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[9454] 2015-10-19_走近科学：揭开伪基站的神秘面纱

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-17
2015-10-19_走近科学：揭开伪基站的神秘面纱 走 近 科 学 ： 揭 开 伪 基 站 的 神 秘 面 纱 敏 争   F r e e B u f   2 0 1 5 - 1 0 - 1 9 本 文 原 创 作 者 ： 敏 争 “ 伪 基 站 伪 基 站 ” 目 前 已 经 成 为 广 告 、 诈 骗 等 垃 圾 短 信 的 重 要 实 施 手 段 。 在 经 过 一 轮 打 击 销 声 匿 迹 一 段 时 间 之 后 ， 现 在 又 有 目 前 已 经 成 为 广 告 、 诈 骗 等 垃 圾 短 信 的 重 要 实 施 手 段 。 在 经 过 一 轮 打 击 销 声 匿 迹 一 段 时 间 之 后 ， 现 在 又 有 抬 头 之 势 ， 有 的 犯 罪 集 团 通 过 生 产 、 销 售 抬 头 之 势 ， 有 的 犯 罪 集 团 通 过 生 产 、 销 售 “ 伪 基 站 伪 基 站 ” 设 备 ， 年 获 利 可 达 到 几 百 万 。 设 备 ， 年 获 利 可 达 到 几 百 万 。 一 、 伪 基 站 及 其 危 害 一 、 伪 基 站 及 其 危 害 伪 基 站 ， 是 一 套 非 法 无 线 电 发 射 装 置 ， 由 一 台 笔 记 本 电 脑 、 一 台 发 射 器 、 一 根 天 线 、 一 部 手 机 、 一 组 电 瓶 组 成 。 其 中 手 机 是 用 来 探 测 伪 基 站 可 用 的 工 作 信 道 ， 到 了 某 个 区 域 后 ， 用 这 个 改 造 过 的 手 机 就 可 以 测 定 出 这 个 区 域 基 站 的 信 道 ， 然 后 伪 基 站 开 始 广 播 控 制 信 道 ， 由 于 信 号 的 强 度 优 势 ， 诱 使 周 围 的 手 机 连 接 伪 基 站 ， 最 后 向 连 接 上 来 的 手 机 发 送 垃 圾 短 信 。 从 攻 击 角 色 上 看 ， 伪 基 站 也 是 一 种 中 间 人 攻 击 。
通 过 伪 基 站 发 送 的 短 信 一 般 是 两 类 ： 1 、 广 告 类 。 比 如 “ x x x 盛 大 开 业 ， 开 业 钜 惠 ， 光 顾 即 送 V I P 至 尊 卡 一 张 … … ” ； 2 、 诈 骗 类 。 比 如 “ 我 是 房 东 ， 我 在 外 地 ， 请 把 房 租 打 到 我 爱 人 账 号 x x x ” ； 更 有 甚 者 ， 伪 造 1 0 0 8 6 或 者 9 5 x x x 的 发 送 号 码 ， 诱 骗 用 户 访 问 木 马 链 接 ， 植 入 木 马 A p p ， 实 现 对 用 户 的 永 久 控 制 。 通 讯 录 、 短 信 、 照 片 等 隐 私 信 息 都 会 被 盗 取 。 二 、 二 、 G S M 基 本 原 理 基 本 原 理 整 个 G S M 网 络 中 ， 在 手 机 终 端 侧 ， 最 重 要 的 两 个 标 识 是 I M S I 和 M S I S D N 。 而 运 营 商 网 络 侧 ， 核 心 是 一 个 控 制 器 （ M S C ） 和 三 个 数 据 库 （ H L R 、 V L R 、 A U C ） 。 中 间 是 基 站 系 统 。 下 面 对 几 个 关 键 概 念 分 别 做 出 解 释 ： 1 、 、   概 念 解 析 概 念 解 析 I M S I I M S I 是 S I M 卡 的 唯 一 I D ， 类 似 居 民 身 份 证 号 ， 全 世 界 唯 一 。 每 次 登 记 、 位 置 更 新 、 呼 叫 建 立 的 尝 试 ， 都 是 以 I M S I 作 为 用 户 标 识 。 M S I S D N 用 户 的 电 话 号 码 ， 相 当 于 姓 名 或 者 Q Q 昵 称 ， 即 便 重 复 了 也 不 会 影 响 正 常 的 通 信 过 程 。 I M S I 和 M S I S D N 的 对 应 关 系 ， 存 储 在 运 营 商 的 H L R 中 。 M S C 移 动 业 务 交 换 中 心 （ m o b i l e   s w i t c h i n g   c e n t e r ） ， 是 G S M 网 络 的 核 心 ， 它 提 供 交 换 功 能 以 及 面 向 系 统 其 他 实 体 的 功 能 。 M S C 可 以 从 三 种 数 据 库 （ H L R 、 V L R 、 A U C ） 获 取 处 理 用 户 位 置 登 记 和 呼 叫 请 求 所 需 的 全 部 数 据 。 反 之 ， M S C 也 根 据 其 最 新 获 取 的 信 息 请 求 更 新 数 据 库 的 部 分 数 据 。 M S C 具 有 号 码 储 存 译 码 、 呼 叫 处 理 、 路 由 选 择 、 回 波 抵 消 、 超 负 荷 控 制 等 功 能 ； M S C 能 支 持 位 置 登 记 、 越 区 切 换 和 自 动 漫 游 等 移 动 管 理 功 能 ； M S C 支 持 信 道 管 理 、 数 据 传 输 ， 以 及 包 括 鉴 权 、 信 息 加 密 、 移 动 台 设 备 识 别 等 安 全 保 密 功 能 。 H L R
归 属 位 置 数 据 库 , 负 责 移 动 用 户 管 理 的 数 据 库 ， 永 久 存 储 和 记 录 所 辖 区 域 内 用 户 的 签 约 数 据 ， 并 动 态 地 更 新 用 户 的 位 置 信 息 ， 以 便 在 呼 叫 业 务 中 提 供 被 呼 叫 用 户 的 网 络 信 息 。 V L R 拜 访 位 置 数 据 库 ， 它 是 一 个 动 态 数 据 库 ， 服 务 于 其 控 制 区 域 内 移 动 用 户 的 ， 存 储 着 进 入 其 控 制 区 域 内 已 登 记 的 移 动 用 户 相 关 信 息 ， 为 已 登 记 的 移 动 用 户 提 供 建 立 呼 叫 连 接 的 必 要 条 件 。 V L R 从 该 移 动 用 户 的 归 属 用 户 位 置 寄 存 器 ( H L R ) 出 获 取 并 储 存 必 要 的 数 据 。 一 旦 移 动 用 户 离 开 该 V L R 的 控 制 区 域 ， 则 重 新 在 另 一 个 V L R 登 记 ， 原 V L R 将 取 消 临 时 记 录 的 该 移 动 用 户 数 据 。 A U C 鉴 权 中 心 ， 是 G S M 系 统 中 的 安 全 管 理 单 元 。 存 储 鉴 权 算 法 和 密 钥 ， 保 证 各 种 保 密 参 数 的 安 全 性 ， 向 H L R 提 供 鉴 权 参 数 （ 鉴 权 三 参 组 ， R A N D 、 S R E S 、 K C ） 。 A U C 鉴 权 中 心 通 过 伪 随 机 码 发 生 器 产 生 1 2 8 位 随 机 数 R A N D ， R A N D 和 K I 经 过 A 3 算 法 产 生 S R E S ， R A N D 和 K I 经 过 A 8 算 法 产 生 K C 。 B S S 基 站 子 系 统 ， 包 括 B T S （ 基 站 收 发 台 ） 和 B S C （ 基 站 控 制 器 ） ， 是 G S M 系 统 与 无 线 蜂 窝 方 面 最 基 本 的 组 成 部 分 。 它 通 过 无 线 电 通 信 直 接 和 手 机 相 接 ， 负 责 无 线 发 送 接 收 和 无 线 资 源 管 理 。 另 一 方 面 ， 基 站 子 系 统 与 网 路 子 系 统 （ N S S ） 中 的 移 动 业 务 交 换 中 心 （ M S C ） 相 连 ， 实 现 移 动 用 户 间 或 移 动 用 户 与 固 定 网 路 用 户 之 间 的 通 信 连 接 ， 传 送 系 统 信 号 和 用 户 信 息 等 。 2 、 、 G S M 通 信 信 道 通 信 信 道 其 中 其 中 B C C H 向 手 机 广 播 本 小 区 频 率 和 向 手 机 广 播 本 小 区 频 率 和 L A C （ 区 域 位 置 识 别 码 ） ， （ 区 域 位 置 识 别 码 ） ， 这 个 对 于 实 现 伪 基 站 至 关 重 要 这 个 对 于 实 现 伪 基 站 至 关 重 要 。 3 、 、   G S M 用 户 鉴 权 用 户 鉴 权 在 G S M 网 络 中 ， S I M 卡 和 运 营 商 配 合 完 成 用 户 鉴 权 ， 以 此 防 止 未 经 授 权 的 接 入 ， 保 护 运 营 商 和 合 法 用 户 双 方 的 利 益 。 每 个 用 户 在 G S M 网 中 注 册 登 记 时 ， 被 分 配 给 一 个 客 户 电 话 号 码 （ M S I S D N ， 就 是 通 常 的 手 机 号 ） 和 客 户 身 份 识 别 码 （ I M S I ） 。 I M S I 通 过 S I M 写 卡 机 写 入 客 户 的 S I M 卡 中 ， 同 时 在 写 卡 机 中 又 产 生 了 一 个 对 应 此 I M S I 的 唯 一 客 户 鉴 权 密 钥 K i ， 它 被 分 别 存
储 在 客 户 的 S I M 卡 和 网 络 侧 A U C 中 。 在 A U C 中 还 有 个 伪 随 机 码 发 生 器 ， 用 于 产 生 一 个 伪 随 机 数 R A N D 。 在 G S M 规 范 中 还 定 义 了 A 3 、 A 8 和 A 5 算 法 ， 分 别 用 于 鉴 权 和 加 密 过 程 。 G S M 的 鉴 权 流 程 如 下 ： 1 、   G S M 网 络 侧 和 S I M 卡 上 存 储 相 同 的 用 户 密 钥 K i ， 用 户 开 机 准 备 接 入 网 络 ， 移 动 终 端 发 送 I M S I 给 M S C / V L R ； 2 、   V L R 将 首 先 查 看 在 数 据 库 中 该 M S 是 否 有 鉴 权 三 参 组 ， 如 果 有 ， 将 直 接 向 M S C 下 发 鉴 权 命 令 ， 否 则 ， 向 相 应 的 H L R / A U C 请 求 鉴 权 参 数 ， 从 H L R / A U C 得 到 三 参 组 ， 然 后 再 向 M S C 下 发 鉴 权 命 令 ； 3 、   M S C 收 到 V L R 发 送 的 鉴 权 命 令 后 ， 通 过 基 站 子 系 统 向 移 动 终 端 下 发 鉴 权 挑 战 请 求 ； 4 、   移 动 终 端 收 到 鉴 权 挑 战 请 求 后 ， 利 用 S I M 卡 通 过 A 3 、 A 8 算 法 计 算 出 S R E S 和 加 密 密 钥 K C ， 通 过 鉴 权 响 应 消 息 送 达 M S C ； 5 、   M S C 将 鉴 权 结 果 回 送 V L R ， 由 V L R 核 对 M S 上 报 的 鉴 权 结 果 和 从 H L R 取 得 的 鉴 权 参 数 中 的 结 果 ， 如 果 二 者 一 致 ， 则 允 许 接 入 ， 否 则 拒 绝 此 次 接 入 请 求 。 6 、 G S M 安 全 性 从 整 个 鉴 权 流 程 可 以 看 出 ， 在 G S M 网 络 中 ， S I M 卡 接 入 网 络 的 鉴 权 方 式 是 单 向 鉴 权 ： 只 能 网 络 对 卡 鉴 权 ， 卡 无 法 鉴 权 网 络 。 因 此 无 法 对 抗 主 动 攻 击 ， 如 伪 基 站 ， 非 法 设 备 可 以 伪 装 成 合 法 的 网 络 设 备 ， 实 现 欺 骗 。 三 、 伪 基 站 三 、 伪 基 站 伪 基 站 的 整 体 工 作 流 程 ： 1 、 监 听 与 伪 装 、 监 听 与 伪 装 1 、 使 用 修 改 过 固 件 的 手 机 获 取 邻 小 区 B C C H 频 率 ；
2 、 选 定 B C C H 信 号 最 弱 的 小 区 频 率 ； 3 、 发 射 伪 装 后 的 B C C H 信 号 ； 2 、 吸 引 手 机 接 入 、 吸 引 手 机 接 入 1 、 手 机 发 现 L A C （ 位 置 区 识 别 码 ） 变 化 ， 要 重 选 接 入 小 区 ， 伪 基 站 要 求 手 机 鉴 权 ， 手 机 发 送 鉴 权 应 答 信 息 ， 伪 基 站 直 接 确 认 成 功 ； 2 、 手 机 发 现 接 入 小 区 变 化 ， 触 发 位 置 更 新 请 求 ； 3 、 伪 基 站 向 手 机 发 起 识 别 请 求 ， 获 取 到 I M S I 、 I M E I ； 3 、 发 送 短 信 、 发 送 短 信 伪 基 站 设 定 任 意 主 叫 号 码 ， 于 独 立 控 制 信 道 发 送 任 意 数 量 短 信 。 4 、 踢 出 手 机 、 踢 出 手 机 1 、   伪 基 站 更 新 L A C 并 广 播 ； 2 、   手 机 发 现 L A C 变 化 ， 重 新 发 起 位 置 更 新 请 求 ； 3 、   伪 基 站 拒 绝 位 置 更 新 ； 4 、   手 机 重 选 小 区 ， 接 入 正 常 基 站 ； 四 、 解 决 的 可 能 性 四 、 解 决 的 可 能 性 1 、 3 G 、 4 G 网 络 实 现 了 双 向 鉴 权 ， 通 信 过 程 使 用 了 更 强 壮 的 加 密 算 法 和 完 整 性 算 法 ， 因 此 安 全 性 更 高 ， 解 决 了 伪 基 站 问 题 ； 2 、 可 以 统 计 手 机 的 L A C 位 置 更 新 频 次 ， 过 频 （ 几 秒 到 几 十 秒 ） 意 味 着 出 现 异 常 ； 3 、 短 信 和 语 音 通 信 使 用 端 到 端 加 密 。 * 原 创 作 者 ： 敏 争 ， 本 文 属 F r e e B u f 原 创 奖 励 计 划 文 章 ， 未 经 作 者 本 人 及 F r e e B u f 许 可 ， 切 勿 私 自 转 载 。 阅 读 原 文
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