Netzsicherheit I, WS 2008/2009 Übung 3. Prof. Dr. Jörg Schwenk

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1 Netzscherhet I, WS 2008/2009 Übung Prof. Dr. Jörg Schwenk

2 1 Das GSM Protokoll ufgabe 1 In der Vorlesung haben Se gelernt, we sch de Moble Staton (MS) gegenüber dem Home Envroment (HE) mt Hlfe des Home Locaton Regsters (HLR) authentfzert. a) Erklären Se den Untersched zwschen IMSI und IMEI. Für welchen Zweck werden dese verwendet? De Internatonal Moble Subscrber Identty (IMSI) dent n Moblfunknetzen der endeutgen Identfzerung von Netztelnehmern. De IMSI Nummer wrd für jedes SIM generert und dese Nummer st weltwet nur enmalg. IMEI De Internatonal Moble Equpment Identty (IMEI) st ene endeutge Serennummer für das Moblstaton (Handy), welche zur weltweten dentfzerung des Gerätes dent. Wenn das Handy gestohlen wrd, kann man de IMEI Nummer blockeren lassen, was zur Sperrung des Gerätes führt unddas Handy ncht mehr benutzt werden kann. b) Stellen Se das GSM Protokoll m Roamngfall graphsch dar. De betelgten Telnehmer Moble Staton (MS) und Home Locaton Regster (HLR) werden um de wetere Parte Vstor Locaton Regster (VLR) ergänzt. Moble Staton (MS) Vstor Locaton Regster (VLR) Home Locaton Regster (HLR) TMSI RND,, 8 RND? = ' MS HLR ' 8 5 ( Sprache ) 5 5

3 c) us welchem Grund überträgt de Moble Staton anstatt der IMSI oft ene TMSI? Mt welchem Motv lässt sch deses Verhalten erklären? Damt de Vertraulchket der Identtätsschutz erhalten blebt. Wenn en ngrefer de Funkschnttstelle abhört, kann er kene Informaton über den Nutzer erhalten. Da de TMSI ene temporäre Telnehmerdenttät st, muss dese nach ener gewssen Zet erneuert werden. Falls VLR kene Zuordnung für de TMSI des Nutzers hat, dann muss VLR nach der IMSI um ene TMSI zu genereren. Sobald ene TMSI ausgetauscht wurde, wrd de MS über TMSI kontaktert um den Identtätschutz zu behalten.

4 2 IMSI atcher ufgabe 2 IMSI atcher werden n der Praxs dazu engesetzt, de ommunkaton von Moble Statons abzuhören. Dabe gbt sch der IMSI atcher gegenüber der Moble Staton als assstaton aus. Um de ommunkaton abhören zu können, verletet der IMSI atcher de Moble Staton dazu, kene Verschlüsselung ( 5 ) für de ommunkaton zu verwenden Hnwes: Damt n usnahmestuatonen we z.. Resourcenüberlastung deommunkaton weterhn funktonert, unterstützen de Moble Statons enen Fallback auf Null Verschlüsselung. Stchwort: avalablty a) Stellen Se de ommunkaton zwschen Moble Staton, IMSI atcher und ase Staton (VLR, HLR) graphsch dar. Moble Staton (MS) IMSI THER Vstor Locaton Regster (VLR) Home Locaton Regster (HLR) TMSI IMSI Request IMSI IMSI RND RND,, 8 5 RND Start Falure? = ' MS HLR 5 ' 8 Fallback Fallback No pherng Fallback auf Nullverschlüsselung

5 b) Wrd de ommunkatonsfähgket der Moble Staton durch den Ensatz enes IMSI atchers beenträchtgt? (ann sch der IMSI atcher mt der IMSI der Moble Staton gegenüber der ase Staton authentfzeren?) De ommunkatonsfähgket der Moble Staton wrd ncht beenträchtgt, sondern es ermöglcht nur das bhören der ommunkaton. Da der IMSI atcher ncht den ey bestzt, welcher zum Entschlüsseln der Daten dent, schckt er zum ase Staton ene Fehlermeldung, womt de Verschlüsselung ncht angewandt wrd. De ommunkaton verläuft n enem Zustand, welcher sch Fallback auf Null Verschlüsselung nennt. c) We kann der estzer enes abgehörten GSM Handy herausfnden, dass er abgehört wrd? Es gbt manche Handys, wo das Handy vorher warnt, dass de ommunkaton unverschlüsselt verläuft. Da würde man vellecht erahnen, dass man angegrffen wrd aber man kann es ncht wssen. IMSI atcher unterdrückt de Rufnummer, da sonst ene andere Nummer als hauptsächlch stehen würde. Durch de Unterdrückung des Rufnummers, kann man den nrufer fragen, ob er sene Nummer unterdrückt. Wenn er sene Nummer ncht unterdrückt, und dennoch als Unbekannt anruft, kann man erraten, dass man angegrffen wrd. nsonsten gbt es kene Methode, womt man enen ngrff herausfnden kann.

6 UMTS ufgabe Warum funktonert en IMSI atcher ncht mt dem UMTS Protokoll? Geben Se an, welche Schrtte m UMTS Protokoll entfernt werden müsten, damt der ngrffmöglch st. Hnwes: Skzzeren Se das UMTS Protokoll und verdeutlchen Se de edeutung der Parameter. USIM SN( Servng Network) HE (Home Envronment) 5k = 1 ( ) = f RND SQN = SQN XM f SQN RND MF? k RES = f 2 RND = f k RND I = f 4 RND k k XM = M SQN = O RES RND, UTN 1 k ( ) 2k k k M = f SQN RND MF XRES = f RND = f I = f 4k = f 5 RND RND RND UTN = SQN MF M RND, XRES,, I, UTN XRES = RES? Verschlüsselung mt MF: uthentcaton and ey Management Feld

7 HE authentsert sch gegenüber der USIM mt enem M. HE schckt de uthentfzerungsdaten an SN (Servng Network) De Daten bestehen aus: RND: Zufallszahl XRES: zu erwartende ntwort : Übertragungsschlüssel I: Integrtätsschlüssel UTN: Das UTN (uthentcaton Token) dent dazu, dass sch der Netzbetreber be UMTS selber auch gegenüber der USIM authentseren muss. o esteht aus: Sequenznummer SQN, de de Frsche der Protokolldaten garantert. uthentcaton and ey Management Feld MF Und M, womt HE sch gegenüber der USIM authentsert SN (Servng Network) schckt zunächst de Zufallszahl RND mt dem UTN an USIM Wenn das USIM das Home Envronment, bzw. das Netzwerk authentfzeren kann, dann werden de Schlüssel und I und de ntwortnachrcht RES berechnet. Das SN überprüft, ob de ntwortnachrcht RES mt der zu erwartenden Nachrcht XRES überenstmmen. Wenn des gescheht, dann haben USIM und SN sch gegensetg authentfzert. Nun bestzen bede ommunkatonspartner den gemensamen Schlüssel für ene Verschlüsselte ommunkaton und für den Integrtätsschutz den I. Damt der IMSI atcher ngrff funktoneren kann müsste das UTN entfernt werden, da n dem UTN enthaltene SQN de frsche der Protokolldaten garantert, und M das Natzwerks bzw. das HE authentfzert. Da I für enen Integrtätsschutz dent, wrd wahrschenlch auch das Integrtätsschutz Mechansmus en Problem sen.

8 ufgabe 4 4 ngrff auf das TMN Protokoll (lausur) Nachfolgend (bbldung 1) st ene Varante des TMN Protokolls dargestellt. Das Protokoll verwendet statt dem XOR von r und r de ddton modulo n. a) Führen Se den ngrff von Smmons auf das oben dargestellte Protokoll durch. Gehen Se we folgt vor. 1. Stellen Se den ngrff graphsch dar. Verwenden Se dabe de Notaton aus obger Grafk, und nummereren Se de enzelnen Schrtte aufstegend n der rchtgen Rehenfolge. (( rr + r) n) 9: ' mod (( r + r) mod n) RS : dec r ( * r) dec r * dec r r * r r * r * r modn r 1

9 2. Führen Se für jeden enzelnen Schrtt de jewels notwendgen erechnungen durch. Verwenden Se folgende Werte: n= 667; r = 567; r = 42 und wählen Se de Zufallswerte r = 210; r' = 45. Geben Se am Ende den Schlüssel k = r aus. Hnwes: Es glt 541 = 624 mod n. r r = 210 mod n= 210 mod 667 = 72 r * r mod n= 72* 42 mod 667 = mod mod 667 x mod 667 = y d y mod 667 = x d = y = = = 1 d = 886 mod 667 = 219 mod 667 Schrtt 9: S schckt an! ngrefer berechnet: mod mod mod *210 mod =? ggt (667, 210) muss 1 sen!!! ggt mod 667 = *54 = mod = r Probe:? r = 42 mod 667 n r q s t r = 5 mod 667 = mod So hat der ngrefer den Schlüssel r bestmmt, und man kann mt Hlfe von r de verschlüsselte ommunkaton zwschen und mthören.

10 b) En ommltone schlägt folgende lternatven vor, um das Protokoll gegen den ngrff von Smmons resstent zu machen. eurtelen Se de beden lternatven. 1. nstatt k = r zu verwenden könnte man ene kryptographsche Hashfunkton H verwenden, und den Schlüssel durch k = H(r) berechnen. Wenn man r berechnen kann dann kann man auch H( r ) berechnen und es würde nchts zur Scherhet betragen. De Hashfunktonen snd ohne Schlüssel und offengelegt für jeden. 2. Statt dem Exponenten könnte man den Exponenten 17 verwenden. Das würde auch ncht vel ändern. Da de Moduluaddton de schwächere Funkton st, kann auch dese Varante von RS ncht zur Scherhet betragen.

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