GSM für die Lehre Basisstation, IMSI-Catcher und Monitordevices aus Standardkomponenten selbst gebaut

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1 GSM für die Lehre Basisstation, IMSI-Catcher und Monitordevices aus Standardkomponenten selbst gebaut Dennis Wehrle Lehrstuhl für Kommunikationssysteme 3. DFN-Forum Kommunikationstechnologien Konstanz

2 Programm GSM in der Lehre GSM-Infrastruktur Hardware / Software Analyse IMSI-Catcher GSM in der Lehre: Ausblick Live-Demonstration GSM in der Lehre 2

3 GSM in der Lehre Aufbau eines prototypischen GSM-Netzes Demonstration in der Vorlesung - Ähnlich wie bei Lehrveranstaltungen zu Netzwerken - Zur Veranschaulichung verschiedener Abläufe - Förderung des Verständnis Sicherheitsanalyse GSM in der Lehre 3

4 GSM-Infrastruktur GSM in der Lehre 4

5 GSM Wichtige Kennungen Geräteseitig: - IMEI: Seriennummer des Mobilfunktelefons (International Mobile Station Equipment ID); Abfrage über *#06# - IMSI: Seriennummer der SIM-Karte (International Mobile Subscriber) Netzseitig: - MSISDN: Eigene Telefonnummer - IMSI: Im HLR mit der MSISDN verknüpft - TMSI: Temporäre IMSI GSM 5

6 Hardware USRP1 + externer Taktgeber Preis: ca. 1300$ USRP2 + GPS Taktgeber Preis: ca. 1500$ GSM in der Lehre 6

7 Hardware USRP1 mit 2x RFX900 Transceivers USRP2 mit DBSRX Receiver GSM in der Lehre 7

8 Software GNU Radio - Steuerung des Softwareradios OpenBTS - Simuliert eine GSM-Basisstation Asterisk - Registrierung der Geräte anhand der IMSI - Abbildung auf SIP-Accounts - Verbindung in die Außenwelt (VoIP, ISDN) GSM in der Lehre 8

9 Analyse: Eigenes OpenBTS Netz OpenBTS Konsole OpenBTS Debug GSM in der Lehre 9

10 Analyse: Bestehende Netze USRP / USRP2 Spektrumsanalyse - Finden von Basisstationen (Kanalnummer) Unverschlüsselte Informationen mitschneiden - Abhören des Kanals + decodieren mittels Airprobe - Visualisierung der Netzstruktur GSM in der Lehre 10

11 Spektrumsanalyse Spektrumsanalyse im Bereich MHz mittels GNU Radio-Skript: usrp_fft.py GSM in der Lehre 11

12 Airprobe Analyse auf der Frequenz MHz Nachbarschaftsinformationen GSM in der Lehre 12

13 Nokia 3310 Nokia Gammu: - Günstige Alternative zum USRP - Debug-Ausgabe lässt sich aktivieren - Zeigt versendete und empfangene Pakete via Datenschnittstelle an - Protokolliert: Die frei zugänglichen Broadcast-Informationen (Paging, Location Update, ) Verbindungsaufbau (SMS, Gespräche) GSM in der Lehre 13

14 Nokia 3310 Gammu + Wireshark GSM in der Lehre 14

15 Nokia 3310 Gesprächsmitschnitt GSM in der Lehre 15

16 Sicherheitsanalyse: IMSI-Catcher IMSI: - Weltweit eindeutige Kennung - Auf der SIM gespeichert IMSI-Catcher: - Darf nur von Behörden verwendet werden. - Entsprechende Geräte sind teuer (> ) - Günstiger Eigenbau mittels USRP möglich Probleme: - Identität des Teilnehmers kann bestimmt werden - Aufzeichnung von Gesprächen - Erstellung von Bewegungsprofilen GSM in der Lehre 16

17 Sicherheitsanalyse: IMSI-Catcher Allgemeine Funktionsweise: - Vortäuschen einer Basisstation als reguläre Funkzelle eines Mobilfunknetzes (D1, D2, E-Plus, O2) - Einbuchen der Mobilfunkgeräte - IMSI / IMEI Übermittlung während des Registrierungsprozesses Funktioniert, weil sich ausschließlich das Mobilfunkgerät authentifizieren muss (NICHT das Mobilfunknetz) GSM in der Lehre 17

18 Funktionsweise Standard IMSI-Catcher Open Source IMSI-Catcher GSM in der Lehre 18

19 Problematik Registrierung Mobilfunkgeräte: - Speichern ihre letzte Frequenz (SIM-Karte) - Scannen anhand einer Nachbarschaftsliste die Frequenzen - Verbleiben im ursprünglichen Netz - Problem: Lösung: Falls IMSI-Catcher nicht innerhalb der Nachbarschaftsliste - Erzwungener Zellwechsel - Störsender (GSM-Jammer) GSM in der Lehre 19

20 Erzwungener Zellwechsel GSM in der Lehre 20

21 Open Source IMSI-Catcher GSM in der Lehre 21

22 Schutz Fangen der IMSI: - Kein Schutz vorhanden, da das Mobilfunkgerät den IMSI-Catcher nicht von einer originalen Funkzelle unterscheiden kann Gespräche abhören: - Anzeige der unverschlüsselten Verbindung im Display des Mobilfunkgerätes. Neuere Geräte zeigen dies meist nicht mehr an. Anzeige lässt sich auf der SIM-Karte deaktivieren - UMTS Die Entwicklung eines UMTS IMSI-Catchers ist ebenfalls möglich - Kryptografische Mobilfunkgeräte GSM in der Lehre 22

23 GSM in der Lehre: Ausblick Masterprojekt (aktuell) - Aufbau eines GSM-Netzes auf dem Campus - Hardware: NanoBTS (org. GSM-Hardware) - Software: OpenBSC Asterisk Communication Systems WS2010/11: - GSM-Vorlesung - Praktische Übungen Weitere Projekte: Lokalisierung, Sammeln von Infrastrukturinformationen, etc Siemens BS11 (oben), NanoBTS (unten) GSM in der Lehre 23

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