Mobilfunknetzen. Gerald Madlmayr 24. September 2009

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1 Sicherheit e & Services in Mobilfunknetzen Gerald Madlmayr 24. September 2009

2 Facts & Figures für Österreich 10,82 Mio. Kunden (6,88 M Vertrag/3,94 M Prepaid) Gesprächsminuten Mobilnetz Gesprächsminuten im Festnetz Umsätze (in EUR) Mio. Festnetz Mio. Mobilfunk (Voice, Daten, SMS) 514 Mio. Breitbank (DSL, Telefon, Kabel) Markt 42 % mobilkom austria 32 % T-Mobile & TeleRing 20 % Orange & Yes 6 % Hutchison RTR 2008

3 Mobile Mehrwert Dienste (m-commerce) Österreichweit ca. 3 % der Anschlüsse Wien: 10 % der Anschlüsse Services in Österreich seit 1999 (!) MKA hat 1996 Betrieb aufgenommen Dienste in Österreich SMS, Bilder, Klingeltöne ( Value Added Services ) Parkscheine (Wien, Wels, Stockerau, Mödling, Linz) Fahrschein (Wiener Linien, ÖBB) Automated Vending (Snacks, Zigaretten) Killer-Feature von Mobilfunkservices Anywhere, Anytime verfügbar Echtzeit ÖnB 2007

4 Mobilfunker als Bezahldienstleister Interoperables Payment in Österreich Abrechnung über die Mobilfunkrechnung Abrechnung über andere Zahlungsmittel durch PayBox Leitfäden für Sicherung solcher System Multilaterale Kleinbetragzahlungssysteme ÖNB prüft PayBox Wenn MNO Guthaben ( Cash ) verwaltet > Bank Prüfung durch FMA Kann jedes Bankservice bieten

5 Convergence

6 Convergence II Mobiltelefon als Dreh- und Angelpunkt für Transaktionen, da Triple Play Voice (IVR = Interactive Voice Response) SMS IP Verbindungen Gerät bietet Auditive & Visuelles Feedback Interaktionsmöglichkeiten Next big Step: Kontaktlostechnologie (NFC)

7 Wie sicher ist Mobilfunk? Telefon an sich untrusted Offene und proprietäre Betriebssysteme Diverse Exploits (Phishing, Skimming, etc. ) (Noch) kein Klasse 3 Leser SIM Karte trusted Smartcard mit entsprechenden Sicherheitsmechanismen SIM Karte kann auch als Anwendungscontainer dienen Verbindung ( Luft ) zum Provider Verschlüsselung mit A5/1 (proprietär) Backendsystem des Providers Kommunikation zwischen Providern

8 Brechen des A5/1 Mehrere Publikationen über Schwächen in A5/1 1999: Alex Birjukow & Adi Shamir Mit großem Hardware Support brechbar Aktuellster Ansatz Verwendung von FPGA Modulen Berechnen einer verteilten Rain-Bow-Table (128 PB) Problematik Schlüssel wird auf der SIM generiert, A5/1 Verschlüsselung allerdings im Telefon DH: Wenn gebrochen => neue Telefone (evt. Neue SIM um A5/1 zu initialisieren)

9 Herausforderung: Physik & NRT Wie finde ich heraus, wen ich abhören möchte? In einem Frequenz-Band sind n-kanäle GSM implementiert Frequency Hopping Echtzeit benötigt (Rainbow Table) Abhören im Labor technisch möglich Abhören in der Praxis extremst komplex oder alle Kanäle abhören und alle offline decodieren Alternativen IMSI Catcher (zb von Rohde & Schwarz) UMTS verwenden A5/1 betrifft Voice, SMS & Daten/IP

10 Sichern von mobilen Services Verwenden von verschlüsselten Verbindungen zwischen Anwendung und Backend Verwendung von kryptographischen Funktionen der SIM-Karte Verwenden des kryptographischen Speichers der SIM-Karte SIM-Karte ~ TPM für ein Telefon Div. Publikationen wo SIM die Signatur des OS prüft Issue: Wie wird der Zugriff auf die SIM-Karte reglementiert SIM-Karte ist eine eigene Anwendungsplatform für sich

11 Anwendungen auf der SIM-Karte heute Entwicklung entweder mit native-code oder JavaCard OS ETSI definiert i Schnittstellen und Funktionen, die die SIM- Karte bzw. UICC (nicht USIM) bereitstellen muss Anwendungen auf der Karte können allerdings Funktionen des Telefons nützen Daten Bearer (eg SMS senden/empfangen, Voice ) Display Userinteraktion Telefon = Chipkarte +Di Display +I Interaction ti +N Network Neue SIMs: mehr Speicher (128 KB++), schneller + SCWS + NFC Unabhängig vom Endgerät/OS! GUI allerdings limitiert t

12 SCWS SmartCard Webserver Chipkarte von sich aus ein Server Nur Antworten auf eingehende Anfragen Kommunikation: APDU (Applikation Protokoll Data Units) Next Step Lokale IP Anbindung der SIM Karte IP über APDUs am Telefon => SIM-Karte Nettes UI für SIM-Karte Telefon & UICC sind von sich aus auf IP getrimmt Heute: 3 Mrd. GSM Nutzer in 200 Ländern Morgen: 3 Mrd. Server für Anwendungen in IP Netzen

13 SCWS Smartcard Webserver - Technisch Server Mode der SIM: Local Access Bisher nur Prototypen in Form von Emulatoren oder Test-SIMs für MNOs Client Mode der SIM

14 Beispielanwendung: -Server Mobile Client TCP/IP Protocol Push Mail Server T C P / I P external Mail System POP3

15 NFC Mobile Contactless Das Telefon als Kontaktlos-Karte Informationen werden sicher auf der UICC (oder anderem Smartcard Chip im Gerät) gespeichert Anwendungsfälle Bezahldienstleistungen Tickets & Fahrscheine Kundenkarten Dafür braucht es im Moment Neue Telefone Neue SIM-Karten (NFC compliant) NFC Chip Host/ Baseband Controller Antenne Secure Element

16 NFC Mobile Contactless in Österreich Feldversuch in Hagenberg Nov 2006 Juni 2007 mit 100 Teilnehmern Bezahlen, Zutritt, Kundenbindung Smartposters t in Wien Februar 2007 Ticketing für Wiener Linien und ÖBB NFC Tickets bei der ÖBB Jänner März 2009 Interoperabilität durch VDV Standard Wie kommen die Anwendungen auf SIM bzw. das Endgerät? Sicheres Plattform Management der SIM Karte erforderlich

17 SIM-Karte als Anwendungsplattform Card Emulation Smartcard danwendungen werden auf Software reduziert Ausgabe der Karte durch Ausgabe von Software ersetzt. Ein oder mehrere sichere Elemente im mobilen Endgerät Security Domain Security Domain Security Domain ((U)SIM Applet Certificates for Smartposter Roaming Tables Fire wall Prepaid Card Applet Credit Card Applet Fire wall Tickets Loyalty Points Identification OTA Link Smartcard OS

18 Unterschiedliche Rollen in einem Ökosystem Hersteller einer Karte Ausgebende Stelle einer Karte (= Plattform Provider) Verwalter der Karte (= Plattform Manager) Anwendungsanbieter (= Service Provider) Aufgaben Pre-Personalisierung Ausgabe von Karten Laden & Verwalten von Anwendungen (Lebenzyklus) Service Leistungen

19 Was wäre wenn

20 es eine zentrale Verwendungsinstanz gibt?

21 Ökosystem

22 Plattform Manager Organisatorisch Verwaltung von Karten, Anwendungen, Daten Usern Customer/Service Provider Care Technisch Sichere Verbindung zum Telefon Sichere Verbindung zu Service Provider Sicheres Speicher von Daten Verwenden von Services eines Mobilfunknetzbetreibers Single Point of Vailure in einem Ökosystem Entsprechende RA bzw. ISMS erforderlich

23 Schwachstellen Client Seitig Broker am Telefon (Zugriff auf UICC) Sichere Element (OS, Ciphers, ) Plattform Manager Hardware/Software (Web-Komponenten) Herstellung/Personalisierung/Prozesse Organisation Kommunikation SMS-GW beim MNO OTA Kommunikation

24 Prototype Browser Based Anwender (1) Initiierung der Anforderung über ein Webinterface (2) Response mit Link Auf Localhost Lokaler Server für HTML GUI (Localhost) (3) Öffnen einer Verbindung zu Localhost (6) HTML Interface Webanwendung Applikationslogik IP Verbindung (7) APDUs Kommunikationsschnittstelle PC/SC Kommunikationsschnittstelle IP; Client gegenüber Service Provider (4) Anfordern von Daten (5) Senden von GUI Infos und APDUs OTA Server Smartcardlesegerät PC Verwaltungseinheit/PC-Anwendung Kommunikationspartner

25 Prototype MIDlet based

26 Prototype SIM-Based (1) Initiierung der Kommunikation Über das SMS Gateway Anwender Emulator Interface SMS Gateway (Emulator) GUI/SAT (2) Senden einer SMS zum Starten AWT Applikationslogik, Protokoll dekodieren Java API Anwendungsdaten (Geld, Punkte, Tickets, etc. ) BIP Client (3) Anfordern von Daten (4) Upload Daten OTA Server Sicheres Element/Emulator Kommunikationspartner

27 Mehrere sichere Element in einem Endgerät Sichere Element nicht mehr an MSISDN gebunden Sichere Element können entfernt werden Prozesse wenn nur sicheres Element (aber nicht Telefon oder SIM-Karte) gesperrt werden muss Explizites Aktivieren/Deaktivieren von sicheren Elementen Plattform Provider kennt so immer die Zuordnung zu einer MSISDN Offline Transaktionen durch NFC so gewährleistet t Probleme bei Rückwärtskompatibilität mit bestehenden Systemen. NFC IC Secure Element Controller CLF HCI - Multi Host Interface SIM Card Secure Element Secure Element

28 Konklusion Convergence Mobile Telefon wird im Täglichen Leben wichtiger Sicherheit muss nachgezogen werden (Security by Design) Mobilfunknetzbetreiber b t ib spielen zentrale Rolle Funktionell (SMS; OTA/Daten; SIM; Billing) Organisatorisch (SIM Owner; Know-the-Customer) Telefon ist most personal device ever SIM Karte wird als Sicherheitsanker Sicherheitsanker immer wichtiger Outlook Webserver auf der UICC Mobile Contactless OTA Management Funktionalität für UICC

29 Happy to answer your questions Gerald Madlmayr

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