EMM-REGISTERED state
                        Item 2: id-UserLocationInformation
                            ProtocolIE-Field
                                id: id-UserLocationInformation (121)
                                criticality: reject (0)
                                value
                                    UserLocationInformation: userLocationInformationNR (1)
                                        userLocationInformationNR
                                            nR-CGI
                                                pLMNIdentity: 64f011
                                                    Mobile Country Code (MCC): China (460)
                                                    Mobile Network Code (MNC): Unknown (11)
                                                0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 .... = nRCellIdentity: 0x000000001
                                            tAI
                                                pLMNIdentity: 64f011
                                                    Mobile Country Code (MCC): China (460)
                                                    Mobile Network Code (MNC): Unknown (11)
                                                tAC: 136 (0x000088)
                        Item 3: id-RRCEstablishmentCause
                            ProtocolIE-Field
                                id: id-RRCEstablishmentCause (90)
                                criticality: ignore (1)
                                value
                                    RRCEstablishmentCause: mo-Signalling (3)
                        Item 4: id-UEContextRequest
                            ProtocolIE-Field
                                id: id-UEContextRequest (112)
                                criticality: ignore (1)
                                value
                                    UEContextRequest: requested (0)

Details

- Registration is first procedure that UE executes after being switched on.

When is it performed?

Initial registration 

UE to connect to network after Power ON

Periodic Registration

Used by UEs in CM-IDLE mode

Mobility registration

When UE moves out of registration area


Emergency Registration

Used by UE when it wants to register only for emergency services.


Sequence Diagram

Allocate TMSI-AmfUeNgapId

InputMessage type: Registration request (0x41)
If Message type: Registration request (0x41)  then allocate TMSI for NGAP -id 

PCAP:

297 47.530339 HTTP2 10.233.102.158 43564 10.233.102.134 8082 Magic, SETTINGS[0], WINDOW_UPDATE[0], HEADERS[1]: POST /amf-ueidgen/v1/allocate/tmsi-amfuengapid, DATA[1]

Response :
amf_ue_ngap_id
newly_allocated_tmsi

Insert Stickiness

Discover AUSF

- requester-nf-type
- target-nf-type
- requester-plmn-list
- target-plmn-list

337 47.556192 HTTP2 10.233.102.158 47684 10.233.102.136 8082 Magic, SETTINGS[0], WINDOW_UPDATE[0], HEADERS[1]: GET /nnrf-disc/v1/nf-instances?requester-nf-type=AMF&service-names=nausf-auth&target-nf-type=AUSF&target-plmn-list=%5B%7B%22mcc%22:%22460%22,%22mnc%22:%2211%22%7D%5D&requester-plmn-list=%5B%7B%22mcc%22:%22460%22,%22mnc%22:%2211%22%7D%5D&routing-indicator=0, DATA[1]

AUSF Interaction

1. AMF -> AUSF
379 47.577265 HTTP2/JSON 10.233.102.158 39124 10.233.102.151 8082 Magic, SETTINGS[0], WINDOW_UPDATE[0], HEADERS[1]: POST /nausf-auth/v1/ue-authentications, DATA[1], JSON (application/json)

{

"servingNetworkName": "5G:mnc011.mcc460.3gppnetwork.org",

"supiOrSuci": "suci-0-460-11-0-0-0-0000000001"

}


2. AUSF -> NRF to search UDM
395 47.582120 HTTP2 10.233.102.151 50558 10.233.102.136 8082 Magic, SETTINGS[0], WINDOW_UPDATE[0], HEADERS[1]: GET /nnrf-disc/v1/nf-instances?requester-nf-type=AUSF&service-names=nudm-ueau&target-nf-type=UDM&target-plmn-list=%5B%7B%22mcc%22:%22460%22,%22mnc%22:%2211%22%7D%5D&routing-indicator=0, DATA[1]

3. Generate Auth Data
423 47.596608 HTTP2/JSON 10.233.102.151 41954 10.233.102.186 8082 Magic, SETTINGS[0], WINDOW_UPDATE[0], HEADERS[1]: POST /nudm-ueau/v1/suci-0-460-11-0-0-0-0000000001/security-information/generate-auth-data, DATA[1], JSON (application/json)

4. Response ( UDM  -> AUSF )

439 47.607821 HTTP2/JSON 10.233.102.186 8082 10.233.102.151 41954 HEADERS[1]: 200 OK, DATA[1], JSON (application/json)

{

"authType": "5G_AKA",

"authenticationVector": {

"autn": "1eef1979cf8880000b1213b397c4fa6e",

"avType": "5G_HE_AKA",

"kausf": "8b18d5cc67cab8dacb6d9508e7c55a5ff9534851c2b672241fed0222d1b8a91f",

"rand": "48422b0173dac70601a7639e8fa3f021",

"xresStar": "407e46fc8df09518a2047ed2073f2745"

},

"supi": "imsi-460110000000001"

}



5. ( AUSF -> AMF )

447 47.620055 HTTP2/JSON 10.233.102.151 8082 10.233.102.158 39124 HEADERS[1]: 201 Created, DATA[1], JSON (application/3gpphal+json)

{

"5gAuthData": {

"autn": "1eef1979cf8880000b1213b397c4fa6e",

"hxresStar": "6cd18a485e84c7dbecb85fdeb1e40d4f",

"rand": "48422b0173dac70601a7639e8fa3f021"

},

"_links": {

"5g-aka": {

"href": "http://ausf-auth.radisys-ausf1:8082/nausf-auth/v1/ue_authentications/suci-0-460-11-0-0-0-0000000001"

}

},

"authType": "5G_AKA",

"servingNetworkName": "5G:mnc011.mcc460.3gppnetwork.org"

}



AMF -> UE  ( Authentication Request )

451 47.626693 NGAP/NAS-5GS 10.233.102.150 172.27.29.125 SACK (Ack=1, Arwnd=212992) , DownlinkNASTransport, Authentication request

NGAP-PDU: initiatingMessage (0)
    initiatingMessage
        procedureCode: id-DownlinkNASTransport (4)
        criticality: ignore (1)
        value
            DownlinkNASTransport
                protocolIEs: 3 items
                    Item 0: id-AMF-UE-NGAP-ID
                        ProtocolIE-Field
                            id: id-AMF-UE-NGAP-ID (10)
                            criticality: reject (0)
                            value
                                AMF-UE-NGAP-ID: 2021
                    Item 1: id-RAN-UE-NGAP-ID
                        ProtocolIE-Field
                            id: id-RAN-UE-NGAP-ID (85)
                            criticality: reject (0)
                            value
                                RAN-UE-NGAP-ID: 2768240640
                    Item 2: id-NAS-PDU
                        ProtocolIE-Field
                            id: id-NAS-PDU (38)
                            criticality: reject (0)
                            value
                                NAS-PDU: 7e0056000200002148422b0173dac70601a7639e8fa3f02120101eef1979cf8880000b1213b397c4fa6e
                                    Non-Access-Stratum 5GS (NAS)PDU
                                        Plain NAS 5GS Message
                                            Extended protocol discriminator: 5G mobility management messages (126)
                                            0000 .... = Spare Half Octet: 0
                                            .... 0000 = Security header type: Plain NAS message, not security protected (0)
                                            Message type: Authentication request (0x56)
                                            0000 .... = Spare Half Octet: 0
                                            NAS key set identifier - ngKSI
                                                .... 0... = Type of security context flag (TSC): Native security context (for KSIAMF)
                                                .... .000 = NAS key set identifier: 0
                                            ABBA
                                                Length: 2
                                                ABBA Contents: 0000
                                            Authentication Parameter RAND - 5G authentication challenge
                                                Element ID: 0x21
                                                RAND value: 48422b0173dac70601a7639e8fa3f021
                                            Authentication Parameter AUTN (UMTS and EPS authentication challenge) - 5G authentication challenge
                                                Element ID: 0x20
                                                Length: 16
                                                AUTN value: 1eef1979cf8880000b1213b397c4fa6e
                                                    SQN xor AK: 1eef1979cf88
                                                    AMF: 8000
                                                    MAC: 0b1213b397c4fa6e

UE -> AMF (Authentication Response)


NGAP-PDU: initiatingMessage (0)
    initiatingMessage
        procedureCode: id-UplinkNASTransport (46)
        criticality: ignore (1)
        value
            UplinkNASTransport
                protocolIEs: 4 items
                    Item 0: id-AMF-UE-NGAP-ID
                        ProtocolIE-Field
                            id: id-AMF-UE-NGAP-ID (10)
                            criticality: reject (0)
                            value
                                AMF-UE-NGAP-ID: 2021
                    Item 1: id-RAN-UE-NGAP-ID
                        ProtocolIE-Field
                            id: id-RAN-UE-NGAP-ID (85)
                            criticality: reject (0)
                            value
                                RAN-UE-NGAP-ID: 2768240640
                    Item 2: id-NAS-PDU
                        ProtocolIE-Field
                            id: id-NAS-PDU (38)
                            criticality: reject (0)
                            value
                                NAS-PDU: 7e00572d10407e46fc8df09518a2047ed2073f2745
                                    Non-Access-Stratum 5GS (NAS)PDU
                                        Plain NAS 5GS Message
                                            Extended protocol discriminator: 5G mobility management messages (126)
                                            0000 .... = Spare Half Octet: 0
                                            .... 0000 = Security header type: Plain NAS message, not security protected (0)
                                            Message type: Authentication response (0x57)
                                            Authentication response parameter
                                                Element ID: 0x2d
                                                Length: 16
                                                RES: 407e46fc8df09518a2047ed2073f2745  << Should match with  "xresStar": "407e46fc8df09518a2047ed2073f2745"

                    Item 3: id-UserLocationInformation
                        ProtocolIE-Field
                            id: id-UserLocationInformation (121)
                            criticality: ignore (1)
                            value
                                UserLocationInformation: userLocationInformationNR (1)
                                    userLocationInformationNR
                                        nR-CGI
                                            pLMNIdentity: 64f011
                                                Mobile Country Code (MCC): China (460)
                                                Mobile Network Code (MNC): Unknown (11)
                                            0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 .... = nRCellIdentity: 0x000000001
                                        tAI
                                            pLMNIdentity: 64f011
                                                Mobile Country Code (MCC): China (460)
                                                Mobile Network Code (MNC): Unknown (11)
                                            tAC: 136 (0x000088)

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