Prezentacija iz predavanj konference etičnega hekinga HEK.SI, 17. 4. 2015

1. Varnostna analiza slovenskega
TETRA omrežja
Dejan ORNIG
dejan.ornig@gmail.com
HEK.SI, 17. 4. 2015

2. TETRA
• ETSI standard leta 1995
• Standard uporablja 114 držav
• Komunikacijski model 1:1, 1:M, M:M
• Omrežni način – TMO
• Direktni način, brez omrežja – DMO
• Podatkovni prenos
• Storitve (SDS in statusna sporočila, WAP, GPS, itd.)
• Povezovanje z drugimi omrežji: GSM, IP, PABX, PSTN
• Zaupnost, celovitost in razpoložljivost
2

3. TETRA – frekvence
Službe za zagotavljanje varnosti (Public Safety) - EU
•UL: 380–385 MHz, DL: 390-395 MHz
Privatna omrežja - EU
•410–430 MHz
•450–470 MHz
Ostale države
•Odvisno od zakonske regulative
3

4. Varnost v omrežju TETRA
Definirana:
•Security class 1, 2 ali 3
Mehanizmi:
•Avtentikacija
•Kriptografska zaščita radijskega vmesnika
•Kriptografska zaščita točka - točka (EE2E)
•Daljinska blokada / deblokada radijskih terminalov
Varnostni mehanizmi so opcijski!
4

5. Varnostni razredi
• Security class 1: avtentikacija je opcijska, brez
kriptografske zaščite radijskega vmesnika, kriptografska
zaščita točka – točka je opcijska
• Security class 2: avtentikacija je opcijska, kriptografska
zaščita radijskega vmesnika je statična - SCK,
kriptografska zaščita točka – točka je opcijska
• Security class 3: avtentikacija je obvezna,
kriptografska zaščita radijskega vmesnika je dinamična
– DCK, kriptografska zaščita točka – točka je opcijska
5

6. Avtentikacija
• Temeljni varnostni mehanizem
• Simetrično šifriranje
• 128 bitni K ključ
• RAND, RES spremenljivki
Trije avtentikacijski modeli:
• Avtentikacija radijskega terminala omrežju (TA11, TA12)
• Avtentikacija omrežja radijskemu terminalu (TA21, TA22)
• Medsebojna avtentikacija omrežja in radijskega
terminala (TA11, TA12, TA21, TA22)
6

7. Avtentikacija
Medsebojna avtentikacija, vir: ETSI
7

8. Šifrirni ključi
• SCK (Static Cipher Key) – statični ključ, na voljo 32
ključev, izbor ključa preko SYSINFO
• DCK (Derived Cipher Key) – dinamični, izpeljani ključ,
namenjen šifriranju uplinka in dešifriranju CCK
• CCK (Common Cipher Key) – namenjen šifriranju
downlinka in signalizacije, šifriranje skupinskih klicev
• GCK (Group Cipher Key) – ključ za šifriranje skupin
• Mehanizem OTAR (Over The Air Rekeying) –
distribucija ključev CCK, GCK
8

9. Šifriranje radijskega vmesnika
• Uporabnikom TETRA omrežja so opcijsko po ETSI
standardu na voljo štirje standardizirani TEA algoritmi:
TEA1, TEA2, TEA3, TEA4
• Regulacija izvoza algoritmov, restriktivno TEA2
• Algoritmi so varovana skrivnost
• Ni javno objavljene kriptoanalize TEA algoritmov
9

10. TETRA v Slovenji
Podatki, ki so bili pridobljeni na podlagi analize javno
dostopnih virov:
•Nakup terminalne in druge radijske opreme (določena
stopnja varnosti CLASS 3 - TEA1, DCK/CCK, obvezna
avtentikacija)
•V Sloveniji CLASS 1 in CLASS 3
•Leta 2014 preko 7.000 uporabnikov
•Uporabniki: MNZ Policija, MORS, SOVA, MP, MK, FURS,
DARS, Redarske službe
10

11. Citati iz razpisne dokumentacije
11
JAVNI POZIV PROMOTORJEM K ODDAJI VLOGE O ZAINTERESIRANOSTI ZA
IZVEDBO PROJEKTA JAVNO-ZASEBNEGA PARTNERSTVA, 2013
POVABILO K ODDAJI PONUDBE ZA NAKUP TETRA TERMINALOV – MORS
25/2012 JNNV, 2012
http://www.mo.gov.si/fileadmin/mo.gov.si/pageuploads/pdf/javne_objave/2012/JNNV_povabilo_25_20120710.pdf
http://www.mnz.gov.si/fileadmin/mnz.gov.si/pageuploads/JAVNA_NAROCILA/LETO_2013/1200-13-jzp_POZIV_promotorjem_razpis_TETRA.doc

12. Varnostna analiza
Zastavljeni cilji:
• Ugotoviti kako varno je slovensko TETRA omrežje
• Ugotoviti ali je uporabnikom na voljo takšna stopnja
varnosti, kot je bila zahtevana z javnimi razpisi
• Za morebitne ugotovljene varnostne ranljivosti obvestiti
pristojne in predlagati rešitve
Varnostna analiza je nastala izključno na podlagi
pasivnega prestrezanja prometnih podatkov iz smeri
bazne postaji v smeri radijskih terminalov –
downlink.
12

13. Priprava
• RTL-SDR (DVB-T znamke Terratec TStick+, s čipom
Elonics E4000)
• ANTENA (priložena)
• OS LINUX (UBUNTU 12.04 LTS)
• osmo-tetra (http://tetra.osmocom.org/trac/wiki/osmo-
tetra)
• Wireshark (http://www.wireshark.org/)
13

14. Priprava
14

15. Osmocom
• Programska koda osmo-tetra objavljena leta 2011
• Demodulacija digitalnega signala preko SDR-RTL
naprave
• Dekodiranje prometnih podatkov
• Analiza prometnih podatkov (Wireshark TETRA
dissector)
15

16. Osmo-tetra
osmo-tetra (vir: http://tetra.osmocom.org/trac/wiki/osmo-tetra)
osmosdr-tetra_demod_fft.py terminal
16

17. Izvedba
• Analiza javno dostopnih virov (javna naročila o nabavi
opreme, specifikacije opreme, študije, itd.)
• Študij ETSI standardov
• Popravljanje, pisanje in implementacija dodatne
programske osmo-tetra kode za dekodiranje nekaterih
drugih prometnih podatkov na različnih slojih (Upper
MAC, MLE, MM, LLC)
• Implementacija ETSI ACELP govornega kodeka
• Analiza govornih in podatkovnih prometnih podatkov
17

18. Wireshark – avtentikacija
18

19. Wireshark – govorni prometni podatki
19

20. Analiza – registracije, avtentikacije…
20

21. Analiza – govorni prometni podatki
21

22. Analiza – SDS in statusna sporočila
22

23. Varnostna ranljivost - avtentikacija
• Pravilna implementacija
MS: u-location update demand (MAC PDU flag: ITSI attach demand)
AuC -> BS: RS, KS, KS´
BS: d-location authentication demand (RAND1, RS, RES2, R1=TRUE ali FALSE)
MS: u-authentication response (RAND2, RES1, R2=TRUE ali FALSE)
BS: d-location update accept/reject (MAC PDU flag: ITSI attached)
• Analiza slovenskega TETRA omrežja
MS: u-location update demand (MAC PDU flag: ITSI attach demand)
BS: d-location update accept (MAC PDU flag: ITSI attached)
Veliko število radijskih terminalov (med njimi tudi
policijski) ni imelo vključene avtentikacije, saj pred
paketkom ’ITSI attached’, ni bila izvedena
avtentikacija 23

24. Varnostna ranljivost - avtentikacija
24

25. Varnostna ranljivost - šifriranje
• Javna naročila za nabavo radijskih terminalov, pogoj:
CLASS 3, TEA1 (DCK/CCK)
• Analiza: samo Policija in SOVA, ostale službe CLEAR
• Napake pri distribuciji CCK ključa, zaradi napačno
generiranega DCK ključa – avtentikacija
• Posledica: občasna nešifrirana govorna komunikacija
Policije, branje SDS in statusnih sporočil Policije
25

26. Varnostna ranljivost - šifriranje
26

27. Ugotovitve
• Dekodiranje in analiza prometnih podatkov (registracije,
lokacijske posodobitve, branje SDS in statusnih
sporočil, poslušanje govornih prometnih podatkov, itd.)
• Veliko število radijskih terminalov ni imelo vključene niti
avtentikacije
• Enostranska avtentikacija (MS -> BS)
• Večina prometa ni bila šifrirana (šifriranje radijskega
vmesnika je uporabljala le Policija in SOVA)
• Napake pri šifriranju radijskega vmesnika
• CCK ključ se ne spreminja (1 leto enak)
27

28. Ugotovitve
• Na podlagi analize javnih virov in dejanskega stanja
omrežja je ugotovljeno, da uporabnikom ni zagotovljena
takšna stopnja varnosti, kot je bila zahtevana z javnimi
razpisi in drugimi javno dostopnimi dokumenti
28

29. Odzivi
• Septembra 2013 je bila Policija prvič obveščena o
varnostnih ranljivostih. Formalnega odziva ni bilo.
• Šele po objavi zgodbe v medijih, javni odziv vodstva
Policije, da so vse komunikacije šifrirali in odpravili
ugotovljene varnostne ranljivosti.
29