Аутентификация и безопасность в страндарте gsm.
Техническая безопасность GSM обеспечивается, в первую очередь, набором алгоритмов, используемых для организации соединения сотового телефона с сетью оператора GSM.
Основу безопасности GSM составляют три закрытых алгоритма:
- A3 - алгоритм, используемый для аутентификации.
- A8 - алгоритм, с помощью которого генерируется ключ шифрования для одного сеанса связи.
- A5 - алгоритм шифрования сигнала при сеансе связи.
SIM содержит А3 и А8, а телефон А5
Все три алгоритма - секретны, т.е. официально не раскрыты. Это, кстати, еще один способ защиты, но уже организационный.
Каждый сотовый телефон стандарта GSM оборудован специальной SIM-картой, на которой содержится информация, которая уникальным образом идентифицирует сотовый телефон в сети. Кроме этого, она может содержать сервисные функции, уникальные для сотового оператора.
Способ аутентификации пользователя основан на методе "запрос-ответ". Сеть GSM посылает запрос на сотовый телефон, в котором содержится некоторое случайное число. Телефон шифрует его с помощью аутентификационного алгоритма A3, используя ключ шифрования Ki. Ключ записан на SIM-карте.
Принцип шифрования и защиты:
Ответ, полученный после работы алгоритма A3, используется для вычисления ключа шифрования Kc. Этот ключ нужен для защиты данных во время соединения по сотовому телефону.
Зашифрованный ответ передается специальному алгоритму A8, который производит некоторое преобразование и вычисляет ключ Kc. Точно такое же действие производится и на стороне сотового оператора. Таким образом, ключ шифрования Kc идентичен на стороне оператора и телефона.
Далее, прежде чем отправить данные по радиоканалу, сотовый телефон и оператор шифруют их с помощью поточного шифра A5 и ключа Kc.
Радиоинтерфейс стандарта gsm. Структура tdma-кадра.
Радиоинтерфейс стандарта GSM.
Существует несколько стандартов GSM:
GSM-900 цифровой стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 890 до 915 МГц(от телефона к базовой станции) и от 935 до 960 МГц (от базовой станции к телефону), с количеством каналов 124.
GSM-1800 – модификация стандарта GSM-900, цифровой стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 1710 до 1880 МГц.
Особенности:
Максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов стандарта GSM-1800 — 1Вт, для сравнения у GSM-900 — 2Вт. Большее время непрерывной работы без подзарядки аккумулятора и снижение уровня радиоизлучения.
Высокая ёмкость сети, что важно для крупных городов.
Возможность использования телефонных аппаратов, работающих в стандартах GSM-900 и GSM-1800 одновременно. Такой аппарат функционирует в сети GSM-900, но, попадая в зону GSM-1800, переключается — вручную или автоматически. Это позволяет оператору рациональнее использовать частотный ресурс, а клиентам — экономить деньги за счёт низких тарифов. В обеих сетях абонент пользуется одним номером.
Структура TDMA-кадра.
TDMA - технология временного разделения каналов, позволяет увеличить емкость полосы частот, которая в стандарте GSM сильно ограничена.Суть метода в следующем. Каждая несущая частота разбивается на 8 физических каналов, информация по которым передается в последовательности кадров TDMA в циклически повторяющиеся отрезки времени, называемые таймслотами (TimeSlot, TS). Физический смысл временного разделения на каналы в следующем: в каждом из 8 промежутков времени в пределах кадра несущая частота модулируется своим информационным сигналом. Передаваемая по TS информация называется пакетами. Длительность таймслота составляет 576.9 мкс. Таким образом, мобильная станция получает доступ ко всей ширине канала, но только в конкретные промежутки времени. И если изначально количество каналов в GSM-900 составляет 124, то с использованием TDMA 124*8=992.
Рисунок 2 – изображении технологии разделения каналов