Fakultät Informatik, Proseminar Technische Informationssysteme Sind Handyverbindungen abhörsicher?

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1 Fakultät Informatik, Proseminar Technische Informationssysteme? Dresden,

2 Gliederung -Einführung -Mobilfunkstandard GSM -Mobilfunkstandard UMTS -Mobilfunkstandard LTE -Vergleich der Mobilfunkstandards -Beispiel für Angriffsszenario -Abhörsicherere Mobiltelefontechnik Folie Nr. 2 von 23

3 Einführung -Funkschnittstelle Jeder könnte mithören Hohe Reichweite, in der ein Abhören möglich ist -Hohe Verbreitung -Geringe Rechenleistung erschwert Verschlüsselungsverfahren -Mobiles Internet Banking (mtan, etc.), Kommunikation von Geschäftsgeheimnissen Folie Nr. 3 von 23

4 Mobilfunkstandard GSM (Global System for Mobile Communication) -SIM (Subscriber Identity Module) benötigt -Authentifikation des Nutzers (A3) - Challenge-Response-Verfahren -Verschlüsseln der Nachrichten: - Symmetrische Verschlüsselung (A5-Algorithmen) - Verschiedene Verschlüsselungs-Algorithmen z.b. A5/1 - Verwendung generierter Schlüssel (A8) Folie Nr. 4 von 23

5 Sender Empfänger Folie Nr. 5 von 23

6 Sender Verschlüsselung zwischen Sender und Basisstation Empfänger Folie Nr. 6 von 23

7 Visited Network Home Network IMSI IMSI Generiere CK und SRES mit Hilfe des SIM RAND SRES Cipher Mode command (RAND,SRES,CK) Prüfe SRES Challenge Response Verschlüsselte Daten Verschlüsselte Daten IMSI International Mobile Subscriber Identity RAND Random Number SRES Response CK Cipher Key Folie Nr. 7 von 23

8 CK Frame Number A5 CK Frame Number A5 Nachricht (Sprache) Nachricht (Sprache) XOR XOR Sender Unsichere Übertragung Empfänger Folie Nr. 8 von 23

9 Mobilfunkstandard UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) -USIM (Universal Subscriber Identity Module) benötigt -Authentifikation des Nutzers/der Base Transceiver Station - Challenge-Response-Verfahren -Integritäts-Prüfung der Nachrichten -Verschlüsseln der Nachrichten: - Symmetrisch (KASUMI = A5/3) - Verwendung generierter Schlüssel Folie Nr. 9 von 23

10 Visited Network Home Network Generiere CK, IK und XRES mit Hilfe des SIM, Validiere AUTN IMSI RAND,AUTN XRES Cipher Mode command IMSI (RAND,XRES,CK,IK,AUTN) Prüfe XRES Challenge Response Verschlüsselte Daten Verschlüsselte Daten IK Integrity Key AUTN Authentication Folie Nr. 10 von 23

11 CK Frame Number KASUMI CK Frame Number KASUMI Nachricht (Sprache) Nachricht (Sprache) XOR XOR Sender Unsichere Übertragung Empfänger Folie Nr. 11 von 23

12 Mobilfunkstandard LTE (Long Term Evolution) -Schichtenarchitektur der Protokolle - Verschiedene Schlüssel generiert (siehe Abb.) -Integritäts-Prüfung der Nachrichten mit verschiedenen Schlüsseln -Verschlüsseln der Nachrichten: - Symmetrisch (SNOW, AES) Folie Nr. 12 von 23

13 Quelle: rd/technical_journal/bn/vol11_3/vol11_3_027en.pdf Folie Nr. 13 von 23

14 Vergleich GSM UMTS LTE Schlüssellänge 64bit 128bit 128bit Verschlüsselungs- Algorithmus A5/0,A5/1,A5/2, A5/3 (KASUMI) MISTY (ehem.), KASUMI Angriffsaufwand gering hoch hoch Erst-Einsatz Status Geknackt (A5/1 seit 2009, siehe [11]) Geknackt (in Kompatibilitäts- Modus mit GSM, siehe [12]); KASUMI seit 2010, siehe [13] SNOW 3G, AES Keine Angriffe bekannt Folie Nr. 14 von 23

15 Beispiel für Angriffsszenario Angriffs-Equipment (GSM) -IMSI-Catcher: - Lokalisierung und Abhören von Handys möglich - Hohe Anzahl abgehörter Handys oder -Laptop mit 2 Billig-Handys (10 je Handy) und Free-/Open-Source-Software Folie Nr. 15 von 23

16 2. 1. Sender Angreifer Empfänger Folie Nr. 16 von 23

17 Abhörsicherere Mobiltelefone -Proprietäre Systeme -Unterschiedliche Ansätze: - Secusmart Micro-SD-Karte (128 bit AES, Zertifikate) - certgate SmartCard microsd (2048bit RSA) - Rohde & Schwarz TopSec Mobile (BlueTooth, 256bit AES) Bild von:[1] [1] : TopSecMobi48d3c79e87ddd.jpg Folie Nr. 17 von 23

18 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Folie Nr. 18 von 23

19 Fragen? Folie Nr. 19 von 23

20 Referenzen (1) Security in the LTE-SAE Network, ity_in_the_lte-sae_network.pdf?&cc=de&lc=ger (abgerufen am ) (2) A Practical-Time Attack on the A5/3 Cryptosystem Used in Third Generation GSM Telephony, (abgerufen am ) (3) UMTS Security, omplexer%20it%20infrastruktur/umts%2520security.pdf (abgerufen am ) (4) GSM and UMTS security, /gsm-umts-sec.pdf (abgerufen am ) Folie Nr. 20 von 23

21 Referenzen (5) Wenn Merkel rot sieht, ist es sicher, (abgerufen am ) (6) Bundesregierung investiert 21 Millionen in Krypto-Handys, (abgerufen am ) (7) Merkel-Phone: Bekommt die Kanzlerin ein Android- Handy?, 4/merkel-phone-bekommt-die-kanzlerin-ein-androidhandy.htm (abgerufen am ) Folie Nr. 21 von 23

22 Referenzen (8) certgate SmartCard microsd, (abgerufen am ) (9) Instant Ciphertext-Only Cryptanalysis of GSM Encrypted Communication, (abgerufen am ) (10) Codebreaker Karsten Nohl: Why Your Phone Is Insecure By Design, debreaker-karsten-nohl-why-your-phone-is-insecure-bydesign/ (abgerufen am ) Folie Nr. 22 von 23

23 Referenzen (11) Experts Break Mobile Phone Security, (abgerufen am ) (12) Security enhancements against UMTS GSM interworking attacks, (abgerufen am ) (13) A Second GSM cipher fails, (abgerufen am ) Folie Nr. 23 von 23

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