1. 1
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Atacando 3G
José Picó
jose.pico@layakk.com
David Pérez
david.perez@layakk.com
@layakk
www.layakk.com

2. 2
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
RootedCON en Valencia

3. 3
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Introducción
Ataques posibles en 2G utilizando la técnica de estación base
falsa:
– IMSI Catching
– Geolocalización de dispositivos
– Denegación de servicio
– Interceptación de comunicaciones
En 3G existen dispositivos comerciales que cubren parte de
la funcionalidad anterior
Algunos investigadores “de renombre” dicen que en 3G no se
pueden realizar estos ataques…
… en esta charla os contamos que gran parte de lo anterior sí
puede hacerse…
… pero sobre todo queremos ¿desvelar? cómo.
– Downgrade
selectivo a 2G

4. 4
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
BACKGROUND TEÓRICO
.

5. 5
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
¿Cómo es posible?
Los mensajes de señalización en 3G están
protegidos en integridad, gracias al security
mode command y a la estructura del protocolo
La criptografía detrás de la protección de
integridad y del cifrado no ha sido rota (al
menos públicamente).
¿Todos los
mensajes?
.

6. 6
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Security mode set-up procedure
MS SRNC VLR/SGSN
Establecimiento de conexión RRC1
Mensaje inicial de nivel 3 (Id)2
Autenticación y establecimiento de clave4
Determinación de algoritmos de
cifrado e integridad
5
Security Mode Command (UIAs, IK, UEAs, CK, etc.)
6
Inicio de cifrado y protección
en integridad
7
Identificación de usuario3
.

7. 7
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Establecimiento de un canal de radio
(protocolo RRC)
UE SRNC
RRC CONNECTION REQUEST
1
RRC CONNECTION SETUP
2
RRC CONNECTION SETUP COMPLETE
3
(Establishment Cause, Initial UE Identity, …)
(Frequency info, secondary CCPCH, …)
(RRC transaction identifier, UE radio access capability, …)
.

8. 8
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Rechazo de solicitud de
establecimiento de conexión RRC
UE SRNC
RRC CONNECTION REQUEST
1
RRC CONNECTION REJECT
2
(Establishment Cause, Initial UE Identity, …)
(Rejection Cause, Redirection info, …)
Frequency info Inter-RAT info

9. 9
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
HANDOVER TO UTRAN
COMPLETE
PAGING TYPE 1
PUSCH CAPACITY REQUEST
PHYSICAL SHARED CHANNEL
ALLOCATION
SYSTEM INFORMATION
SYSTEM INFORMATION
CHANGE INDICATION
TRANSPORT FORMAT
COMBINATION CONTROL (TM
DCCH only)
RRC CONNECTION
REQUEST
RRC CONNECTION SETUP
RRC CONNECTION SETUP
COMPLETE
RRC CONNECTION REJECT
RRC CONNECTION
RELEASE (CCCH only)
Mensajes de señalización RRC no
protegidos en integridad
RRC CONNECTION
REQUEST
RRC CONNECTION SETUP
RRC CONNECTION SETUP
COMPLETE
RRC CONNECTION REJECT

10. 10
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Mensajes MM (DL) permitidos
antes del security mode command
AUTHENTICATION REQUEST
AUTHENTICATION REJECT
IDENTITY REQUEST
LOCATION UPDATING REJECT
LOCATION UPDATING ACCEPT (at periodic location update with
no change of location area or temporary identity)
CM SERVICE ACCEPT, if the following two conditions apply:
– no other MM connection is established; and
– the CM SERVICE ACCEPT is the response to a CM SERVICE REQUEST
with CM SERVICE TYPE IE set to ‘emergency call establishment’
CM SERVICE REJECT
ABORT
IDENTITY REQUEST
LOCATION UPDATING REJECT

11. 11
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Infraestructura necesaria:
estación base 3G
Infraestructura HW necesaria
– Emisor / receptor de radio con ancho de
banda de al menos 5 MHz
– Tasa de muestreo >= 3,84 Msps
– Frecuencia y precisión de reloj adecuada
Infraestructura SW
– Módem SW 3G
– Emulación de las partes del protocolo que
nos interesan
Supongamos
(de momento)
que todo esto
existe

12. 12
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
ATAQUES
IMSI / IMEI Catching
Geolocalización de dispositivos
Denegación de Servicio
Downgrade selectivo a 2G
.

13. 13
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
IMSI / IMEI Catching
UE SRNC
Establecimiento de conexión RRC1
Location Update Request
2
Identity Request (IMSI / IMEI / TMSI)
3
Identity Response
4
Location Update Reject
5
.

14. 14
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Geolocalización de dispositivos
Los datos necesarios para la geolocalización
viajan en los canales de señalización
establecidos.
Tan sólo es necesario establecer el canal RRC
con un dispositivo y tras ese momento el resto
es idéntico al caso 2G
¿Hace falta aceptar el registro del terminal?
.

15. 15
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Este canal radio puede mantenerse abierto el tiempo
suficiente para realizar mediciones, hasta que finalmente
el móvil desiste en su intento de registrarse en la celda
falsa
Geolocalización de dispositivos
UE SRNC
RRC CONNECTION REQUEST
RRC CONNECTION SETUP
RRC CONNECTION SETUP COMPLETE
(Establishment Cause, Initial UE Identity, …)
(Frequency info, secondary CCPCH, …)
(RRC transaction identifier, UE radio access capability, …)
.

16. 16
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Denegación de servicio 3G
Puesto que el mensaje “Location Update Reject” puede enviarse
previamente al establecimiento de la protección en integridad, el
ataque de denegación de servicio basado en los LU Reject Cause
Codes es totalmente posible en 3G

17. 17
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Downgrade selectivo a 2G
El downgrade selectivo a 2G puede realizarse de 2
formas (al menos):
– Si se conoce el identificador temporal del dispositivo (lo
cual puede obtenido mediante otra acción previa), puede
redirigirse el establecimiento de conexión selectivamente
a una celda 2G, mediante el uso de Inter-RAT info
– Con cualquier identificador del dispositivo, puede utilizarse
una celda configurada con el LAC de la celda (en el caso
de que existan 2 celdas en el entorno con diferentes LAC
pueden utilizarse 2 estaciones base) y rechazar el registro
con “Location Area not allowed”

18. 18
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Infraestructura necesaria:
estación base 3G
Infraestructura HW necesaria
– Emisor / receptor de radio con ancho de
banda de al menos 5 MHz
– Tasa de muestreo >= 3,84 Msps
– Frecuencia y precisión de reloj adecuada
Infraestructura SW
– Módem SW 3G
– Emulación de las partes del protocolo que
nos interesan
Supongamos
(de momento)
que todo esto
existe

19. 19
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March.

20. 20
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
DESARROLLO DE UN MODEM
SW 3G
Para recepción de una señal en el downlink
.

21. 21
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Infraestructura HW
CAPTURA
GigE
UHD
UmTRX
https://code.google.com/p/umtrx/
.

22. 22
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Cómo es una señal 2G en plano IQ
CAPTURA
.

23. 23
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Cómo es una señal 3G en plano IQ
CAPTURA

24. 24
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Recepción en el downlink
La frecuencia de muestreo debe
ser un múltiplo de la tasa de
símbolos por segundo
En UMTS se emiten 3,84 Msps (1
símbolo representa 1 chip)
13 Msps  3,84 Msps
CAPTURA
RESAMPLING

25. 25
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Recepción en el downlink
CAPTURA
RESAMPLING
IDENTIFICACIÓN
DEL PSCH

26. 26
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Recepción en el downlink
CAPTURA
RESAMPLING
SINCRONIZACIÓN
DE TIMESLOT
IDENTIFICACIÓN
DEL PSCH

27. 27
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Recepción en el downlink
IDENTIFICACIÓN
DE SSC GROUP
CAPTURA
RESAMPLING
SINCRONIZACIÓN
DE TIMESLOT
IDENTIFICACIÓN
DEL PSCH
.

28. 28
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Recepción en el downlink
SINCRONIZACIÓN
DE FRAME
IDENTIFICACIÓN
DE SSC GROUP
CAPTURA
RESAMPLING
SINCRONIZACIÓN
DE TIMESLOT
IDENTIFICACIÓN
DEL PSCH
.

29. 29
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Recepción en el downlink (I)
IDENTIFICACIÓN
SCRAMBLING CODE
SINCRONIZACIÓN
DE FRAME
IDENTIFICACIÓN
DE SSC GROUP
CAPTURA
RESAMPLING
SINCRONIZACIÓN
DE TIMESLOT
IDENTIFICACIÓN
DEL PSCH
.

30. 30
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Recepción en el
downlink (II)
1
1
.

31. 31
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
DEMO
.

32. 32
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
90850023aa1909143219218438c0b48000aa
Master Information Block
10010000 10000101 00000000 00100011 10101010 00011001
00001001 00010100 00110010 00011001 00100001 10000100
00111000 11000000 10110100 10000000 00000000 10101010
214 01
MCC MNC
(España) (Vodafone)
.

33. 33
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Infraestructura necesaria:
estación base 3G
Infraestructura HW necesaria
– Emisor / receptor de radio con ancho de
banda de al menos 5 MHz
– Tasa de muestreo >= 3,84 Msps
– Frecuencia y precisión de reloj adecuada
Infraestructura SW
– Módem SW 3G
– Emulación de las partes del protocolo que
nos interesan

34. 34
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Conclusiones
Ataques posibles en 2G utilizando la técnica de estación base
falsa:
– IMSI Catching
– Geolocalización de dispositivos
– Denegación de servicio
– Interceptación de comunicaciones
En 3G existen dispositivos comerciales que cubren parte de
la funcionalidad anterior
Algunos investigadores “de renombre” dicen que en 3G no se
pueden realizar estos ataques…
… en esta charla os contamos que gran parte de lo anterior sí
puede hacerse…
… pero sobre todo queremos ¿desvelar? cómo.
3G
.
– Downgrade
selectivo a 2G

35. 35
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
PARA SABER MÁS…
.

36. 36
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
PREGUNTAS
.

37. 37
Rooted CON 2014 6-7-8 Marzo // 6-7-8 March
Atacando 3G
José Picó
jose.pico@layakk.com
David Pérez
david.perez@layakk.com
@layakk
www.layakk.com