Yigitbasi Gsm Sunum

GSM ŞEBEKELERİNDE GÜVENLİK Nezih YİĞİTBAŞI 504061520

Sunum İçeriği
Tarihçe
GSM’in Temelleri
GSM Mimarisi
GSM’de Asıllama ve Şifreleme
Bazı Saldırılar
Sonuç & Sorular

Biraz Tarih…
1946 – İlk ticari gezgin radyo-telefon servisi Bell ve AT&T tarafından Saint Louis ’te hizmete açıldı
Aralık 1947 - D. H. Ring ve W. Rae Young, Bell Labs mühendisleri, gezgin telefonlar için altıgen hücreleri önerdiler
1973 – İlk hücresel alt yapıyı kullanan telefon Motorola tarafından üretildi (prototip) Daha sonra 1983te ticari olarak sunuldu
1978 - İlk hücresel ağ Bahreyn’de kuruldu

Hücresel Şebeke
Yüksek güçlü bir verici büyük bir alana hizmet veriyor  düşük güçlü vericiler daha ufak alanlara (hücre) hizmet veriyor
Birbirinden uzak hücrelerde frekans tekrar kullanılır
Farklı frekanslar kullanan hücreler küme oluşturur
Bu küme haberleşmenin yapılacağı alanda tekrarlanır

Global System for Mobile Communications ( "Devinimli İletişim için Küresel Dizge" )
1982 de Groupe Spécial Mobile adında çalışmalara başladı

Amaçları:
Yüksek ses iletişimi kalitesi
Operatörün maliyetlerini düşürmek
Roaming desteği (kesintisiz hizmet)
Kolayca yeni servisler eklemek

GSM Mimarisi BSC BTS BTS Erişim Ağı : Base Station Subsystem HLR VLR EIR AuC MSC PSTN Um Abis A Şebekenin Çekirdeği SS7

GSM Mimarisi
Um Arayüzü (Hava arayüzü / radyo bağlantısı) MS – BTS haberleşmesini sağlar
Abis Arayüzü BTS-BSC haberleşmesini sağlar
A Arayüzü BSC-MSC haberleşmesini sağlar

GSM Mimarisi
BTS – Hücrenin alıcı-vericilerini içerir. Sistem bileşenleri arasındaki iletişimi sağlar. GSM için radyo hattı protokolleri BTS ile mobil cihaz arasında çalışır. GSM ara yüzünde TDMS radyo protokolleri kullanılır.
BSC radyo kaynaklarının yönetimi ile görevlidir. Ayrıca MSC (Mobile Switching Center) ile mobil cihaz arasındaki ara yüzdür.

MSC – Mobile Switching Center (Anahtarlama Merkezi)
Sistemin merkezi kısmı
Anahtarlamanın yanında mobil abonenin tüm ihtiyaçlarını karşılar: kayıt olma, asıllama, handover, çağrı yönlendirme, sabit telefon hattına (PSTN) bağlanma
Bir çok hücreden sorumludur
GSM Mimarisi

GSM Veritabanları
HLR – tüm kullanıcıların bilgilerini ve konumlarını saklar (ağ başına bir tane)
VLR – Roaming halindeki kullanıcıların geçici profilllerini saklar
EIR – Cihazlarla ilgili bilgileri tutar (siyah, gri ve beyaz listeler - IMEIler)
AuC – Kullanıcıların gizli anahtarlarını saklar

Ciddi Bir Problem

GSM Güvenliği Kapsamı
Operatör
Abonenin asıllanması (ücretlendirme, gizlilik…)
Hizmetlere erişimi denetleme
Müşteri
Gizlilik (veri)
Anonimliği sağlamak (abonenin konumunu saptanamamalı ve ona yapılan veya onun yaptığı çağrılar dinlenememeli)

Güvenlik Bakış Açısıyla GSM Veritabanları Anahtarlar BTS BSC MS MSC MSC GMSC SSP PSTN BSS BSS HLR VLR VLR EIR SSP AuC NSS PLMN Daha Güvenli Az Güvenli

Bazı Gereksinimler
Servis kalitesi korunmalı (hata oranı, gecikmeler…)
Maliyet artmamalı
Kısaca uygulanabilir bir güvenlik yapısı olmalı

GSM Güvenliği Özellikleri
Anahtar yönetimi cihazdan bağımsız
Aboneler cihazlarını diledikleri gibi değiştirebilirler
Abonenin kimliği korunur
Havadaki veriyi pasif olarak dinleyerek kullanıcının kimliği saptanamıyor
Şüpheli cihazların saptanması
EIR’deki siyah-gri-beyaz listeler
Abonenin asıllanması
Operatör o anda sistemi kimin kullandığını bilmek zorunda
Şebekedeki işaretler ve abonenin verisi korunuyor

Gezgin İstasyon
Gezgin İstasyon
Gezgin Cihaz (ME)
Tanımlayıcılar
IMEI – International Mobile Equipment Identity
Subscriber Identity Module (SIM)
Tanımlayıcıları, anahtarları ve algoritmaları taşıyan akıllı kart
Tanımlayıcılar
Ki – Abonenin Asıllanması Sırasında Kullanılan Anahtarı
IMSI – International Mobile Subscriber Identity
TMSI – Temporary Mobile Subscriber Identity
MSISDN – Mobile Station International Service Digital Network
PIN – Personal Identity Number
LAI – L ocation area identity

Abonenin Kimliğinin Korunması
TMSI – Temporary Mobile Subscriber Identity
IMSI yerine kullanılır
Yerine geçmeyi engeller
Kullanımı
Asıllama prosedürlerinden sonra geçici olarak aboneye atanır
Her bir konum güncellemesinde (yeni MSC) yeni bir TMSI atanır
MS tarafından şebeke ile etkileşirken (çağrı başlatma…) kullanılır
Şebeke tarafından MS ile haberleşirken kullanılır
Cihaz kapatılırken tekrar kullanmak üzere SIM kartta saklanır
Anonimliği sağlar (Ya IMSI kullanılsaydı ???)
TMSI’nin atanmasından ve güncellenmesinden VLR sorumludur

Şüpheli Cihazlar
International Mobile Equipment Identifier (IMEI)
MS’i tanımlar
SIM’den tamamen bağımsız
Çalıntı veya şüpheli cihazların ayırt edilmesini sağlar
Equipment Identity Register (EIR)
Kara liste – Çalıntı cihazlar
Beyaz list e - Geçerli/Doğru cihazlar
Gri list e – Şebekeyi kullanabilen şüpheli cihazlar

Asıllama
AuC – Authentication Center
Asıllama ve şifreleme algoritmaları için gerekli verileri sağlar (RAND, SRES, Kc)
HLR – Home Location Register
M SC (Mobile Switching Center) ye (RAND, SRES, Kc) üçlüsünü sağlar
VLR – Visitor Location Register
Abone “ev”inde değil iken HLR yerine (RAND, SRES, Kc) üçlüsünü saklar

A3 Asıllama Algor itması
Amaç
MSC tarafından aboneye gönderilen RAND kullanılarak SRES yanıtını oluşturmak
A3 RAND (128 bit) K i (128 bit) SRES (32 bit)

A8 – Ses Güvenliği İçin Anahtar Üretme Algoritması
Amaç
K c oturum anahtarını üretmek
A8 RAND (128 bit) K i (128 bit) K C (64 bit)

A5 – Şifreleme Algoritm ası
A5 bir stream şifreleyici
Donanımla çok iyi performans veriyor
Algoritma yayımlanmadı fakat tersine mühendislik ile ortaya çıkarıldı
Şifreleme cihazda gerçekleniyor
A5/0 – şifreleme yok
A5/1 – daha güvenli
A5/2 – az güvenli
A5/3 - 3G şebekelerde kullanılması planlanıyor

A5 Gerçeklenmesi A5 K c (64 bit) F n (22 bit) 114 bit XOR Veri (114 bit) A5 K c (64 bit) F n (22 bit) 114 bit XOR Şifreli metin (114 bit) Veri (114 bit) Gezgin İstasyon BTS

Asıllama ve Şifreleme A3 Mobil İstasyon Rad y o Hattı GSM Operator ü A8 A5 A3 A8 A5 K i K i K c K c SIM Asıllama : S RES değerleri eşit mi ? Challenge RAND m i Şifrelenmiş Veri m i İmzalanmış yanıt (SRES) SRES SRES F n F n

GSM Saldırıları
Algoritmalar ilk önce gizli tutuldu
Tersine mühendislik ile yapıları öğrenildi ve saldırılar gelmeye başladı :
Golic, 1997 (A5/1)
Goldberg+Wagner, 1998 (COMP128)
Goldberg+Wagner+Briceno, 1999 (A5/2)
Biryukov+Shamir+Wagner, 2000 (A5/1)
Biham +Dunkelman, 2000 (A5/1)
Ekdahl+Johansson, 2002 (A5/1)
Barkan+Biham+Keller, 2003 (A5/2)+
COMP128 ve A5/2 tamamen kırıldı , A5/1 zayıf

GSM MIM
Asıllama tek yönlü
Sadece abone asıllanıyor
Şebeke asıllanmıyor
Baz istasyonunun yerine geçilebilir !

GSM MIM
Sahte baz istasyonu iki açıktan yararlanır
MS-BS arası her zaman şifreleme yok (A5/0)
BS asıllanmıyor
Abone Base Station RAND SRES Sahte Baz İstasyonu Şifreleme yok Arama
Not : Fatura sahte baz istasyonuna gider 

GSM Tekrarlama Saldırısı
Baz istasyonu (RAND, S RES,Kc) üçlüsünü tekrarlayabilir
Ele geçirilen bir üçlü ile geçerli bir Kc edinilmiş olur
Tekrarlama saldırısına karşı bir koruma yok !

SIM Saldırıları
Gizli anahtar K i ele geçirilebiliyor
SIMe fiziksel erişim gerekli .
COMP-128 K i yi sızdırıyor ( Nisan 1998)
50K civarında rastgele sayı (RAND) gerekiyor
Diğer Saldırılar
Güç tüketimi analizi
Zamanlama saldırıları

GSM Klonlama
David Wagner & Ian Goldberg
Seçilmiş Rastgele Sayı Saldırısı
Chosen Challenge Attack
Belli kurallara göre rastgele sayılar SEÇ (RAND)
SIM’e gönder, SIM bu rastgele sayıları ve Ki anahtarını COMP128 öz alma fonksiyonuna uygular (A3) ve SRES döner
SRESleri inceleyerek 8 saat gibi bir sürede Ki ortaya çıkarılıyor

DOSu Engellemek 128 bit Nonce

Sonuç
Zorla güvenlik olmaz (Security By Obscurity)
Pek çok yönden zayıf ve abone sayısı her geçen gün artıyor

Kaynaklar
Threats and Countermeasures in GSM Networks ,Valer BOCAN & Vladimir CRElU
Principles And Applications Of GSM Vijay Garg & Joseph Wilkes
http://www.gsm-security.net/faq/gsm-authentication-key-generation.shtml
http://en.wikipedia.org/wiki/Global_System_for_Mobile_Communications
http://www.cs.berkeley.edu/~daw/talks/SAC02.ppt (about cell phone security)
GSM and UMTS Security - Peter Howard, Vodafone Group R&D
http://www.cs.iastate.edu/~cs610jw/class-1.ppt
Overview of the GSM system and protocol architecture Moe Rahnema,IEEE Communication magazine, pp 92-100, April 1993
http://www.nada.kth.se/kurser/kth/2D1449/04-05/kth_crypto_2004.ppt
GSM protocol architecture: radio subsystem signaling M. Mouly, M. B. Pautet, Proceedings of the IEEE, vol. 86, Issue 7, July 1998

Sorular

Yigitbasi Gsm Sunum

by eroglu on Oct 09, 2007

Accessibility

Categories

Upload Details

Usage Rights

1 Embed 4

Statistics

Yigitbasi Gsm Sunum — Presentation Transcript