GSM系统的安全性

简介

以百万计的人每天使用手机超过无线电联系。随着越来越多的功能，移动电话正逐渐成为一个掌上电脑。在80年代初，当移动电话系统大部分是模拟，在管理中导致了数字技术（黄长发与阮，2003）的门打开一个成本效益的方式不断增长的需求的低效率。据侯爵（次），“随着老式模拟为基础的，如高级移动电话系统（AMPS）和总址通信系统（TACS的）蜂窝电话系统”，蜂窝欺诈是广泛的。这是一个无线电爱好者非常简单的调整和听到，因为没有加密移动电话交谈，对用户的语音和数据被发送到用户的网络（彭，2000）。侯爵（次）指出，除此之外，手机诈骗可以被提交使用复杂的电子接收设备的序列号，以克隆手机和其他与该地方的电话。为了对付上述细胞的欺诈和使移动电话通信的安全在一定程度上，（移动通信特别组或全球移动通信系统）的GSM是众多解决方案现在在那里之一。根据GSM的教程，成立于1982年，GSM是一个全球范围的数字蜂窝通信的公认标准。在900MHz的GSM业务，由1800兆赫，或1900MHz的频段“数字化和压缩数据，然后传送下来，与另外两个用户数据流，在自己的时隙每一个通道。”全球通提供了一个安全的沟通和保密法。

所提供的GSM安全

在移动通信的安全限制是，所有的蜂窝移动通信是通过空中，然后产生合适的接收器，从窃听者发出威胁的事实结果。保持这个帐户，安全控制被纳入GSM到做安全的，因为公共交换电话网络系统。安全功能包括：

1。匿名：这意味着，它不是简单，易于跟踪系统的用户。根据Srinivas（2001），当一个新的GSM用户切换成接通他/她的第一次电话，它的国际移动用户识别码（的IMSI），即是用真实身份和临时移动用户身份（的TMSI）是发给订户，从那个时候总是使用着。使用本的TMSI，可防止潜在的窃听者的一个GSM用户的认可。

2。验证：它检查了智能卡持有者的身份，然后决定是否移动站是一个特定的网络允许的。通过网络认证是由一个响应和挑战的方法。一个随机的128位数字的（RAND）是由网络和发送到手机。移动使用作为输入，并通过ą3算法的密钥文（128位），移动分配给本兰德，兰德加密和发送签名响应（SRES排放- 32位）回来。网络执行相同的情景与过程，并比较它从手机的，所以，以检查是否真的有移动密钥（侯爵，次）接收到的响应它的价值。认证成为成功的比赛情景时，它使用户加入该网络的两个值。由于每一个新的随机数产生时，窃听者不听得到任何相关信息的渠道。 （Srinivas，2001年）

3。用户数据和信号保护：
Srinivas（2001）指出，以保护用户数据和信令，GSM使用一个密码钥匙。后的用户认证，密钥生成的A8加密算法（在SIM卡中）使用。以投入的兰德公司和Ki，使得这种加密密钥与Kc这是通过发送。要加密或解密数据，这与Kc（54位）使用的A5加密算法。该算法是包含在了移动电话，以加密和解密数据，而漫游硬件。

常用的算法使移动通信安全

认证算法± 3：单程功能，A3是一个取决于运营商流加密。要计算使用A3中输出情景是容易的，但它是非常难以发现从输出输入（兰德和Ki）。为了支付国际漫游的问题，它是强制性的，每个运营商可能选择使用± 3独立。对GSM的安全的基础是保持基秘密（Srinivas，2001年）

加密算法答5：最近，许多系列的第5条存在，但最常见的有5条/ 0（未加密），5条/ 1和A5 / 2。由于加密技术的出口管理法规存在着一个算法系列的第5条（Brookson，1994年）的存在。

A8的（通话加密密钥生成算法）：像A3中，它也取决于运营商。大多数供应商合并成一个单一的散列COMP128已知的功能A3和A8的算法。该COMP128中创建一个实例（黄长发与阮，2003）KC和情景。

GSM安全漏洞

·安全的默默无闻。根据（李，陈和马）有些人声称，由于GSM的算法不公开所以它不是一个安全的系统。 “大多数证券分析师认为，任何系统不受世界上最好的头脑审查不能作为安全的。”举例来说，A5的是从未公开，只有它的描述是作为GSM的规范的一部分泄露。

· GSM的另一个限制是，虽然之间的所有移动站和基站收发信机的通信是加密的固定网络，所有的通信和信号不受保护，因为它是纯文本传输的时间（李，陈及最马）。

·一个问题是，它更是难以及时升级加密机制。

·缺陷是目前在GSM算法。据夸克（2004）“第5条/ 2是第5条/ 1刻意弱化版本，自5条/ 2可以在约216为了破解”。

安全漏洞

时，人们曾尝试解码的GSM算法。例如，根据伊萨克新闻稿1998年4月，在SDA（智能卡开发者协会）（1998年）以及加州大学伯克利分校的研究人员两名据称，他们已经破解了COMP128算法，该算法在SIM中。他们声称，几个小时内，他们能够推断出巨大的挑战通过发送号码，方便授权模块的棋。他们还表示，64位输出，架KC使用了其他10个，这使得有针对性较弱的加密密钥只有54位用零填充。他们认为政府干预可能是这背后的原因，因为这将使他们能够监视交谈。然而，他们无法确认其主张，因为它是非法使用的设备进行这样一个在美国的攻击。在回答这一说法，在GSM联盟指出，由于GSM网络只允许从任何一个在任何一个时间的使用，即使没有相关的SIM可以被克隆是手机号码的呼叫。 GSM的有能力检测和关闭的代码复制SIM卡上（商业新闻发布，1998年）发现多个电话。

根据Srinivas（2001年），是由艾萨克安全研究小组提出的其他要求之一。他们声称，一个假基站可以为1万美元左右，这将使一个“人合中间人”攻击建成。由于这一结果，真正的基站可以得到淹没这将迫使移动台连接到假站。因此，基地站可以窃听电话交谈，告知使用第5条/ 0，这是不加密的。

其他可能的方案之一是内部攻击。在GSM系统，通信是加密的之间的移动台和基站收发站，但在供应商的网络，所有信号传输纯文本，它可以给一个机会，让黑客踏进（李，陈和马） 。

采取措施解决这些缺陷

据夸克（2004年），因为这些出现，攻击的GSM标准已修订其添加到了新技术可能的安全漏洞修补程序，如GSM1800，HSCSD，GPRS和EDGE。在过去的一年，两个重要的修补程序已得到执行。首先，补丁的比赛128-2和COMP128 - 3散列函数已发展到128个地址的功能与比赛的安全漏洞。 COMP128 - 3修复了，剩余的10会话密钥（九龙城）由零位取代的问题。其次，它已决定在新的5条/ 3的算法，它是作为一部分而创建的第三代合作伙伴计划（3GPP）将取代老弱5条/ 2。但这种替代会导致释放出的软件和硬件的新版本，以实现这一新的算法，它需要共同的硬件和软件制造商的运作。
GSM是走出了自己的“安全通过隐藏”的思想，这实际上是一个由3GPP的算法，使他们获得安全研究人员和科学家（Srinivas，2001年）的缺陷。

结论

为了提供移动电话通信的安全性是一个在GSM 02.09规范中描述的目标，在实现的GSM已经过去（夸克，2004年）时失败。直到某点的GSM确实提供了强劲的用户认证和通过空中传输加密，但运营商的网络的不同部分变得容易受到攻击（李，陈，马）。这背后的原因是设计，如A5的算法和/ 2和COMP 128减弱算法使用保密。其他弱点之一是内部攻击。为了实现其既定目标，GSM是修订其标准，它是在以对付这些新技术带来的安全漏洞。虽然没有人为的技术是完美的，GSM是最安全，全球所接受，无线，公共标准的日期和它可在某些领域采取适当的保安措施更安全。

参考书目

斯托林斯（2003年）。密码学与网络安全：原理与实践。美国：Prentice Hall出版社。