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[10674] 2016-11-02_普通硬件就能破解GSMA5加密算法

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2016-11-02_普通硬件就能破解GSMA5加密算法 普 通 硬 件 就 能 破 解 G S M   A 5 加 密 算 法 A l p h a _ h 4 c k   F r e e B u f   2 0 1 6 - 1 1 - 0 2 如 果 你 还 在 使 用 基 于 早 期 信 号 标 准 的 如 果 你 还 在 使 用 基 于 早 期 信 号 标 准 的 G S M 手 机 ， 那 么 你 最 好 在 使 用 手 机 的 过 程 中 小 心 一 点 了 。 手 机 ， 那 么 你 最 好 在 使 用 手 机 的 过 程 中 小 心 一 点 了 。 因 为 根 据 国 外 媒 体 的 最 新 报 道 ， 安 全 研 究 专 家 通 过 测 试 发 现 ， 他 们 只 需 要 使 用 三 张 因 为 根 据 国 外 媒 体 的 最 新 报 道 ， 安 全 研 究 专 家 通 过 测 试 发 现 ， 他 们 只 需 要 使 用 三 张 N V I D I A   G e F o r c e   G T X 6 9 0 显 卡 （ 显 卡 （ G P U ） ） 就 可 以 破 解 就 可 以 破 解 G S M   A 5 加 密 算 法 。 加 密 算 法 。 A 5 加 密 算 法 是 何 物 ？ 加 密 算 法 是 何 物 ？ A 5 算 法 在 1 9 8 9 年 由 法 国 人 开 发 ， 它 是 一 款 主 要 用 于 G S M 系 统 的 序 列 密 码 算 法 。 A 5 加 密 算 法 用 于 对 那 些 从 移 动 电 话 到 基 站 的 通 信 连 接 进 行 加 密 ， 该 算 法 先 后 有 三 个 版 本 ， 分 别 为 A 5 / 1 、 A 5 / 2 和 A 5 / 3 ， 如 果 没 有 特 别 说 明 ， 通 常 所 说 的 A 5 指 的 是 A 5 / 1 。 关 于 G S M 加 密 的 问 题 ， 有 些 人 认 为 密 码 的 安 全 问 题 将 阻 碍 G S M 手 机 的 推 广 ； 另 一 些 人 则 认 为 A 5 加 密 算 法 的 强 度 太 弱 ， 无 法 抵 抗 一 些 情 报 机 构 的 窃 听 。 A 5 加 密 算 法 的 特 点 是 效 率 高 ， 适 合 在 硬 件 上 高 效 实 现 ， 而 且 它 能 也 通 过 已 知 的 统 计 检 验 。 总 之 ， A 5 加 密 算 法 的 基 本 思 路 并 没 有 什 么 问 题 ， 而 且 它 的 执 行 效 率 非 常 高 。 但 是 从 密 码 学 和 安 全 性 的 角 度 出 发 ， 这 个 算 法 就 存 在 很 多 的 安 全 问 题 了 。 G S M 通 信 加 密 存 在 严 重 的 安 全 问 题 通 信 加 密 存 在 严 重 的 安 全 问 题 近 期 ， 一 群 来 自 新 加 坡 科 技 研 究 局 （ A * S T A R ） 的 安 全 研 究 专 家 表 示 ， 在 普 通 G P U 处 理 器 的 帮 助 下 ， 他 们 可 以 在 几 秒 钟 之 内 破 解 G S M 移 动 数 据 所 采 用 的 加 密 算 法 。 实 际 上 ， 人 们 早 在 2 0 0 9 年 就 已 经 知 道 A 5 / 1 加 密 算 法 中 存 在 严 重 的 安 全 问 题 了 。 由 于 当 初 在 2 G 通 信 技 术 正 式 投 入 使 用 之 前 ， 相 关 部 门 对 2 G 通 信 加 密 中 存 在 的 安 全 问 题 一 直 不 予 披 露 ， 而 且 考 虑 到 保 密 性 ， 所 以 这 些 加 密 算 法 也 没 有 提 交 给 同 行 进 行 安 全 审 核 ， 所 以 才 导 致 了 目 前 的 这 种 状 况 存 在 。 其 中 ， A 3 加 密 算 法 专 门 用 于 身 份 验 证 ， A 5 加 密 算 法 专 门 用 于 信 息 加 密 ， A 8 加 密 算 法 专 门 用 于 密 钥 生 成 。 G S M 只 会 对 访 问 网 络 的 用 户 身 份 进 行 验 证 。 因 此 ， 通 信 的 加 密 安 全 层 只 能 够 提 供 数 据 保 密 和 身 份 验 证 功 能 。 但 需 要 注 意 的 是 ， 这 是 一 种 功 能 有 限 的 身 份 验 证 ， 因 为 它 并 不 具 备 不 可 否 认 性 这 种 特 征 。 为 了 实 现 通 信 的 安 全 ， G S M 采 用 了 多 种 加 密 算 法 。 比 如 说 ， G S M 使 用 了 A 5 / 1 和 A 5 / 2 这 两 种 流 密 码 来 确 保 用 户 语 音 通 话 数 据 的 安 全 。
但 是 ， 这 两 种 加 密 算 法 中 却 存 在 严 重 的 安 全 问 题 ， 攻 击 者 可 以 通 过 下 面 这 两 种 方 法 破 解 这 两 个 加 密 算 法 ： 1 . 通 过 实 时 的 唯 密 文 攻 击 来 破 解 A 5 / 2 ； 2 . 通 过 彩 虹 表 攻 击 破 解 A 5 / 1 ； G S M 中 主 要 存 在 的 一 些 安 全 问 题 如 下 ： 中 主 要 存 在 的 一 些 安 全 问 题 如 下 ： 1 .         通 过 固 定 网 络 传 输 的 通 信 数 据 没 有 受 到 加 密 保 护 ； 2 .         无 法 抵 御 某 些 主 动 攻 击 ； 3 .         只 有 连 接 至 安 全 的 固 定 网 络 才 可 以 保 证 G S M 的 通 信 安 全 ； 4 .         G S M 中 的 合 法 拦 截 只 是 一 种 事 后 补 救 措 施 ； 5 .         终 端 识 别 码 不 可 信 任 ； 单 纯 从 技 术 的 角 度 出 发 ， 3 G 通 信 网 络 弃 用 了 不 安 全 的 A 5 / 1 流 密 码 ， 转 而 使 用 K A S U M I 分 组 密 码 ， 但 是 K A S U M I 分 组 密 码 中 同 样 存 在 很 多 严 重 的 安 全 问 题 。 破 解 破 解 G S M 的 的 A 5 / 1 加 密 算 法 加 密 算 法 来 自 新 加 坡 科 技 研 究 局 （ 来 自 新 加 坡 科 技 研 究 局 （ A * S T A R ） 的 信 息 通 信 安 全 专 家 ） 的 信 息 通 信 安 全 专 家 J i q i a n g L u 解 释 称 ： 解 释 称 ： “ G S M 使 用 了 一 种 名 为 A 5 / 1 的 流 密 码 来 保 护 通 信 数 据 的 安 全 ， 而 A 5 / 1 使 用 了 一 个 6 4 位 的 密 钥 和 一 种 十 分 复 杂 的 密 钥 流 生 成 器 来 抵 御 一 些 基 本 的 攻 击 ， 例 如 密 钥 穷 举 和 基 于 字 典 的 暴 力 破 解 攻 击 。 ” 首 先 ， 安 全 研 究 人 员 利 用 了 G S M 通 信 加 密 中 的 两 个 安 全 漏 洞 ， 并 且 在 普 通 商 用 硬 件 的 帮 助 下 ， 花 费 了 5 5 天 的 时 间 计 算 出 了 一 个 彩 虹 表 。 据 了 解 ， 这 个 彩 虹 表 的 大 小 为 9 8 4 G B 。 得 到 了 彩 虹 表 之 后 ， 安 全 专 家 就 可 以 在 短 短 的 九 秒 内 确 定 用 于 加 密 通 信 数 据 的 密 钥 了 。 我 们 可 以 看 到 ， 这 种 新 型 的 攻 击 方 式 不 仅 极 大 程 度 地 提 升 了 传 统 暴 力 破 解 攻 击 的 成 功 率 ， 而 且 还 大 大 降 低 了 计 算 密 码 和 攻 击 所 需 的
时 间 。 J i q i a n g   L u 补 充 说 到 ： 补 充 说 到 ： “ 我 们 在 攻 击 过 程 中 使 用 了 一 个 彩 虹 表 ， 这 个 彩 虹 表 是 通 过 离 线 迭 代 计 算 生 成 的 ， 它 包 含 有 密 钥 和 其 相 对 应 的 输 出 密 码 。 当 攻 击 者 在 攻 击 过 程 中 接 收 到 了 输 出 数 据 之 后 ， 他 就 可 以 通 过 识 别 彩 虹 表 中 密 钥 和 密 码 的 对 应 关 系 来 确 定 输 出 数 据 的 有 效 性 。 ” 在 测 试 设 备 方 面 ， 安 全 研 究 人 员 使 用 的 是 一 台 由 三 块 N V I D I A G e F o r c e   G T X   6 9 0 显 卡 G P U 所 组 成 的 计 算 装 置 ， 这 个 装 置 的 成 本 约 为 一 万 五 千 美 金 。 安 全 研 究 专 家 在 其 发 表 的 白 皮 书 中 写 到 【 白 皮 书 】 ： 安 全 研 究 专 家 在 其 发 表 的 白 皮 书 中 写 到 【 白 皮 书 】 ： “ 我 们 在 实 验 过 程 中 使 用 了 一 台 由 三 张 N V I D I A G e F o r c e   G T X 6 9 0 显 卡 所 组 成 的 通 用 图 形 处 理 单 元 （ G P G P U ） 计 算 机 ， 这 台 计 算 机 的 总 成 本 约 为 一 万 五 千 美 金 。 我 们 花 费 了 5 5 天 的 时 间 计 算 出 了 一 个 彩 虹 表 ， 在 这 个 彩 虹 表 的 帮 助 下 ， 我 们 只 需 要 九 秒 钟 的 时 间 就 可 以 通 过 在 线 攻 击 来 破 解 A 5 加 密 算 法 了 。 在 事 先 获 取 到 4 个 密 钥 序 列 的 情 况 下 ， 破 解 成 功 率 为 3 4 % ； 如 果 能 够 事 先 获 取 到 8 个 密 钥 序 列 ， 那 么 破 解 成 功 率 就 可 以 达 到 5 6 % ， 其 中 每 个 密 钥 序 列 长 度 为 1 1 4 位 。 如 果 能 够 使 用 两 个 这 样 的 彩 虹 表 来 进 行 攻 击 ， 那 么 在 事 先 得 知 8 个 密 钥 序 列 的 情 况 下 ， 我 们 9 秒 内 的 在 线 攻 击 成 功 率 将 高 达 8 1 % 。 实 验 结 果 表 明 ， A 5 / 1 加 密 算 法 确 实 非 常 的 脆 弱 ， 因 此 G S M 应 该 立 即 停 止 使 用 这 种 加 密 算 法 。 ” *   参 考 来 源 ： s e c u r i t y a f f a i r s ， F B 小 编 A l p h a _ h 4 c k 编 译 ， 转 载 请 注 明 来 自 F r e e B u f . C O M 阅 读 原 文
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