GSM - bezpieczeństwo i szyfrowanie

GSM jest obecnie najlepiej zabezpieczonym systemem telekomunikacji komórkowej. GSM ma ustandaryzowane metody bezpieczeństwa. GSM zapewnia kompleksowe bezpieczeństwo, zachowując poufność połączeń i anonimowość abonenta GSM.

Tymczasowe numery identyfikacyjne są przypisywane do numeru abonenta w celu zachowania prywatności użytkownika. Prywatność komunikacji jest utrzymywana dzięki zastosowaniu algorytmów szyfrowania i przeskoku częstotliwości, które można włączyć za pomocą systemów cyfrowych i sygnalizacji.

Ten rozdział zawiera zarys środków bezpieczeństwa zastosowanych w przypadku abonentów GSM.

Uwierzytelnianie stacji mobilnej

Sieć GSM uwierzytelnia tożsamość abonenta za pomocą mechanizmu wezwanie-odpowiedź. 128-bitowa liczba losowa (RAND) jest wysyłana do MS. MS oblicza 32-bitową podpisaną odpowiedź (SRES) w oparciu o szyfrowanie RAND algorytmem uwierzytelniania (A3) przy użyciu indywidualnego klucza uwierzytelniania abonenta (Ki). Po odebraniu SRES od abonenta, sieć GSM powtarza obliczenia w celu weryfikacji tożsamości abonenta.

Indywidualny klucz uwierzytelniający abonenta (Ki) nigdy nie jest przesyłany kanałem radiowym, ponieważ znajduje się on w karcie SIM abonenta oraz w bazach danych AUC, HLR i VLR. Jeśli otrzymany SRES zgadza się z obliczoną wartością, MS został pomyślnie uwierzytelniony i może kontynuować. Jeśli wartości nie są zgodne, połączenie jest przerywane, a MS sygnalizowane jest niepowodzeniem uwierzytelniania.

Obliczenie podpisanej odpowiedzi jest przetwarzane na karcie SIM. Zapewnia zwiększone bezpieczeństwo, ponieważ poufne informacje o abonencie, takie jak IMSI lub indywidualny klucz uwierzytelniania abonenta (Ki), nigdy nie są uwalniane z karty SIM podczas procesu uwierzytelniania.

Sygnalizacja i poufność danych

Karta SIM zawiera algorytm generowania klucza szyfrującego (A8), który jest używany do tworzenia 64-bitowego klucza szyfrującego (Kc). Ten klucz jest obliczany przez zastosowanie tej samej liczby losowej (RAND), która jest używana w procesie uwierzytelniania, do algorytmu generowania klucza szyfrującego (A8) z indywidualnym kluczem uwierzytelniania abonenta (Ki).

GSM zapewnia dodatkowy poziom bezpieczeństwa dzięki możliwości zmiany klucza szyfrującego, dzięki czemu system jest bardziej odporny na podsłuchiwanie. W razie potrzeby klucz szyfrujący może być zmieniany w regularnych odstępach czasu. Podobnie jak w przypadku procesu uwierzytelniania, obliczenie klucza szyfrującego (Kc) odbywa się wewnętrznie na karcie SIM. Dlatego poufne informacje, takie jak indywidualny klucz uwierzytelniania abonenta (Ki), nigdy nie są ujawniane przez kartę SIM.

Szyfrowana komunikacja głosowa i transmisja danych między MS a siecią jest realizowana przy użyciu algorytmu szyfrującego A5. Komunikacja szyfrowana jest inicjowana przez polecenie żądania trybu szyfrowania z sieci GSM. Po odebraniu tego polecenia stacja mobilna rozpoczyna szyfrowanie i odszyfrowywanie danych przy użyciu algorytmu szyfrującego (A5) i klucza szyfrującego (Kc).

Poufność tożsamości subskrybenta

Aby zapewnić poufność tożsamości abonenta, używana jest tymczasowa tożsamość abonenta mobilnego (TMSI). Po zakończeniu procedur uwierzytelniania i szyfrowania TMSI jest wysyłany do stacji mobilnej. Po otrzymaniu odbioru stacja ruchoma odpowiada. TMSI jest ważny na obszarze lokalizacji, w którym został wydany. W przypadku komunikacji poza obszarem lokalizacji oprócz TMSI niezbędna jest również identyfikacja obszaru lokalizacji (LAI).