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Security in GSM and
GPRS
Seite 1
Security in GSM and GPRS
Seminar Mobile Systems
9. Juni 2005
Beat Affolter und Gregor Berther
Security in GSM and
GPRS
Seite 2
Inhaltsverzeichnis
• Einführung
• GSM
• GPRS
• Weitere Probleme
• Fazit
Security in GSM and
GPRS
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Sicherheitsaspekte
• Die drei Hauptpunkte
– Anonymität
– Authentifizierung
– Datensicherheit (Verschlüsselung)
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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GSM Überblick
• Historisches:– 1982 Groupe Spéciale Mobile am ETSI– Global System for Mobile Communications– 1992 erste Inbetriebnahme
• Technische Aspekte:– 3 Frequenzbände– 3 Multiplexverfahren– 200 KHz Kanal zur Duplexübertragung– Zeitrahmen mit 8 Zeitschlitzen
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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GPRS
Seite 5
GSM Architektur
• Spezifizierte Sicherheitsmassnahmen
– Personal Identification Number PIN– International Mobile Equipment Identity IMEI– International Mobile Subscriber Identity IMSI
• Sicherheitsrelevante Komponenten
– Subscriber Identity Module SIM– Home Location Register HLR– Visitor Location Register VLR– Authentication Center AuC– Equipment Identity Register EIR
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
Security in GSM and
GPRS
Seite 6
GSM Architektur
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
Security in GSM and
GPRS
Seite 7
GSM Anonymität
• IMSI wird durch eine temporär gültige Kennung ersetzt– Temporary Mobile Subscriber Identity TMSI
• Gespeichert im VLR und SIM
• Regelmässige, verschlüsselte Änderung
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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GPRS
Seite 8
GSM Authentifizierung
– Challenge and Response Verfahren– Algorithmus A3 auf der SIM – Individueller Schlüssel Ki 128 bit– Ki auf SIM und im AuC
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
Security in GSM and
GPRS
Seite 9
GSM Verschlüsselung
– Algorithmen A8 und A5– A8 für Schlüsselerzeugung Kc 64 bit– A5 für Verschlüsselung– A8 auf SIM, A5 im mobilen Gerät
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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GPRS
Seite 10
GSM Sicherheitsprobleme
• SIM Cloning• Einweg-Authentifizierung• Schwache Algorithmen• Anonymitätsproblem• Umsetzung EIR • Ende-zu-Ende Kommunikation
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Seite 11
SIM Cloning
• Ziele eines Angriffs
– Abhören von Gesprächen, Datenströmen
– Missbrauch des Netzes
»Schlüssel Ki ermitteln
SIM cloning
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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GPRS
Seite 12
SIM Cloning
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
http://www.ccc.de/gsm/setup.jpeg
Security in GSM and
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Einweg- Authentifizierung
• Falsche Basisstation
• Man-in-the-middle
• Ki „Over the air“ ermitteln
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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GPRS
Seite 14
Schwache Algorithmen
• Security by Obscurity• COMP128 für A3/A8• Kc: 10 bit auf 0• Side Channel (Muster auf SIM)• gewählte RAND -> 35000 Versuche
»COMP128v3 und A5/3 »Neue SIM Generation
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Anonymitätsproblem
• Falsche Basisstation als Ausgangslage
• Identity Request Funktion
• Mobiles Gerät muss IMSI senden
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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GPRS
Seite 16
Umsetzung EIR
• Aufspürung von gestohlenen Mobiltelefonen
• Datenaustausch unter den Providern?
Central Equipment Identify Register seit 2002
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Seite 17
Ende-zu-Ende Kommunikation
• Sicherheitsmechanismen schützen nur die Luftschnittstelle
• Um eine sichere Ende zu Ende Kommunikation zu gewährleisten werden Zusatzdienste benötigt
VPN für GSM Datendienste (HSCSD)End-to-End Encryption (EEE)
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Ende-zu-Ende Kommunikation
• NSK 200 SecurePhone
• Bietet Sicherheit auf„NATO geheim“Stufe
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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GPRS
Seite 19
GPRS Überblick
• General Packet Radio Service
• Paketvermittelnder Always-On Dienst
• Internet-Anbindung
• Seit dem Jahr 2000 verfügbar
• Durch Kanalbündelung bis 50 kbit/s
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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GPRS Architektur
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/0411241.htm
Security in GSM and
GPRS
Seite 21
Sicherheitsaspekte
• Zur Erinnerung die drei Hauptpunkte
– Anonymität
– Authentifizierung
– Datensicherheit (Verschlüsselung)
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Seite 22
GPRS Anonymität
• IMSI sollte nie unverschlüsselt übertragen werden
• Temporary Logical Link Identity TLLI– Ähnliche Funktion wie TMSI: Identifikation– Nur gültig in einer Routing Area
• Verbindung IMSI – TLLI nur dem SGSN und der Mobile Station bekannt
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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GPRS Authentifizierung
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
http://www.brookson.com/gsm/gprs.pdf
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GPRS Verschlüsselung
• Gleiche Technologie wie GSM
• Neuer Algorithmus: GPRS-A5– Nicht öffentlich– Vermutlich 40 Bit Schlüssel– Schlüssel wird von SGSN verwaltet
unabhängig von MSC– Verschlüsselung von SGSN bis MS
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Die angreifbaren Strecken
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
http://student.grm.hia.no/master/ikt01/ikt6400/ekaasin/Master%20Thesis%20Web.pdf
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Seite 26
Strecke zwischen Providern
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
http://student.grm.hia.no/master/ikt01/ikt6400/ekaasin/Master%20Thesis%20Web.pdf
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Seite 27
Strecke zwischen Providern
• GPRS Tunneling Protocol GTP– Multi-in-One-Protokoll– Nur SGSN und GGSN kennen GTP– Jeder SGSN kann mit jedem GGSN verbunden sein
• Gefahren:– GTP ist ungesichert– Vortäuschung als SGSN
• Ansatz:– IPsec– Aber unglaublich viele bilaterale Wege
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Seite 28
Strecke ins Internet
http://student.grm.hia.no/master/ikt01/ikt6400/ekaasin/Master%20Thesis%20Web.pdf
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Seite 29
Strecke ins Internet
Gefahren:– Denial of Service Attack– Ungeschützter Verkehr ins Internet– Verbindung zu Firmennetzwerken nicht sicher– Viren
• Ansätze:– Logische Tunnels in Firmennetzwerke– IPsec– Firewalls
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Seite 30
GPRS Backbone
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
http://student.grm.hia.no/master/ikt01/ikt6400/ekaasin/Master%20Thesis%20Web.pdf
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GPRS
Seite 31
Strecke innerhalb Provider
• Traffic innerhalb des Netzwerkes
• Gefahren:– IP spoofing– Overbilling– Attacken von MS zu MS
• Lösungen– Firewalls– Untrust-Konzept
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Seite 32
Ende-zu-Ende Kommunikation
• Virtual Private Networks mit IPSec als Lösungsansatz
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
http://student.grm.hia.no/master/ikt01/ikt6400/ekaasin/Master%20Thesis%20Web.pdf
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Seite 33
IP Security - IPSec
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
http://student.grm.hia.no/master/ikt01/ikt6400/ekaasin/Master%20Thesis%20Web.pdf
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Seite 34
VPN für GPRS
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Seite 35
Weitere Sicherheitsaspekte
• Datenschutzprobleme
– Datensammlung beim Provider– Erstellen von Kundenprofilen– „Cumulus Karte“
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Seite 36
Weitere Sicherheitsaspekte
• Problem Mensch
– PIN nicht benutzen– Laute vertrauliche Gespräche– Bluetooth
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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GPRS
Seite 37
Fazit
• Ansätze vorhanden– Klare Sicherheitsspezifikationen
• Erste Umsetzung mangelhaft– Schwache Algorithmen– Tabellen auf SIM
• Architekturrisiken– Einweg- Authentifizierung– Keine Ende-zu-Ende Sicherheit
Einführung
GSM
GPRS
Probleme
Fazit
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Seite 38
Besten Dank
• Fragen???
Security in GSM and
GPRS
Seite 39
Diskussion
• Ist die Sicherheitsdiskussion für euch überhaupt relevant?
Security in GSM and
GPRS
Seite 40
Diskussion
• Werden die Sicherheitslücken genutzt (Geheimdienst)?
Security in GSM and
GPRS
Seite 41
Diskussion
• Lohnt es sich überhaupt noch in Anbetracht der 3. Mobilfunkgeneration etwas für die GSM-Sicherheit zu unternehmen?
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