O IP identifica o host na rede. A Porta direciona o tráfego ao processo correto (ex.: Porta 80/443 para Web, Porta 8000 para APIs do 5G Core, Portas 7050/7051 para Orderers e Peers do Fabric).
TCP garante entrega ordenada via handshake de 3 vias (usado no controle e na DLT). UDP prioriza velocidade sem confirmação (usado no túnel de pacotes dos usuários GTP-U).
A Separação Sagrada dos Três Planos
O alicerce arquitetural que delimita exatamente onde a DLT opera e onde ela não interfere
Para defender este TCC com autoridade absoluta perante qualquer examinador, a primeira premissa a ser demonstrada é a estrita separação de planos da arquitetura de telecomunicações. Cada plano possui requisitos de latência, vazão e segurança radicalmente distintos:
Tráfego bruto de dados dos usuários (downloads, streaming 4K, chamadas de voz). Opera na escala de Gigabits/segundo com latência de frações de milissegundo.
Sinalização, autenticação de cartões SIM/eSIM, mobilidade entre antenas, alocação de IPs e criação de sessões PDU (executado por AMF, SMF e UDM).
Orquestração NFV-MANO, catálogo de serviços e instâncias (NRF), governança de fatias (Slicing), auditoria de integridade e controle de acesso corporativo.
O Núcleo 5G (5G Core) e a Arquitetura SBA
A revolução dos microsserviços cloud-native, Service-Based Interfaces (SBI) e catálogo de NFs
A Evolução Radical: 4G EPC (Monolítico) vs 5G Core (SBA Cloud-Native)
Desacoplamento| Critério Arquitetural | 4G EPC (Evolved Packet Core) | 5G Core (Service-Based Architecture) |
|---|---|---|
| Estrutura das Funções | Appliances de hardware dedicados ou VMs pesadas | Microsserviços em containers Docker orquestrados (CNFs) |
| Protocolos de Comunicação | Diameter, GTP-C, SS7 sobre SCTP binário rígido | HTTP/2 REST, JSON e OpenAPI 3.0 |
| Descoberta de Serviços | DNS estático com configuração manual de rotas | NRF dinâmico (Service Registry & Discovery) |
| Fatiamento de Rede | Inexistente ou simulado via APNs rígidos | Nativo fim a fim via NSSF e identificador S-NSSAI |
Catálogo Completo das Funções de Rede (NFs) do 5G Core
Ponto a Ponto
O Catálogo Central da SBA: Todas as NFs precisam se registrar no NRF via API REST (POST /nnrf-nfm/v1/nf-instances) para informar seus serviços e endpoints disponíveis.
Termina a conexão NAS (Non-Access Stratum) com o smartphone/dispositivo. Controla conexão com as antenas gNodeB, mobilidade entre células e encaminha solicitações de autenticação ao AUSF.
Gerencia o ciclo de vida das sessões de dados PDU. Aloca endereços IP para os dispositivos, seleciona as políticas de tráfego e programa o roteamento no UPF via protocolo PFCP.
O único elemento do plano de usuário. Encaminha pacotes IP em altíssima velocidade entre as antenas e a internet/redes de dados (Data Network). Não implementa smart contracts para não degradar a taxa de transferência.
Repositório de dados e perfis dos usuários (equivalente ao HSS no 4G). Armazena credenciais criptográficas de autenticação e os perfis das fatias autorizadas para cada assinante.
Direciona a conexão do usuário para a instância correta da fatia de rede requisitada, baseando-se no identificador S-NSSAI (SST + SD) e nas regras de negócio da operadora.
Estrutura do Network Slicing: eMBB, URLLC e mMTC
Multi-TenancyO fatiamento de rede particiona virtualmente a infraestrutura de telecomunicação em múltiplas redes lógicas com garantias estritas de SLA (Service Level Agreement):
Vazão massiva (Gbps). Ideal para streaming imersivo, Realidade Aumentada (XR) e downloads industriais.
Latência < 1ms e disponibilidade de 99.999%. Carros autônomos, telemedicina e controle de malhas elétricas.
Densidade de até 1 milhão de dispositivos/km² transmitindo telemetria leve com bateria de longa duração.
DLT Permissionada & Hyperledger Fabric
Por que redes de telecom corporativas adotam consenso Raft determinístico e identidades PKI
Blockchain Pública (Ethereum) vs DLT Permissionada (Hyperledger Fabric)
Esta comparação técnica justifica de forma definitiva perante a banca por que redes de operadoras nunca utilizam blockchains públicas:
| Característica | Blockchain Pública (Ethereum / Bitcoin) | DLT Permissionada (Hyperledger Fabric) |
|---|---|---|
| Identidade e Acesso | Anônima / Qualquer entidade pode minerar ou ler | Controlada via PKI X.509 e MSP (Apenas membros autorizados) |
| Custo por Transação | Taxas financeiras variáveis (Gas volátil em moeda digital) | Zero custo financeiro (Sem criptomoeda nem taxa) |
| Tempo de Confirmação | Minutos a horas (Confirmação probabilística por blocos) | Milissegundos (Finalidade imediata via Raft) |
| Vazão (Throughput) | 15 a 30 TPS (Gargalo severo) | > 3.000 transações por segundo |
| Privacidade Comercial | Dados do ledger são públicos a qualquer observador | Canais privados (Channels) e coleções de dados isoladas |
Anatomia dos Componentes do Hyperledger Fabric
Executam o chaincode em sandbox, simulam a proposta de transação sem alterar o ledger e assinam digitalmente o endosso criptográfico.
Nó responsável por receber transações endossadas, ordená-las estritamente no tempo, empacotar em blocos e distribuir aos nós validadores.
Emite identidades criptográficas e certificados digitais X.509 através do Membership Service Provider (MSP) para cada serviço e usuário.
Estruturas lógicas que criam ledgers totalmente isolados dentro da mesma rede. Permite que operadoras concorrentes auditem serviços conjuntos sem expor segredos.
Lógica programada em Go, Node.js ou Java que implementa a governança (ex.: validar se um certificado é de uma NF homologada pela Anatel).
O World State (LevelDB/CouchDB) guarda o estado atual de cada chave para consultas rápidas; o Ledger guarda a cadeia de blocos imutável.
Ao contrário de blockchains tradicionais que ordenam antes de executar (Order-Execute), o Fabric executa em paralelo nos nós endossadores antes de ordenar. Isso elimina execuções não-determinísticas e maximiza a vazão:
O middleware envia a proposta; peers simulam o chaincode e retornam o resultado assinado digitalmente.
O Orderer coleta as propostas endossadas, estabelece a ordem cronológica via consenso Raft e cria o bloco.
Todos os nós validam se as assinaturas conferem com a política e gravam no ledger definitivo.
A Recomendação ITU-T Y.DLT.Trust.IMT
Norma internacional da ONU (Study Group 13 Q16/13) para governança e confiança em redes 5G e além
Requisitos para Gerenciamento Confiável Habilitado por DLT
Este documento é a espinha dorsal teórica do seu TCC. Editado por especialistas brasileiros da Anatel (João Zanon e José Umberto Sverzut) e da Universidade de Brasília - UnB (Prof. Eduardo Adílio Pelinson Alchieri), a recomendação estabelece as diretrizes globais para mitigar o déficit de confiança em redes abertas e desagregadas.
No 5G, as operadoras terceirizam data centers e contratam funções virtuais (VNFs) de múltiplos fornecedores globais. Como auditar se uma regra de firewall não foi alterada maliciosamente? Como garantir que uma NF iniciando no core é autêntica? A ITU-T responde: acoplando uma camada de confiança distribuída via smart contracts.
Estrutura Detalhada das Cláusulas do Draft ITU-T
Define uma arquitetura em 3 camadas concêntricas: (1) Camada de Infraestrutura de Rede (rádio, switches SDN, servidores); (2) Camada de Gerenciamento e Orquestração (NFV-MANO, NRF, NSSF); e (3) Camada de Confiança DLT (smart contracts, nós validadores e ledger).
Exige imutabilidade de registros, auditabilidade ponta a ponta, tolerância a falhas sem ponto único de interrupção (SPOF) e sincronização temporal rigorosa entre nós da rede e nós DLT.
Exige que qualquer inserção, alteração ou exclusão de tabela de fluxo em switches OpenFlow seja previamente validada por smart contract e registrada com hash para auditoria pós-incidente.
Requer verificação de integridade criptográfica de pacotes de imagens de VNFs/CNFs antes da instanciação no orquestrador, prevenindo a injeção de malware no ciclo de vida (onboarding).
Exige registro de conformidade de SLA entre operadoras e clientes industriais, cálculo automático de compensações por quebra de serviço e isolamento garantido de dados de fatias.
Determina conformidade estrita com legislações de privacidade (LGPD/GDPR): nenhum identificador permanente de usuário (IMSI/SUPI) deve ser armazenado em texto plano on-chain.
Os Dois Pilares Fundamentais
O núcleo operacional da recomendação: Validação Prévia e Registro Imutável Off-Chain
Autorização e Controle de Acesso Prévio
O componente do core ou orquestrador não efetiva uma operação crítica imediatamente. Antes de admitir o evento, o middleware consulta as regras imutáveis do Smart Contract:
Resultado: Se qualquer checagem falhar, a operação é sumariamente rejeitada antes de entrar no Core 5G, impedindo o surgimento de Rogue NFs (funções falsificadas).
Auditoria Imutável Off-Chain & Não-Repúdio
Após a conclusão bem-sucedida, o evento é gravado para auditoria eterna. Para preservar privacidade e conformidade com a LGPD, o payload completo permanece off-chain e apenas o hash SHA-256 é submetido ao ledger:
{
"eventId": "evt-2026-0930-01",
"sourceNF": "SMF-Core-01",
"eventType": "SESSION_PDU_ESTABLISHED",
"timestamp": "2026-09-30T15:00:00Z",
"payloadHash": "e3b0c44298fc1c149afbf4c8...",
"status": "COMMITTED"
}
Resultado: Qualquer tentativa de adulterar o log no banco tradicional falhará na checagem criptográfica contra o bloco do Hyperledger Fabric.
Fichamentos Exaustivos das 5 Referências
Análise crítica de cada paper científico na pasta referencias/ com pontos fortes e alertas
Identificamos que na edição original da revista (Transport and Telecommunication, Vol. 25, Nº 3, Junho de 2024), o artigo baixado anteriormente correspondia ao DOI adjacente (0024 - veículos elétricos). O artigo oficial legítimo de proteção de pacotes VNF com blockchain (DOI 0021, pp. 289–299) foi baixado diretamente do repositório oficial da Sciendo/De Gruyter e já está integrado à pasta referencias/!
Zanzi et al. (2020) — NSBchain: A Secure Blockchain Framework for Network Slicing Brokerage
Como realizar negociação e leilão dinâmico de fatias de rede 5G entre múltiplos provedores de infraestrutura (InPs) e clientes verticais sem um intermediário central monopolista.
Criaram o NSBchain utilizando Hyperledger Fabric, onde chaincodes realizam leilões em lote e registram os acordos de fatiamento no ledger imutável.
Demonstraram que o consenso Raft suporta centenas de participantes simultâneos mantendo latência na casa de milissegundos. Serve de base direta para a metodologia de medição de latência do nosso laboratório.
Xiao et al. (2021) — A Blockchain-Based Privacy-Preserving 5G Slicing SLA Audit Scheme
Disputas de SLA (ex.: cliente acusa operadora de alta latência; operadora nega). Como auditar a conformidade sem expor métricas privadas das empresas no ledger?
Sistema de Dual-Monitoring (monitoramento duplo) integrado ao algoritmo de cifra TORE (Trapdoor Order-Revealing Encryption).
O smart contract compara grandezas numéricas criptografadas sem precisar decifrar os dados brutos. Fundamenta nosso Pilar 2 (Auditoria com proteção de privacidade).
Boukessessa et al. (2024) — Blockchain-Based Security Framework for VNF Package Protection
Vulnerabilidades no ciclo de onboarding do NFV-MANO: como assegurar que um pacote de imagem de VNF não foi adulterado durante o download ou implantação.
Assinatura digital dos pacotes com gravação de hashes em blockchain permissionada e controle de versão contra ataques de repetição (*replay attacks*).
Suporta o Pilar 1 (Validação de Integridade), assegurando que apenas imagens aprovadas e homologadas possam ser admitidas no catálogo NRF do 5G Core.
Nguyen et al. (2020) — Blockchain for 5G and Beyond Networks: A State of the Art Survey
Levantamento exaustivo de todas as aplicações potenciais de DLT no 5G: compartilhamento de espectro de radiofrequência, fatiamento, MEC (Edge Computing) e roaming.
Fornece a taxonomia completa dos requisitos de escalabilidade, consenso e privacidade necessários para redes móveis corporativas.
É a principal base bibliográfica para construir a introdução, a fundamentação teórica e a revisão de literatura da sua monografia.
Rahman et al. (2022) — On the Integration of Blockchain and SDN: Overview and Future Perspectives
Controladores SDN centralizados constituem um ponto único de falha (*Single Point of Failure*). Como coordenar múltiplos controladores distribuídos sem riscos de envenenamento de rotas.
Utilização de um ledger descentralizado para sincronizar a topologia global da rede e garantir consenso sobre regras de fluxo antes da aplicação nos switches.
Fundamenta o cumprimento dos requisitos da Cláusula 8.2 da ITU-T (SDN Management), protegendo a integridade das rotas do plano de controle.
Arquitetura Experimental & Laboratório Prático
free5GC, UERANSIM, Hyperledger Fabric e Middleware conector em containers Docker locais
Fluxo do Protótipo: Registro de Funções de Rede no NRF (free5GC)
O fluxo experimental delimitado para o TCC foca na operação mais crítica da SBA: o Registro de uma NF no NRF. O diagrama a seguir ilustra a interceptação pelo Middleware conector:
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ CORE 5G (free5GC) │
│ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │
│ │ AMF │ │ SMF │ │ UPF │ (Tráfego Real) │
│ └──────┬───────┘ └──────┬───────┘ └──────────────┘ │
│ │ │ │
│ └───────────┬────────┘ │
│ │ 1. Solicitação de Registro (HTTP/2 REST JSON) │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────┐ │
│ │ NRF (Catálogo) │ │
│ └────────┬────────┘ │
└──────────────────────┼──────────────────────────────────────────────────────┘
│ 2. Interceptação assíncrona do evento
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ CAMADA ADAPTADORA (Middleware Python/FastAPI) │
│ ├── Extrai Metadados & Timestamp UTC │
│ ├── Remove dados sensíveis (Conformidade LGPD) │
│ ├── Calcula Hash SHA-256 do payload do evento │
│ └── Dispara Transação de Endosso via Fabric SDK Gateway │
└──────────────────────┬──────────────────────────────────────────────────────┘
│ 3. Invocação de Chaincode (Smart Contract)
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ HYPERLEDGER FABRIC TEST NETWORK │
│ ┌───────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │
│ │ Peer Org1 (Endossador) │ │ Peer Org2 (Endossador) │ │
│ └─────────────┬─────────────┘ └─────────────┬─────────────┘ │
│ └──────────────────┬───────────────┘ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────────────────────────┐ │
│ │ Orderer Node (Consenso Raft) │ │
│ └──────────────────┬──────────────────┘ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────────────────────────┐ │
│ │ Ledger Imutável + World State │ │
│ └─────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
{
"eventId": "evt-nf-reg-2026-0042",
"sourceNF": "SMF-Core-Cluster-01",
"nfType": "SMF",
"ipv4Address": "10.100.200.15",
"plmnId": { "mcc": "724", "mnc": "05" },
"supportedSlices": [
{ "sst": 1, "sd": "000001" },
{ "sst": 2, "sd": "000002" }
],
"timestamp": "2026-09-30T15:00:00.124Z",
"payloadHash": "e3b0c44298fc1c149afbf4c8996fb92427ae41e4649b934ca495991b7852b855",
"operatorSignature": "MEUCIQD1g...X7wQ=="
}
O free5GC roda sem nenhuma camada externa. Mede-se o tempo padrão de inicialização e registro das NFs no NRF via HTTP/2 puro em milissegundos.
A cada registro no NRF, o adaptador intercepta, consulta o chaincode e grava o hash. Mede-se a latência adicional ($p_{50}, p_{95}, p_{99}$) e a eficácia na detecção de nós não homologados.
Métricas Que Serão Apresentadas na Monografia
Kit da Reunião com o Orientador (16h)
Script de 2 minutos com cronômetro, respostas para as 6 maiores pegadinhas e Pergunta de Ouro
"Professor, boa tarde! Estruturei a proposta do meu TCC com base no draft internacional ITU-T Y.DLT.Trust.IMT, elaborado no âmbito do Study Group 13 da ITU por especialistas da Anatel e da UnB."
"O objetivo central é investigar como DLT permissionada (Hyperledger Fabric) pode mitigar o déficit de confiança em redes desagregadas 5G, atuando em dois pilares bem delimitados no Plano de Gerenciamento: Validação prévia de operações (como admissão de novas funções de rede) e Registro imutável para auditoria forense (via hashes SHA-256 e metadados off-chain, garantindo privacidade estrita e conformidade com a LGPD sem trafegar pacotes de usuários on-chain)."
"No laboratório, pretendo utilizar containers com o core free5GC e o simulador UERANSIM, integrados a uma rede de teste do Fabric por meio de uma camada adaptadora em Python. Coletaremos medições comparativas de latência adicional ($p_{50}, p_{95}, p_{99}$), throughput e sobrecarga computacional."
Respostas Prontas para as 6 Perguntas Mais Difíceis
Sua Resposta: "Blockchains públicas possuem taxas financeiras variáveis (*gas* em criptomoedas), latência probabilística de minutos e ausência de confidencialidade comercial. O padrão corporativo em telecom é a DLT permissionada (Hyperledger Fabric), com finalidade imediata em milissegundos via consenso Raft, custo financeiro zero e canais privados com identidades PKI X.509."
Sua Resposta: "Não, professor! Porque respeitamos a separação estrita de planos: o tráfego de dados de usuário (UPF) opera 100% fora da DLT. A DLT atua exclusivamente de forma assíncrona nas operações administrativas do Plano de Gerenciamento, onde variações de alguns milissegundos são perfeitamente aceitáveis."
Sua Resposta: "Não é necessário refatorar o núcleo. Adotamos o padrão da ITU-T: uma Camada Adaptadora desacoplada (Middleware) que atua como conector entre as APIs REST HTTP/2 do core e o SDK do Hyperledger Fabric, preservando a aderência estrita às normas da 3GPP."
Sua Resposta: "Pelo contrário! Nenhum identificador permanente (como IMSI, SUPI ou telefone) é armazenado no ledger. Gravamos apenas o hash SHA-256 do payload e metadados operacionais. Se for necessário auditar, a matemática prova a integridade do log original sem expor dados privados."
Sua Resposta: "Utilizaremos o free5GC em conjunto com o simulador UERANSIM, ambos rodando em containers Docker. O UERANSIM gera tráfego de rádio simulado e sinalização aderente à Release 16 da 3GPP, permitindo um ambiente experimental reproduzível e com custo zero de hardware."
Sua Resposta: "Zanzi focou especificamente no leilão de fatias e Xiao focou na auditoria de SLA com cifra TORE. Nosso trabalho materializa a recomendação recém-redigida da ITU-T (Y.DLT.Trust.IMT), integrando simultaneamente os dois pilares (validação prévia no NRF e auditoria off-chain) em uma arquitetura de microsserviços 5G SBA aberta."
Quando o orientador perguntar ao final: "Você tem alguma consideração ou dúvida?", diga com postura acadêmica:
Por que essa pergunta é brilhante: Prova que você domina a arquitetura, pensou na viabilidade do cronograma e está apenas solicitando uma orientação refinada de escopo.
Glossário Interativo 5G & DLT
Mais de 20 termos fundamentais com busca dinâmica em tempo real
Arquitetura de microsserviços do 5G Core interconectados por APIs HTTP/2 REST e JSON.
Network Repository Function. Catálogo dinâmico de serviços onde NFs se registram e descobrem outros nós.
Access and Mobility Management Function. Gerencia conexão de rádio, autenticação e mobilidade do UE.
Session Management Function. Gerencia sessões PDU, aloca IPs aos usuários e programa o UPF.
User Plane Function. O único elemento do Plano de Usuário que roteia pacotes IP em alta velocidade fora da DLT.
O contrato inteligente no Hyperledger Fabric (Go, Node ou Java) que valida e manipula os ativos.
Algoritmo de consenso determinístico líder-seguidor tolerante a falhas (Crash Fault Tolerant).
Canais privados no Fabric para garantir confidencialidade estrita de dados entre participantes.
Fatias lógicas isoladas criadas sobre o mesmo hardware físico (eMBB, URLLC, mMTC).
Single Network Slice Selection Assistance Information. Composto por SST (Tipo) e SD (Diferenciador).
Implementação open-source do 5G Core aderente à Release 16 da 3GPP desenvolvida em Go.
Simulador open-source de antena gNodeB e smartphones UE para testes laboratoriais 5G.
Setor de padronização de telecom da ONU focado em redes futuras, computação em nuvem e IMT-2020.
Trapdoor Order-Revealing Encryption. Cifra que permite ao smart contract comparar grandezas cifradas sem ler os dados.
Membership Service Provider. Componente do Fabric que mapeia certificados X.509 em papéis e permissões.
Network Functions Virtualization Management and Orchestration. Padrão ETSI de governança do ciclo de vida de VNFs.