SIM Application Toolkit basierter Angriff auf mobile Endgeräte durch Hardwaremanipulation an der SIM-Karte

Transkript

1 SIM Application Toolkit basierter Angriff auf mobile Endgeräte durch Hardwaremanipulation an der SIM-Karte Fraunhofer SIT

2 Inhalt und Herangehensweise Motivation SIM Application Toolkit SAT-Angriffsszenarien Schrittweise Implementierung Ergebnisse Analyse & Gegenmaßnahmen Ausblick 2

3 Motivation BSI-Studie zur Sicherheit mobiler Endgeräte II Lehrstuhl für Betriebssysteme und Systemarchitekturen Inhalt: Entwicklung von Angriffsdemonstratoren Ansatz: Identifizierung möglicher Angriffsvektoren SIM Schnittstelle als Angriffsvektor auf mobile Endgeräte Standartisierte Schnittstelle möglichst universeller Angriff Realisierung: Hardware-basierter Man-in-the-middle Angriff 3

4 Aufgaben und Funktionsweise der SIM-Karte Ausgabe durch den Netzbetreiber Aufgaben Kryptografische Authentisierung des Mobilfunknutzers Geschützter Datenspeicher (Telefonbuch, SMS) Endgeräteunabhängig Funktionsweise Standartisierte Schnittstelle Smartcard (T0 Protokoll) Unverschlüsselte, serielle Datenübertragung zum mobilen Endgerät (ISO/IEC ) 4

5 Der SIM Application Toolkit Wunsch der Netzbetreiber nach Zusatzdiensten (Homezone, betreiberspezifische Menüs, etc.) Endgeräte: viele verschiedene Hard-/Software-Plattformen Anpassung stellt enormen Aufwand dar SIM-Karte wird vom Netzbetreiber ausgegeben einheitliche Hard-/Software SIM Application Toolkit Zusatzdienste werden auf der SIM-Karte realisiert Kommunikation mit der Außenwelt über das Endgerät 5

6 Realisierung des SAT Mobiles Endgerät: Terminal (Master) SIM-Karte: Smartcard (Slave) Terminal schickt Kommandos an die SIM-Karte Aber SAT: Kommandos von SIM zu Endgerät ME muss Daten von der SIM-Karte anfordern Vier neue SIM-Anweisungen für SAT Polling und Signalisierung über Statusworte 6

7 SAT-Anweisungen TERMINAL PROFILE: Vom Endgerät unterstützte Features FETCH: Proactive SIM Kommandos an das Endgerät TERMINAL RESPONSE: ME-Antwort an SIM ENVELOPE: Ereignis-Benachrichtigung von ME an SIM SAT-Daten (Kommandos, Parameter, etc.) werden TLV-kodiert 7

8 Funktionen des SIM Application Toolkit Versand und Empfang von Kurznachrichten (SEND SHORT MESSAGE, SMS-PP Download) Initiieren ausgehender Anrufe (SET UP CALL) Umleiten ausgehender Anrufe (CALL CONTROL) Positionsbestimmung Datenübertragung via GPRS/UMTS Senden von AT-Kommandos an das Endgerät etc. 8

9 Funktionsweise des Angriffs SIM-Karte kann die beschriebenen SAT-Funktionen nutzen Keine Kryptografie zwischen SIM und Endgerät Einschleusen eigener SAT-Kommandos möglich SIM wird weiterhin zur Authentisierung benötigt Man-in-the-middle-Angriff durch Einbau eines Mikrocontrollers 9

10 Man-in-the-middle Angriff 10

11 Angriffsszenario: Belauschen des Mobilfunknutzers 11

12 Angriffsszenario: Übertragen vertraulicher Daten 12

13 Vertrauliche Daten PIN der SIM-Karte Telefonbucheinträge Im SIM gespeicherte Kurznachrichten Verbindungsdaten Positionsdaten Sitzungsschlüssel Kc 13

14 Angriffsszenario: Anrufumleitung 14

15 Schrittweise Implementierung Mitlesen realer SIM-ME-Kommunikation Verifizieren und Vervollständigen des bisher rein theoretischen Modells Welche Features werden genutzt/benötigt? Debugging-Technik für Implementierung PC-basierter Man-in-the-middle-Angriff Erleichtert Testen der SAT-Kommandos Erleichtert Debugging Mikrocontroller-basierter Mitm 15

16 Mitlesen der Kommunikation Datenübertragung seriell wie RS-232 Bitrate taktabhängig, Messung mit Oszilloskop Mitlesen der Daten mit Mikrocontroller (Echtzeit) Übertragung an PC, dort Analyse 16

17 SIM-Adapter 17

18 SIM-Adapter im Endgerät 18

19 Mitlesen der Kommunikation (Aufbau) 19

20 PC-basierter Man-in-the-middle-Angriff Bisher: Mitlesen durch Mikrocontroller, SIM direkt mit Endgerät verbunden Jetzt: Direkte SIM-ME-Verbindung unterbrochen Weiterleitung der Daten über PC und Mikrocontroller Mikrocontroller simuliert Smartcard 20

21 Mikrocontroller-basierter Man-in-the-middle-Angriff 21

22 Realisierung (Mikrocontroller) Hardware Atmel AVR Mikrocontroller ATTiny85V (4 x 4 x 0,8 mm) 8 kbyte Flash, 512 Byte RAM Keine weiteren Komponenten nötig Kosten: weniger als 3 Einbau mit Kupferlackdraht und Klebefilm oder flexible Leiterplatte Software Software-UARTs (gleichzeitig Terminal und Smartcard) Serielle Datenübertragung zeitkritisch Implementierung in Assembler (ca. 2 kbyte) 22

23 Maskierung der SIM/ME-Kontakte Maske 2 Maske 1 SIM 23

24 Einbau des Mikrocontrollers (Foto) 24

25 Ergebnisse Motorola RAZR V3i Alle Szenarien erfolgreich getestet SMS Senden/Empfang: Benutzer wird nicht informiert Ausgehender Anruf: Benutzer wird informiert, keine Bestätigung erforderlich Anrufumleitung: Benutzer wird nicht informiert Motorola A780 SMS Senden/Empfang: Benutzer wird nicht informiert Ausgehender Anruf: Bestätigung durch Benutzer erforderlich Anrufumleitung: Benutzer wird informiert 25

26 Analyse des Angriffs Zwei konzeptionelle Schwächen werden ausgenutzt: Sensible Daten zwischen SIM und ME werden unverschlüsselt übertragen Mitlesen dieser Daten möglich SAT-Kommandos ebenfalls unverschlüsselt, unsigniert Einschleusen von SAT-Kommandos möglich (Mitm) Kontakt zur Außenwelt, Fernzugriff 26

27 Mögliche Gegenmaßnahmen Versiegeln des Endgerätes Kryptographie (Verschlüsseln + Signieren der ME-SIMKommunikation) Deaktivieren von SAT im Endgerät 27

28 Ausblick: SAT-Firewall Netzbetreiber kann SAT-Kommandos over-the-air via SATSMS initiieren Üblicherweise kryptografisch gesichert (nicht näher untersucht) Möglicherweise nicht immer vom Nutzer gewollt (Hochsicherheit) Nutzung der Angriffstechnik als SAT- Firewall SAT-Kommandos werden vom Mikrocontroller verworfen 28

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 29