Прослушивание GSM с помощью HackRF. Прослушивание GSM с помощью HackRF Методы прослушивания мобильных

31.05.2020

Переходим к рассмотрению взлома GSM. Статьи про уязвимости в A5/1 появились около 15 лет назад, но публичной демонстрации взлома A5/1 в ус- ловиях реального мира до сих пор не было. Более того, как видно из описания работы сети надо понимать, что помимо взлома самого алгоритма шифрования нужно решить еще ряд сугубо инженерных проблем, которые обычно всегда опускаются из рассмотрения (в том числе на публичных демонстрациях). Большинство статей по взлому GSM опираются на статью Эли Баркана в 2006 году и исследование Карстена Нола (Karsten Noh). В своей статье Баркан с соавторами показал, что т.к. в GSM коррекция ошибок идет до шифрования (а надо бы наоборот), возможно определенное уменьшение пространства поиска для подбора KC и реализация known– ciphertext атаки (при полностью пассивном прослушивании эфира) за прием- лемое время с помощью предварительно вычисленных данных. Сами авторы статьи говорят, что при приеме без помех для взлома в течение 2 минут требуется 50 терабайт предвычисленных данных. В той же статье (в разделе про A5/2) указывается, что сигнал из эфира всегда идет с помехами, которые усложняют подбора ключа. Для A5/2 приведен измененный алгоритм, который способен учитывать помехи, но при этом требует вдвое большего объема предвычисленных данных и, соответственно, время взлома увеличивает в два раз. Для A5/1 указана возможность построения аналогич- ного алгоритма, но сам он не приведен. Можно предположить, что в этом случае также нужно увеличить объем предвычисленных данных вдвое. Процесс подбора ключа A5/1 является вероятностным и зависит от времени, т.е. чем дольше идет прослушивание, тем больше вероятность подобрать KC. Таким образом, заявленные в статье 2 минуты – это примерное, а не гарантированное время подбора KC. Карстен Нол разрабатывает самый известный проект по взлому GSM сетей. Его фирма, занимающаяся проблемами компьютерной безопасности, собиралась к концу 2009 года выложить в открытый доступ радужные таблицы сессионных ключей алгоритма A5/1, который используется для шифрования речи в сетях GSM. Свой демарш против A5/1 Карстен Нол объясняет желанием привлечь внимание общественности к существующей проблеме и заставить операторов связи переходить на более совершенные технологии. Например, технология UMTS предполагает использование 128 битного алгоритма A5/3, стойкость которого такова, что никакими доступными средствами на сегодняшний день взломать его не удастся. По расчетам Карстена, полная таблица ключей A5/1 в упакованном виде будет занимать 128 петабайт и распределенно храниться на множестве компьютеров в сети. Для ее расчета потребуется около 80 компьютеров и 2–3 месяца работы. Существенное уменьшение времени вычислений должно оказать использование современных CUDA графических карт и программируемых массивов Xilinx Virtex. В частности много шума наделало его выступление на 26С3 (Chaos Communication Congress) в декабре 2009 года. Кратко сформулировать суть выступления можно так: в скором времени можно ожидать появление бюджетных системы для онлайн декодирования A5/1. Переходим к инженерным проблемам. Как получить данные из эфира? Для перехвата разговоров надо иметь полноценный сканер, который должен уметь разбираться, какие базовые вещают вокруг, на каких частотах, каким операторам они принадлежат, какие телефоны с какими TMSI в настоящий момент активны. Сканер должен уметь следить за разговором с указанного телефона, корректно обрабатывать переходы на другие частоты и базовые станции. В интернете есть предложения по приобретению подобного сканера без дешифратора за 40–50 тыс. долларов. Это нельзя назвать бюджетным устройством. Таким образом, для создания прибора, который после несложных манипуляций мог начинать прослушивать разговор по телефону, необходимо:

а) реализовать часть, которая работает с эфиром. В частности, позволяет указать, какой из TMSI соответствует искомому телефону или с помощью активных атак заставить телефоны «обнаружить» свои реальные IMSI и MSISDN;

б) реализовать алгоритм подбора KC для A5/1, хорошо работающий на реальных данных (с помехами/ошибками, пропусками и т.п.);

г) объединить все эти пункты в законченное работающее решение.

Карстен и остальные исследователи в основном решают пункт «в». В частности он его коллеги предлагают использовать OpenBTS, airdump и Wireshark для создания перехватчика IMSI (IMSI catcher). Пока можно сказать, что это устройство эмулирует базовую станцию и встраивается между MS и настоящей базовой станцией. Докладчики утверждают, что SIM–карта легко может запретить телефону показывать, что он работает в режиме шифрования A5/0 (т.е. без шифрования вообще) и что большинство SIM–карт в обороте именно такие. Это действительно возможно. В GSM 02.07, написано (Normative Annex B.1.26), что SIM–карта содержит специальный бит OFM в поле Administrative , который при значении равном единице, приведет к запрету индикации шифрования соединения (в виде амбарного замочка). В GSM 11.11 указаны следующие права доступа к этому полю: чтение доступно всегда, а права на запись описаны как «ADM». Конкретный набор прав, регулирующих запись в это поле, задается оператор на этапе создания SIM–карт. Таким образом, докладчики надеются, что большая часть карт выпускается с установленным битом и телефоны у них действительно не показывают индикацию отсутствия шифрования. Это действительно существенно облегчает работу IMSI сatcher–а т.к. владелец телефона не может обнаружить отсутствие шифрования и что–то заподозрить. Интересная деталь. Исследователи столкнулись с тем, что прошивки телефонов тестируются на соответствие спецификациям GSM и не тестируются на обработку нештатных ситуаций, поэтому, в случае некорректной работы базовой станции (например, «подставная» OpenBTS, которая использовалась для перехвата) телефоны зачастую зависают. Наибольший резонанс вызвало заявление, что всего за $1500 можно из USRP, OpenBTS, Asterisk и airprobe собрать готовый комплект для прослушивания разговоров. Эта информация широко разошлась по Интернету, только авторы этих новостей и производных от них статей забыли упомянуть, что сами докладчики деталей не предоставили, а демонстрация не состоялась. В декабре 2010 года Карстен и Мунот (Sylvain Munaut) снова выступил на конференции 27С3 с докладом про перехват разговоров в GSM сетях. На этот раз они представили более полный сценарий, но в нем присутствует множество «тепличных» условий. Для обнаружения местоположения они используют интернет–сервисы, которые дают возможность вбрасывать в сеть SS7 запросы «send routing info». SS7 – это сеть/стек протоколов, которые используются для общения телефонных операторов (GSM и «наземных») друг с другом и для общения компонент сети GSM друг с другом. Далее авторы делают ссылку на реализацию мобильной связи в Германии. Там полученное в результате запроса RAND хорошо коррелирует с кодом региона (area code/zip code). Поэтому такие запросы там дают возможность определить с точностью до города или даже части города, где в Германии находится этот абонент. Но так делать оператор не обязан. Теперь исследователи знают город. После этого они берут сниффер, едут в найденный ранее город и начинают посещать все его LAC. Приехав на территорию, которая входит в какой–то LAC, они посылают жертве SMS и слушают, идет ли пейджинг(paging) телефона жертвы (это происходит по незашифрованному каналу, во всех базовых сразу). Если вызов есть, то они получают сведения о TMSI, который был выдан абоненту. Если нет – едут проверять следующий LAC. Необходимо заметить, что т.к. IMSI при пейджинге не передается (и исследователи его не знают), а передается только TMSI (который они и хотят узнать), то производится «атака по времени» (timing attack). Они посылают несколько SMS с паузами между ними, и смотрят, для каких TMSI производится пейджинг, повторяя процедуру до тех пор, пока в списке «подозрительных» TMSI не останется только один (или ни одного). Чтобы жертва не заметила такого «прощупывания», посылается такой SMS, который не будет показан абоненту. Это или специально созданный flash sms, или неверный (битый) SMS, который телефон обработает и удалит, при этом пользователю ничего показано не будет. Выяснив LAC, они начинают посещать все соты этого LAC, посылать SMS–ки и слушать отклики на пейджинг. Если есть ответ, то жертва находится вот в этой соте, и можно начинать взламывать ее сессионный ключ (KC) и слушать ее разговоры. Перед этим необходимо записать эфир. Здесь исследователи предлагают следующее:

1) существуют производимые на заказ FPGA–платы, которые способны одновременно записывать все каналы либо uplink (канал связи от абонента (телефона или модема) к базовой станции сотового оператора), либо downlink (канал связи от базовой станции к абоненту) частот GSM (890–915 и 935–960 МГц соответственно). Как уже было отмечено, стоит такое оборудование 40– 50 тыс. долларов, поэтому доступность такого оборудования для простого ис- следователя безопасности сомнительна;

2) можно брать менее мощное и более дешевое оборудование и слушать часть частот на каждом из них. Такой вариант стоит примерно 3,5 тыс. евро с решением на базе USRP2;

3) можно сначала сломать сессионный ключ, и потом декодировать траффик «на лету» и следовать за сменой частоты (frequency hopping) при помощи четырех телефонов, у которых вместо родной прошивки стоит альтернативная прошивка OsmocomBB. Роли телефонов: 1–й телефон используется для пейджинга и контроля ответов, 2–й телефон выделен абоненту для разговора. При этом каждый телефон должен писать и прием и передачу. Это очень важный пункт. До этого момента OsmocomBB фактически не работал и за год (с 26С3 до 27С3) OsmocomBB был доделан до пригодного к использованию состояния, т.е. до конца 2010 года не было практического работающего решения. Взлом сессионного ключа. Находясь в одной соте с жертвой, они посылают ей SMS, записывают общение жертвы с базовой, и взламывают ключ, пользуясь тем, что во время установления сессии (session setup) происходит обмен множеством полупустых пакетов или с предсказуемым содержимым. Для ускорения взлома используются радужные таблицы. На момент проведения 26C3 эти таблицы были не так хорошо заполнены и взлом делался вовсе не за минуты и даже не за десятки минут (авторы упоминают час). То есть, до 27C3 даже у Карстена (основного исследователя в этой области) не было решения, которое позволяло взломать KC за приемлемое время (в течении которого, скорее всего, не произойдет смена сессионого ключа (rekeying)). Затем исследователи пользуются тем, что смена ключа редко делается после каждого звонка или SMS и сессионный ключ, который они узнали, не будет меняться в течение какого–то времени. Теперь, зная ключ, они могут декодировать зашифрованный траффик к/от жертвы в режиме реального времени, и делать смену частоты (frequency hopping) одновременно с жертвой. Для захвата эфира в этом случае реально достаточно четырех перепрошитых телефонов, так как не требуется писать все частоты и все таймслоты. Исследователи продемонстрировали эту технологию в работе. Правда «жертва» сидела на месте и обслуживалась одной сотой. Подводя промежуточный итог можно утвердительно ответить на вопрос о возможности перехвата и расшифровке на лету GSM разговоров. При этом надо иметь помнить следующее:

1) Технология, описанная выше не существует в виде, доступном для любого желающего (в т.ч. script kiddies). Это даже не конструктор, а заготовка для деталей конструктора, которые надо доделывать до пригодного к исполь- зованию состоянию. Исследователи неоднократно замечают, что у них нет четких планов по выкладыванию в общий доступ конкретики реализации. Это означает, что на основании этих наработок производители Ближнего Востока не изготавливают массово устройства за 100 долларов, которые могут слушать все.

2) OsmocomBB поддерживает только одно семейство чипов (хотя и самое распространенное).

3) Способ определения местоположения по запросам к HLR и перебору LAC работает скорее в теории, чем на практике. На практике злоумышленник или знает, где находится жертва физически, или не может попасть в туже соту что и жертва. Если злоумышленник не может послушать ту же соту, в ко- торой находиться жертва, то способ не работает. В отличие от демонстрации, в реальности в средней по нагрузке LA присутствуют тысячи пейджинговых сообщений. Более того, пейджинг работает не в момент отправки, а в определенные временные окна и пачками (по пейджинг–группам со своими очередями, номер которой есть остаток от деления IMSI на количество каналов, которое в каждой соте может быть свое), что опять усложняет реализацию.

4) Допустим, LA найден. Теперь надо “нащупать” ответ абонента. Передатчик телефона имеет мощность 1–2 ватта. Соответственно, проскани- ровать его с расстояния нескольких десятков метров тоже является задачей (не простой). Получается парадокс: LA накрывает, например, целую область (город). В ней, например, 50 сот, у некоторых из которых радиус действия доходит до 30 км. Мы пытаемся поймать и расшифровать на ненаправленную антенну излучение. Для реализации этой задачи в таком варианте требуется много оборудования. Если же исходить из предпосылки, при которой жертва находиться в прямой видимости, т.е. расстояния, на котором перехват выгля- дит более реалистичным, намного эффективнее и проще направленный мик- рофон. Надо отметить, что на демонстрации исследователи перехватывают свои телефоны на расстоянии 2–х метров.

5) Перемещение жертвы между сотами также вызывает проблемы, т.к. вам также надо перемещаться вместе с ней.

6) Телефоны, используемые в демонстрации, требуют аппаратной модификации, в них нужно убрать фильтр с антенны, в противном случае теле- фоны «чужой» uplink не «увидят». Фильтр в телефоне нужен для того что бы «слушать» не все частоты, а только «свою».

7) Если в сети регулярно происходит смена ключа (rekeying) или меняются TMSI (ни один из исследователей не учитывал это), то это способ не работает вообще или работает очень плохо (время расшифровки может оказаться больше чем время разговора).

8) Прослушивать всю сеть не получится, надо знать номер телефона.

Клонирование SIM карты

Одной из распространенных проблем является клонирование SIM карты. В Интернете часто можно встретить объявления о легком способе клонировании карты, а также представлено множество утилит, например, SIM Card Seizure. В качестве целей клонирования обычно указывают возможность бесплатно звонить за чужой счет и возможность прослушивания разговоров владельца клонированной SIM-карты. В первом варианте использования у владельца клона будут проблемы с получением входящих звонков, а вот исходящие можно делать свободно. Основными потребителями являются люди, которые затем у метро предлагают прохожим дешево позвонить в любую страну мира. Что касается прослушивания абонента, то рассмотрению этого вопроса посвящен следующий раздел.

В предыдущем разделе была описан процесс проверки подлинности SIM-карты (рис. 120). Базовыми в этом процессе являются параметры IMSI и

K I . Для того чтобы клон мог пройти аутентификацию в AUC, он должен знать эти параметры. Узнать IMSI просто, он может быть записан на самой карте или прилагаться к ней. Его легко можно прочитать с SIM-карты при помощи устройства чтения смарт-карт. А вот с K I все несколько сложнее.

Как вы уже знаете, K I хранится всего в двух местах - в памяти SIM-карты и в памяти AUC. K I никогда не передается в открытом виде при аутентификации, т.е. его нельзя перехватить при аутентификации. У злоумышленников есть 4 варианта получения K I . Первый вариант это инсайдер в компании-операторе. Этот вариант предпочтительнее, т.к. можно получить информацию сразу по нескольким картам. Недостатки этого варианта заключаются в том, что ввиду значимости K I доступ к их значениям строго ограничен и при обнаружении массовой утечки инсайдер быстро будет вычислен. Кроме того, зачастую в AUC отсутствует функционал для считывания KI из тех же соображений безопасности. Второй вариант основан на похищении KI сразу после получения партии SIM-карт от производителя. Проблемы здесь те же что и в предыдущем варианте: количество людей, имеющих нужные доступы, исчисляется единицами.

Третий вариант: считать K I из памяти SIM-карты. Начнем с того что необходимо получить физический доступ к карте (вынуть ее из телефона жертвы под каким-то предлогом, знать PIN код). Важный недостаток: у SIM-карты нет интерфейса, по которому можно непосредственно считать или изменить K I .

И наконец, последний вариант: вычислить K I . Злоумышленник должен обладать сведениями об используемом оператором алгоритме A3. В этом случае можно попытаться вычислить K I , наблюдая за результатами преобразования RAND в SRES. Для этого вручную формируют RAND, вызывают алгоритм шифрования и передают ему RAND. Этот процесс автоматизируют такие программы как SimScan и WoronScan.

Именно таким образом были получены первые клоны SIM-карт. Это стало доступно из-за утечки сведений об алгоритме A3, называемой COMP128 в сеть. В алгоритме была обнаружена уязвимость, которая позволяла подбирать KI за приемлемое количество попыток. После обнаружения уязвимости большинство операторов заменило его чем-то более устойчивым. На текущий момент существует три версии COMP128. Вторая и третья версия на данный момент считаются невскрываемыми. И хотя в сети присутствуют программы, декларирующие возможность взлома этих версий, на поверку всегда оказывается, что их цель - заставить пользователя скачать «трояна» .

Если же злоумышленник не имеет сведений о реализации A3, то он может попытаться подобрать K I путем перебора (brute force). Здесь возникает еще одно препятствие: количество попыток для подбора KI ограничено. У

SIM-карты есть встроенный счетчик количества вызовов A3, и при превышении определенного порога (65535) карта блокируется и перестает отвечать на запросы регистрации (хотя остальные функции работают, например, телефонная книга). В обычных условиях эксплуатации, когда A3 вызывается при каждой регистрации SIM-карты в сети (при включении телефона), подобные ограничения не мешают абоненту. А вот для получения K I может понадобиться большее количество попыток.

Если же злоумышленнику удалось подобрать K I , то он получает возможность звонить за чужой счет. Но тут есть несколько ограничивающих факторов. Во-первых, т.к. деньги на счету начнут быстрее, чем обычно, весьма вероятно, что владелец SIM-карты может это заметить. В детальной распечатке сразу обнаружатся «лишние» звонки. Это касается и «безлимитных» тарифов, т.к. у них тоже есть ограничения, в частности при звонках за границу. Поэтому, злоумышленники стремятся как можно скорее выговорить весь доступный баланс и избавиться от клона. Во-вторых, если обе карты зарегистрированы в сети, то входящие звонки будут приходить на карту, которая последняя авторизовалась, либо с которой был совершен последний исходящий звонок. Соответственно, легитимный пользователь может заметить, что ему перестанут приходить ожидаемые звонки. Злоумышленникам в целях конспирации вообще противопоказано снимать трубку. Иначе корреспонденты пользователя сразу обнаружат мошенничество. В-третьих, оператор может вычислять SIM-карты, которые регистрируются в сети в географически разнесенных местах в течение ограниченного времени. При подозрениях в клонировании карты оператор заблокирует карту и выдаст абоненту новую.

Резюмируя, можно сказать, что клонировать SIM-карты возможно, но достаточно тяжело. Если оператор своевременно модернизировал реализацию А3, а его сотрудники лояльны и неподкупны, то абонентам не стоит бояться появления клонов своей SIM-карты. Кроме того, актуальность такого мошенничества спадает, т.к. спрос на дешевые звонки за границу компенсируется возможностью звонков в Skype, а также предложениями от легальных операторов.

Перехват разговоров в сети GSM

Переходим к рассмотрению взлома GSM. Статьи про уязвимости в A5/1 появились около 15 лет назад, но публичной демонстрации взлома A5/1 в условиях реального мира до сих пор не было. Более того, как видно из описания работы сети надо понимать, что помимо взлома самого алгоритма шифрования нужно решить еще ряд сугубо инженерных проблем, которые обычно всегда опускаются из рассмотрения (в том числе на публичных демонстрациях).

Большинство статей по взлому GSM опираются на статью Эли Баркана в 2006 году и исследование Карстена Нола (Karsten Noh).

В своей статье Баркан с соавторами показал, что т.к. в GSM коррекция ошибок идет до шифрования (а надо бы наоборот), возможно определенное уменьшение пространства поиска для подбора K C и реализация known-ciphertext атаки (при полностью пассивном прослушивании эфира) за приемлемое время с помощью предварительно вычисленных данных.

Сами авторы статьи говорят, что при приеме без помех для взлома в течение 2 минут требуется 50 терабайт предвычисленных данных. В той же статье (в разделе про A5/2) указывается, что сигнал из эфира всегда идет с помехами, которые усложняют подбора ключа. Для A5/2 приведен измененный алгоритм, который способен учитывать помехи, но при этом требует вдвое большего объема предвычисленных данных и, соответственно, время взлома увеличивает в два раз. Для A5/1 указана возможность построения аналогичного алгоритма, но сам он не приведен. Можно предположить, что в этом случае также нужно увеличить объем предвычисленных данных вдвое.

Процесс подбора ключа A5/1 является вероятностным и зависит от времени, т.е. чем дольше идет прослушивание, тем больше вероятность подобрать K C . Таким образом, заявленные в статье 2 минуты - это примерное, а не гарантированное время подбора K C .

Карстен Нол разрабатывает самый известный проект по взлому GSM сетей. Его фирма, занимающаяся проблемами компьютерной безопасности, собиралась к концу 2009 года выложить в открытый доступ радужные таблицы сессионных ключей алгоритма A5/1, который используется для шифрования речи в сетях GSM.

Свой демарш против A5/1 Карстен Нол объясняет желанием привлечь внимание общественности к существующей проблеме и заставить операторов связи переходить на более совершенные технологии. Например, технология UMTS предполагает использование 128 битного алгоритма A5/3, стойкость которого такова, что никакими доступными средствами на сегодняшний день взломать его не удастся.

По расчетам Карстена, полная таблица ключей A5/1 в упакованном виде будет занимать 128 петабайт и распределенно храниться на множестве компьютеров в сети. Для ее расчета потребуется около 80 компьютеров и 2-3 месяца работы. Существенное уменьшение времени вычислений должно оказать использование современных CUDA графических карт и программируемых массивов Xilinx Virtex. В частности много шума наделало его выступление на 26С3 (Chaos Communication Congress) в декабре 2009 года. Кратко сформулировать суть выступления можно так: в скором времени можно ожидать появление бюджетных системы для онлайн декодирования A5/1.

Переходим к инженерным проблемам. Как получить данные из эфира? Для перехвата разговоров надо иметь полноценный сканер, который должен уметь разбираться, какие базовые вещают вокруг, на каких частотах, каким операторам они принадлежат, какие телефоны с какими TMSI в настоящий момент активны. Сканер должен уметь следить за разговором с указанного телефона, корректно обрабатывать переходы на другие частоты и базовые станции.

В интернете есть предложения по приобретению подобного сканера без дешифратора за 40-50 тыс. долларов. Это нельзя назвать бюджетным устройством.

Таким образом, для создания прибора, который после несложных манипуляций мог начинать прослушивать разговор по телефону, необходимо:

б) реализовать алгоритм подбора K c для A5/1, хорошо работающий на реальных данных (с помехами/ошибками, пропусками и т.п.);

г) объединить все эти пункты в законченное работающее решение.

Карстен и остальные исследователи в основном решают пункт «в». В

частности он его коллеги предлагают использовать OpenBTS, airdump и Wireshark для создания перехватчика IMSI (IMSI catcher). Подробнее об устройстве и перехвате с его помощью звонков написано ниже в разделе «Атака человек-по-середине в GSM». Пока можно сказать, что это устройство эмулирует базовую станцию и встраивается между MS и настоящей базовой станцией.

Докладчики утверждают, что SIM-карта легко может запретить телефону показывать, что он работает в режиме шифрования A5/0 (т.е. без шифрования вообще) и что большинство SIM-карт в обороте именно такие. Это действительно возможно. В GSM 02.07, написано (Normative Annex B.1.26), что SIM-карта содержит специальный бит OFM в поле Administrative , который при значении равном единице, приведет к запрету индикации шифрования соединения (в виде амбарного замочка). В GSM 11.11 указаны следующие права доступа к этому полю: чтение доступно всегда, а права на запись описаны как «ADM». Конкретный набор прав, регулирующих запись в это поле, задается оператор на этапе создания SIM-карт. Таким образом, докладчики надеются, что большая часть карт выпускается с установленным битом и телефоны у них действительно не показывают индикацию отсутствия шифрования. Это действительно существенно облегчает работу IMSI сatcher-а т.к.

владелец телефона не может обнаружить отсутствие шифрования и что-то заподозрить.

Интересная деталь. Исследователи столкнулись с тем, что прошивки телефонов тестируются на соответствие спецификациям GSM и не тестируются на обработку нештатных ситуаций, поэтому, в случае некорректной работы базовой станции (например, «подставная» OpenBTS, которая использовалась для перехвата) телефоны зачастую зависают.

Наибольший резонанс вызвало заявление, что всего за $1500 можно из USRP, OpenBTS, Asterisk и airprobe собрать готовый комплект для прослушивания разговоров. Эта информация широко разошлась по Интернету, только авторы этих новостей и производных от них статей забыли упомянуть, что сами докладчики деталей не предоставили, а демонстрация не состоялась.

В декабре 2010 года Карстен и Мунот (Sylvain Munaut) снова выступил на конференции 27С3 с докладом про перехват разговоров в GSM сетях. На этот раз они представили более полный сценарий, но в нем присутствует множество «тепличных» условий.

Для обнаружения местоположения они используют интернет-сервисы, которые дают возможность вбрасывать в сеть SS7 запросы «send routing info». SSV - это сеть/стек протоколов, которые используются для общения телефонных операторов (GSM и «наземных») друг с другом и для общения компонент сети GSM друг с другом.

Далее авторы делают ссылку на реализацию мобильной связи в Германии. Там полученное в результате запроса RAND хорошо коррелирует с кодом региона (area code/zip code). Поэтому такие запросы там дают возможность определить с точностью до города или даже части города, где в Германии находится этот абонент. Но так делать оператор не обязан.

Теперь исследователи знают город. После этого они берут сниффер, едут в найденный ранее город и начинают посещать все его LAC. Приехав на территорию, которая входит в какой-то LAC, они посылают жертве SMS и слушают, идет ли пейджинг(paging) телефона жертвы (это происходит по незашифрованному каналу, во всех базовых сразу). Если вызов есть, то они получают сведения о TMSI, который был выдан абоненту. Если нет - едут проверять следующий LAC.

Необходимо заметить, что т.к. IMSI при пейджинге не передается (и исследователи его не знают), а передается только TMSI (который они и хотят узнать), то производится «атака по времени» (timing attack). Они посылают несколько SMS с паузами между ними, и смотрят, для каких TMSI производится пейджинг, повторяя процедуру до тех пор, пока в списке «подозрительных» TMSI не останется только один (или ни одного).

Чтобы жертва не заметила такого «прощупывания», посылается такой SMS, который не будет показан абоненту. Это или специально созданный flash sms, или неверный (битый) SMS, который телефон обработает и удалит, при этом пользователю ничего показано не будет.

Выяснив LAC, они начинают посещать все соты этого LAC, посылать SMS-ки и слушать отклики на пейджинг. Если есть ответ, то жертва находится вот в этой соте, и можно начинать взламывать ее сессионный ключ (K C) и слушать ее разговоры.

Перед этим необходимо записать эфир. Здесь исследователи предлагают следующее:

1) существуют производимые на заказ FPGA-платы, которые способны одновременно записывать все каналы либо uplink (канал связи от абонента (телефона или модема) к базовой станции сотового оператора), либо downlink (канал связи от базовой станции к абоненту) частот GSM (890-915 и 935-960 МГц соответственно). Как уже было отмечено, стоит такое оборудование 4050 тыс. долларов, поэтому доступность такого оборудования для простого исследователя безопасности сомнительна;

Взлом сессионного ключа. Находясь в одной соте с жертвой, они посылают ей SMS, записывают общение жертвы с базовой, и взламывают ключ, пользуясь тем, что во время установления сессии (session setup) происходит обмен множеством полупустых пакетов или с предсказуемым содержимым. Для ускорения взлома используются радужные таблицы. На момент проведения 26C3 эти таблицы были не так хорошо заполнены и взлом делался вовсе не за минуты и даже не за десятки минут (авторы упоминают час). То есть, до 27C3 даже у Карстена (основного исследователя в этой области) не было решения, которое позволяло взломать KC за приемлемое время (в течении которого, скорее всего, не произойдет смена сессионого ключа (rekeying)).

Затем исследователи пользуются тем, что смена ключа редко делается после каждого звонка или SMS и сессионный ключ, который они узнали, не будет меняться в течение какого-то времени. Теперь, зная ключ, они могут декодировать зашифрованный траффик к/от жертвы в режиме реального времени, и делать смену частоты (frequency hopping) одновременно с жертвой. Для захвата эфира в этом случае реально достаточно четырех перепрошитых телефонов, так как не требуется писать все частоты и все таймслоты. Исследователи продемонстрировали эту технологию в работе. Правда «жертва» сидела на месте и обслуживалась одной сотой.

Подводя промежуточный итог можно утвердительно ответить на вопрос о возможности перехвата и расшифровке на лету GSM разговоров. При этом надо иметь помнить следующее:

1) Технология, описанная выше не существует в виде, доступном для любого желающего (в т.ч. script kiddies). Это даже не конструктор, а заготовка для деталей конструктора, которые надо доделывать до пригодного к использованию состоянию. Исследователи неоднократно замечают, что у них нет четких планов по выкладыванию в общий доступ конкретики реализации. Это означает, что на основании этих наработок производители Ближнего Востока не изготавливают массово устройства за 100 долларов, которые могут слушать все.

2) OsmocomBB поддерживает только одно семейство чипов (хотя и самое распространенное).

В отличие от демонстрации, в реальности в средней по нагрузке LA присутствуют тысячи пейджинговых сообщений. Более того, пейджинг работает не в момент отправки, а в определенные временные окна и пачками (по пейджинг-группам со своими очередями, номер которой есть остаток от деления IMSI на количество каналов, которое в каждой соте может быть свое), что опять усложняет реализацию.

4) Допустим, LA найден. Теперь надо “нащупать” ответ абонента. Передатчик телефона имеет мощность 1 -2 ватта. Соответственно, просканировать его с расстояния нескольких десятков метров тоже является задачей (не простой). Получается парадокс: LA накрывает, например, целую область (город). В ней, например, 50 сот, у некоторых из которых радиус действия доходит до 30 км. Мы пытаемся поймать и расшифровать на ненаправленную антенну излучение. Для реализации этой задачи в таком варианте требуется много оборудования. Если же исходить из предпосылки, при которой жертва находиться в прямой видимости, т.е. расстояния, на котором перехват выглядит более реалистичным, намного эффективнее и проще направленный микрофон. Надо отметить, что на демонстрации исследователи перехватывают свои телефоны на расстоянии 2-х метров.

5) Перемещение жертвы между сотами также вызывает проблемы, т.к. вам также надо перемещаться вместе с ней.

6) Телефоны, используемые в демонстрации, требуют аппаратной модификации, в них нужно убрать фильтр с антенны, в противном случае телефоны «чужой» uplink не «увидят». Фильтр в телефоне нужен для того что бы «слушать» не все частоты, а только «свою».

8) Прослушивать всю сеть не получится, надо знать номер телефона.

Защита от перехватывания трафика

1) Вместо константного байта использовать для пейджинга пустых GSM-сообщений случайные значения.

2) Менять K C после каждого звонка.

3) Менять TMSI как можно чаще.

Пункты 2 и 3 можно решить простой переконфигурацией элементов сети провайдера и не требуют обновления прошивок или оборудования.

Помимо этого, на рынке представлены разные модифицированные телефоны, например, крипто смарт телефон «Cancort», который обеспечивает работу на линиях связи стандарта GSM 900/1800 в двух режимах:

Открытый режим (обычный режим GSM);

Режим шифрования с гарантированным от взлома шифрованием информации.

Cancort выполняет следующие функции:

Шифрование/расшифровка коротких сообщений (услуга SMS)

Шифрование/расшифровка данных (услуга BS26 и GPRS).

Шифрование/расшифровка электронной почты.

Шифрование/расшифровка информации всех телефонных директорий (SIM PB).

Шифрование/расшифровка информации MMS.

Также для защиты можно использовать скремблеры, которые хорошо зарекомендовали себя при защите обычных телефонных сетей. В качестве примера можно привести GUARD GSM. Данное устройство (как и аналоги) соединяется с сотовым телефоном по проводной гарнитуре и имеет небольшие размеры. Скремблер GUARD GSM имеет тридцать два режима скремб-лирования.

Принцип работы данного скремблера основан на первоначальном разрушении и временной перестановки звука на передающей стороне с его последующим восстановлением на принимающей стороне. Этот процесс двухсторонний. Временная перестановка отрезков речевого сигнала и восстановление их последовательности на приеме занимают некоторый интервал времени. Поэтому обязательным свойством такой аппаратуры является небольшая задержка сигнала на приемной стороне. Начало разговора, как правило, начинается в открытом режиме и далее по обоюдной команде устройства переключаются в режим скремблирования. При ведении переговоров прибор выполняет одновременно две функции скремблирование и дескремблирова-ние. То есть произнесенная одним из абонентов речь шифруется с его стороны, а второй скремблер, находящийся у второго абонента расшифровывает данную речь. И тоже самое происходит в обратном направлении, когда начинает говорить второй абонент.

Технические характеристики:

1. Разборчивость речи не менее 95%.

2. Тип соединения полный дуплекс.

3. Задержка сигнала в линии не более 100 мс.

4. Уровень защищенности линейного сигнала временный.

5. Использование в сетях стандарта GSM 900/1800.

6. Тип подключения к сотовому телефону проводная гарнитура 7. Габаритные размеры 80х45х16 мм

Атака “человек-по-середине” в GSM

Рассмотренная ранее атака активно использовала устройство под названием IMSI-catcher. В этом разделе рассматривается принцип работы подобного устройства и его ограничения.

В Интернет можно встретить множество предложений по продаже специальных устройств, которые могут эмулировать базовые станции. В подобных объявлениях декларируется, что такие эмуляторы позволяют скрытно прослушивать любые разговоры, не ставя в известность оператора и даже не зная номера телефона прослушиваемого человека.

Устройства с подобным функционалом действительно существуют (например, производимый компанией Rohde & Schwarz комплекс RA 900), но они обладают далеко не столь впечатляющими возможностями:

1) скрытно можно только установить, находится ли в зоне покрытия телефон, в который вставлена SIM-карта с указанным IMSI, либо получить список IMSI/IMEI но не номеров телефонов в зоне покрытия «псевдоба-зовой». Это подразумевает, что злоумышленнику известен IMSI.

2) Можно прослушивать исходящие разговоры с конкретного телефона, но у абонента при этом будет отключено шифрование сигнала. Кроме того, номер звонящего абонента будет изменен или скрыт. При этом сам абонент может это обнаружить и установить факт прослушивания (или заподозрить).

3) При непосредственном прослушивании входящие звонки не могут быть доставлены абоненту и, соответственно, не могут быть прослушаны. Для остальных абонентов сети прослушиваемый абонент находится «вне зоны покрытия».

Как видно, функционал предполагает наличия определенных сведений о жертве.

Принципы работы IMSI-catcher

IMSI-catcher представляет собой устройство, которое, с одной стороны, ведет себя как базовая станция сети GSM, а с другой стороны содержит в себе SIM-карту или какие-то другие технические средства для соединения с коммуникационными сетями. Используется оно следующим образом:

1. Устройство размещается недалеко от мобильного телефона жертвы. Дальность определяется исходя из уровня мощности реальной базовой станции.

2. При работе устройство представляется обычной станцией. Естественно что она должна выдавать себя за станцию того оператора, к которому принадлежит жертва. В стандарте GSM не требуется, чтобы базовая станция подтверждала свою аутентичность телефону (в отличие от сетей UMTS, например), поэтому сделать это достаточно легко. Частота и мощность сигнала поддельной базы подбираются так, чтобы реальные базовые станции всех соседних сетей не создавали ей помех в работе.

3. Телефон жертвы заставляют выбрать поддельную базу в качестве наилучшей доступной базовой станции из-за ее хорошего и мощного сигнала. Принцип выбора был описан ранее. В результате, злоумышленник может определить IMEI жертвы.

4. Для прослушивания разговоров при регистрации поддельная база сообщает телефону о необходимости перехода в режим шифрования A5/0, то есть без шифрования вообще. Телефон по стандарту GSM не может отказаться.

5. После этого все исходящие звонки жертвы проходят через поддельную станцию в открытом виде и могут быть там записаны/прослушаны. Устройство при этом выступает в роли прокси, самостоятельно соединяясь с набранным номером и прозрачно транслируя сквозь себя голос в обе стороны.

Ограничения IMSI-catcher

1. При подключении к поддельной станции жертва становится недоступной для входящих звонков. Для обеспечения поддержки входящих звонков устройство должно обслуживаться сетью оператора так же как остальные базовые станции. Для этого надо подключиться к какому-то контроллеру базовых станций (BSC) и прописаться в его таблицах маршрутизации. Но если у злоумышленника есть доступ к сети оператора на уровне, позволяющем подключать и конфигурировать новые базовые станции, то в этом случае эффективнее использовать СОРМ. Если кроме жертвы в зону покрытия устройства попадут другие мобильные телефоны, расположенные рядом с жертвой, то они будут показывать наличие покрытия, но ни входящие, ни исходящие звонки обслуживаться не будут. Это может вызвать подозрения.

2. Большинство современных телефонов имеют индикацию шифрования (в виде замочка) и жертва может насторожиться, если увидит, что соединение не шифруется.

3. Для трансляции исходящих звонков, устройству нужен выход в телефонную сеть. Если для этого используется собственный GSM-модуль с SIM-картой, то исходящие звонки от поддельной станции будут совершаться с номером, отличным от номера жертвы. Для сокрытия этого можно использовать услугу «сокрытие номера звонящего» (calling line identification restriction, CLIR), что также может насторожить получателей звонка и они могут сообщить об этом жертве. Как вариант, при использовании WiFi+VoIP можно подменить номер поддельной станции на правильный, но это усложняет конструкцию.

Для более точной подмены необходимо чтобы устройство использовало SIM-карту того же оператора, которым пользуется жертва, в этом случае у злоумышленника будет возможность транслировать звонки жертвы на служебные и короткие номера.

4. Если жертва движется, то может легко выйти из зоны покрытия устройства, это приведет к тому, что процесс надо будет начинать сначала.

Перечисленные недостатки показывают, применение подобного устройства ограничивается краткосрочным перехватом разговоров и практически не подходит для длительного прослушивания.

Таким образом, основная польза от подобного устройства может быть в том, чтобы идентифицировать ШЗШМШ жертвы, про которую точно известно только ее местоположение, а потом уже использовать сведения о Ш5І для проведения обычного прослушивания средствами СОРМ.

Заключение

Перехват сообщений в ОБМ сетях возможен. Но, учитывая условия, необходимые для реализации перехвата, можно сказать, что ОБМ защищен намного лучше, чем это показано в фильмах и Интернете.

Перехват радио и сотовой связи

Чтобы перехватить разговор с радиотелефона, обладать особенной аппаратурой не требуется. Достаточно знать, в каком диапазоне частот работает устройство, и подключиться к данной частоте перехватчиком.

Для перехвата разговоров по сотовой связи необходимо иметь в наличии более сложную аппаратуру. Как уже говорилось, мобильные компании тщательно шифруют свои сигналы, поэтому перехватить и распознать их не так-то просто. Комплексы перехвата и контроля сотовой связи марки AMPS или NMT-450i изготавливаются в странах Западной Европы и на просторах Российской Федерации.

Работа комплексов заключается в обнаружении входящих и исходящих сигналов, образующихся при поступлении звонков, отслеживании номеров абонентов, привязанных к данному разговору, отслеживании за перемещением контролируемого абонента во время телефонного разговора.

Количество одновременно прослушиваемых абонентов зависит от мощности устройства и установленного программного обеспечения.

В среднем, комплекс перехвата и слежения сотовой связи способен контролировать сразу 14 абонентов или семь телефонных звонков. Некоторые приборы дополнительно оборудуется магнитофонами и диктофонами для одновременной записи разговоров. Информация передается на жесткий диск прикрепленного ЭВМ или сохраняется на карте памяти самого устройства. Комплекс полностью контролирует «жизнь» абонента, осуществляя постоянный мониторинг его звонков и сообщений.

Цена на подобные комплексы зависит от их мощности и количества одновременно контролируемых абонентов. В денежном эквиваленте колеблется в районе 10-50 тысяч долларов. Стоит учитывать тот факт, что перехватить и подавить GSM связь гораздо сложнее. Ученые Британии и Германии работают над созданием перехватывающих комплексов, и на данный момент их стоимость составляет порядка 500 тысяч долларов.

Передача акустической информации по линиям электропередач

Данные передатчики или сетевые закладки встраиваются в электрические приборы, питающиеся от стационарной сети в 220 вольт. Иногда сетевые закладки встраиваются в сами розетки. Устройство состоит из микрофона, усилителя и низкочастотного передатчика. Диапазон частот - 10-350 кГц.

Устанавливать высокочастотные передатчики не имеет смысла, поскольку их проще обнаружить. Прием сигналов и их передача происходит по одной электрической фазе.

Если фазы отличаются, в качестве связующего компонента используется конденсатор. Устройство приема акустической информации изготавливается под заказ. Однако, с его задачами отлично справится блок бытовых переговорных устройств.

Продаются они в любом радиотехническом магазине. Передатчики информации встраивают в электрические приборы и питаются энергией с их помощью. Обнаружить сетевые закладки сложно, поскольку при сканировании радио эфира любая электронная машина будет создавать помехи.

В Российской Федерации разработан и используется в эксплуатации комплекс перехвата и расшифровки сообщений на пейджер, который можно встретить в продаже во всех странах СНГ.

Комплекс состоит из миниатюрной ЭВМ, на котором устанавливается соответствующее программное обеспечение, приемника и преобразователя сигналов с пейджера. В качестве приемного устройства применяется радио сканер AR3000 или радиостанция.

Комплекс осуществляет перехват :

текстовых;
звуковых;
цифровых сообщений.

Которые в свою очередь отправлены с использованием радио пейджинговой связи.

Раскодированные сообщения сохраняются на жестком диске в архивном файле, а в названии файла указывается время и дата сообщения. На жестком диске ЭВМ можно отфильтровать сообщения одного абонента, отфильтровать все сообщения в заданном интервале времени или производить другие действия с полученными файлами. Параметры поиска и фильтрации меняются.

Заместитель директора по развитию Керимов Ростислав.

Наверное, даже домохозяйки знают, что публичные точки Wi-Fi небезопасны. Что не мешает рядовым юзерам вовсю ими пользоваться - ведь если нельзя, но скучно и очень хочется, то можно! И без всякого VPN - хотя функцию VPN теперь внедряют даже в комплексные антивирусные продукты. Здоровой альтернативой Wi-Fi всегда считалось обычное мобильное подключение, тем более что с каждым годом оно становится все дешевле, а скорость его все выше. Но так ли оно безопасно, как нам кажется? В этой статье мы решили собрать основные вопросы и ответы, посвященные перехвату мобильных данных, и определиться, стоит ли его опасаться обычному, далекому от сокровенных тайн пользователю.

Что такое IMSI-перехватчик?

Это такое устройство (размером с чемодан или даже всего лишь с телефон), которое использует конструктивную особенность мобильников - отдавать предпочтение той сотовой вышке, чей сигнал наиболее сильный (чтобы максимизировать качество сигнала и минимизировать собственное энергопотребление). Кроме того, в сетях GSM (2G) только мобильник должен проходить процедуру аутентификации (от сотовой вышки этого не требуется), и поэтому его легко ввести в заблуждение, в том числе чтобы отключить на нем шифрование данных. С другой стороны, универсальная система мобильной связи UMTS (3G) требует двусторонней аутентификации; однако ее можно обойти, используя режим совместимости GSM, присутствующий в большинстве сетей. Сети 2G по-прежнему широко распространены - операторы используют GSM в качестве резервной сети в тех местах, где UMTS недоступна. Более глубокие технические подробности IMSI-перехвата доступны в отчете научно-исследовательского центра SBA Research . Еще одно содержательное описание, ставшее настольным документом современных киберконтрразведчиков, - это статья «Ваш секретный скат, больше вовсе не секретный », опубликованная осенью 2014 года в Harvard Journal of Law & Technology.

Когда появились первые IMSI-перехватчики?

Первые IMSI-перехватчики появились еще в 1993 году и были большими, тяжелыми и дорогими. «Да здравствуют отечественные микросхемы - с четырнадцатью ножками... и четырьмя ручками». Изготовителей таких перехватчиков можно было пересчитать по пальцам, а высокая стоимость ограничивала круг пользователей - исключительно государственными учреждениями. Однако сейчас они становятся все более дешевыми и все менее громоздкими. Например, Крис Пейдж построил IMSI-перехватчик всего за 1500 долларов и представил его на конференции DEF CON еще в 2010 году. Его версия состоит из программируемого радио и бесплатного программного обеспечения с открытым исходным кодом: GNU Radio, OpenBTS, Asterisk . Вся необходимая разработчику информация находится в открытом доступе. А в середине 2016 года хакер Evilsocket предложил свою версию портативного IMSI-перехватчика всего за 600 долларов.

Как IMSI-перехватчики монополизируют доступ к мобильнику?

Обманывают твой мобильник, заставляя его думать, что это единственное доступное соединение.
Настраиваются таким образом, что без посредничества IMSI-перехватчика ты не можешь сделать вызов.
Подробнее о монополизации читай в публикации научно-исследовательского центра SBA Research: IMSI-Catch Me If You Can: IMSI-Catcher-Catchers .

Ассортимент продаваемых перехватчиков вызывает уважение. А что насчет кустарных поделок?

Сегодня (в 2017 году) предприимчивые технические специалисты изготавливают IMSI-перехватчики, пользуясь доступными в открытой продаже высокотехнологичными коробочными компонентами и мощной радиоантенной, и затрачивают при этом не больше 600 долларов (см. версию IMSI-перехватчика хакера Evilsocket). Это что касается стабильных IMSI-перехватчиков. Но есть и экспериментальные, более дешевые, которые работают нестабильно. Например, в 2013 году на конференции Black Hat была представлена версия нестабильного IMSI-перехватчика , общая стоимость аппаратных компонентов которого составила 250 долларов. Сегодня подобная реализация обошлась бы еще дешевле.
Если вдобавок учесть, что современная западная высокотехнологичная военная техника имеет открытую архитектуру аппаратного обеспечения и открытый код программного обеспечения (это сегодня обязательное условие, чтобы обеспечить совместимость разрабатываемых для военных нужд программно-аппаратных систем), - у разработчиков, заинтересованных в изготовлении IMSI-перехватчиков, есть все козыри для этого. Об этой современной тенденции военного хай-тека можно почитать в журнале Leading Edge (см. статью «Преимущества SoS-интеграции », опубликованную в февральском выпуске журнала за 2013 год). Не говоря уже о том, что недавно Министерство обороны США выразило свою готовность заплатить 25 миллионов долларов подрядчику, который разработает эффективную систему для радиоидентификации (см. апрельский выпуск ежемесячного журнала Military Aerospace, 2017). Одно из основных требований, предъявляемых к этой системе, - должны быть открытыми ее архитектура и компоненты, из которых она будет состоять. Таким образом, открытость архитектуры - это сегодня обязательное условие совместимости разрабатываемых для военных нужд программно-аппаратных систем.
Поэтому изготовителям IMSI-перехватчиков даже большой технической квалификацией обладать не нужно - нужно только уметь подобрать комбинацию уже существующих решений и поместить их в одну коробку.
Кроме того, современная - дешевеющая непомерными темпами - микроэлектроника позволяет вместить свою кустарную поделку не только в одну коробку, но даже (!) в один чип (см. описание концепции SoC) и даже более того - настроить внутричиповую беспроводную сеть (см. описание концепции NoC по той же ссылке), которая приходит на смену традиционным шинам передачи данных. Что уж говорить об IMSI-перехватчиках, когда в открытом доступе сегодня можно найти даже технические подробности об аппаратных и программных компонентах суперсовременного американского истребителя F-35.

Могу ли я стать жертвой «случайного перехвата»?

Вполне возможно. Имитируя сотовую вышку, IMSI-перехватчики прослушивают весь локальный трафик - куда в числе прочего попадают и разговоры невинных прохожих (читай «откровения старшей сестры Большого Брата »). И это любимый аргумент «адвокатов неприкосновенности частной жизни», выступающих против использования IMSI-перехватчиков силовыми структурами, которые применяют это высокотехнологичное оборудование для выслеживания преступников.

Как IMSI-перехватчик может отслеживать мои перемещения?

Чаще всего IMSI-перехватчики, используемые местными силовыми структурами, применяются для трассировки.
Зная IMSI целевого мобильника, оператор может запрограммировать IMSI-перехватчик, чтобы он связывался с целевым мобильником, когда тот находится в пределах досягаемости.
После подключения оператор использует процесс картографирования радиочастот, чтобы выяснить направление цели.

Могут ли они слушать мои звонки?

Это зависит от используемого IMSI-перехватчика. Перехватчики с базовой функциональностью просто фиксируют: «в таком-то месте находится такой-то мобильник».
Для прослушивания разговоров IMSI-перехватчику требуется дополнительный набор функций, которые производители встраивают за дополнительную плату.
2G-вызовы прослушиваются легко. IMSI-перехватчики для них доступны уже более десяти лет.
Стоимость IMSI-перехватчика зависит от количества каналов, рабочего диапазона, типа шифрования, скорости кодирования/декодирования сигнала и от того, какие радиоинтерфейсы должны быть охвачены.

Продолжение доступно только участникам

Вариант 1. Присоединись к сообществу «сайт», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», увеличит личную накопительную скидку и позволит накапливать профессиональный рейтинг Xakep Score!