Security in GSM and

GPRS

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Security in GSM and GPRS

Seminar Mobile Systems

9. Juni 2005

Beat Affolter und Gregor Berther

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Inhaltsverzeichnis

• Einführung

• GSM

• GPRS

• Weitere Probleme

• Fazit

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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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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

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GSM Architektur

Einführung

GSM

GPRS

Probleme

Fazit

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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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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

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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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GSM Sicherheitsprobleme

• SIM Cloning• Einweg-Authentifizierung• Schwache Algorithmen• Anonymitätsproblem• Umsetzung EIR • Ende-zu-Ende Kommunikation

Einführung

GSM

GPRS

Probleme

Fazit

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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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SIM Cloning

Einführung

GSM

GPRS

Probleme

Fazit

http://www.ccc.de/gsm/setup.jpeg

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Einweg- Authentifizierung

• Falsche Basisstation

• Man-in-the-middle

• Ki „Over the air“ ermitteln

Einführung

GSM

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Probleme

Fazit

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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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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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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 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

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Sicherheitsaspekte

• Zur Erinnerung die drei Hauptpunkte

– Anonymität

– Authentifizierung

– Datensicherheit (Verschlüsselung)

Einführung

GSM

GPRS

Probleme

Fazit

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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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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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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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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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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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GPRS Backbone

Einführung

GSM

GPRS

Probleme

Fazit

http://student.grm.hia.no/master/ikt01/ikt6400/ekaasin/Master%20Thesis%20Web.pdf

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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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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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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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VPN für GPRS

Einführung

GSM

GPRS

Probleme

Fazit

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Weitere Sicherheitsaspekte

• Datenschutzprobleme

– Datensammlung beim Provider– Erstellen von Kundenprofilen– „Cumulus Karte“

Einführung

GSM

GPRS

Probleme

Fazit

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Weitere Sicherheitsaspekte

• Problem Mensch

– PIN nicht benutzen– Laute vertrauliche Gespräche– Bluetooth

Einführung

GSM

GPRS

Probleme

Fazit

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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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Besten Dank

• Fragen???

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Diskussion

• Ist die Sicherheitsdiskussion für euch überhaupt relevant?

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Diskussion

• Werden die Sicherheitslücken genutzt (Geheimdienst)?

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Diskussion

• Lohnt es sich überhaupt noch in Anbetracht der 3. Mobilfunkgeneration etwas für die GSM-Sicherheit zu unternehmen?