Безопасность 4G: захватываем USB-модем и SIM-карту с помощью SMS

Телеком-операторы активно рекламируют быструю и дешевую 4G-связь. Но насколько она защищена, знают немногие. Экспертам Positive Technologies в процессе исследования безопасности 4G-коммуникаций удалось найти уязвимости в USB-модемах, позволяющие взять под контроль компьютер, к которому подключён модем, а также аккаунт абонента на портале мобильного оператора. Кроме того, атаки на SIM-карту с помощью бинарных SMS позволяют перехватить и расшифровать трафик абонента, либо просто заблокировать заданную «симку».

Доклады по результатам исследования были представлены в ноябре на конференции  конференции PacSec в Москве (Кирилл Нестеров, Алексей Осипов, Тимур Юнусов) и конференции PacSec в Токио (Сергей Гордейчик, Александр Зайцев). В этой публикации мы резюмируем основные идеи исследования, в котором также участвовали Дмитрий Скляров, Глеб Грицай, Дмитрий Курбатов, Сергей Пузанков и Павел Новиков.

Несколько слов о целях данной работы. Дело касается не только безопасности модных смартфонов, с помощью которых мы читаем свои френдленты в социальных сетях. Цифровая мобильная связь стандарта GSM используется сейчас во многих критических инфраструктурах, включая промышленные системы управления (SCADA). Другой пример из повседневной жизни, с которым никому не хотелось бы встретиться – это кража денег с банковских счетов. Между тем, многие наверняка видели такие маленькие антенны у банкоматов – здесь тоже GSM: 

Современный модем для беспроводной связи — это компьютер, на который установлена известная операционная система (обычно Linux или Android) и ряд специальных приложений с достаточно широким и возможностями. В этом программном обеспечении и протоколах передачи данных есть уязвимости, которые уже эксплуатировались в последние годы — например, чтобы разлочить модем и отвязать от оператора. Одним из средств защиты от таких взломов стал перенос многих сервисов на Веб — однако это дало лишь новые возможности для атак.

Для нашего исследования мы взяли шесть различных линеек USB-модемов с 30 различными прошивками. Забегая вперёд — не удалось взломать только три прошивки.

Что удалось сделать с остальными? Для начала идентифицируем «железку». В этом нам помогают документация и поисковые системы. В некоторых случаях Google помогает даже больше – можно сразу найти пароль для telnet-доступа:

Однако для внешних коммуникаций нам нужен не telnet, а http. Подключаем модем к компьютеру и изучаем его, как отдельный сетевой узел с веб-приложениями. Находим возможность атаки через браузер (CSRF, XSS, RCE). Таким способом заставляем модем рассказать о себе разные полезные данные:

Помимо раскрытия данных, на атакованном модеме можно: 

• Поменять настойки DNS (что позволяет перехватывать трафик);
• Поменять настройки SMS-центра (перехват SMS или манипулирование ими);
• Сменить пароль на портале самообслуживания через SMS (что позволяет увести деньги со счета, подписавшись на сторонний сервис);
• Заблокировать модем путём набора неверных PIN- и PUK-кодов;
• Удаленно «обновить» прошивку модема.

Можно развить атаку и дальше — добраться до компьютера, к которому подключён USB-модем. Один из вариантов такой атаки: на захваченный модем устанавливается драйвер USB-клавиатуры, после чего компьютер воспринимает модем как устройство ввода. С этой «мнимой клавиатуры» на компьютер передаётся команда перезагрузки с внешнего диска, роль которого играет всё тот же модем. Таким образом на «материнский» компьютер можно установить bootkit, позволяющий дистанционно управлять компьютером. Как это работает, можно посмотреть на видео:

Лучшее, что может сделать пользователь для защиты от подобных атак — не засовывать что попало в свои USB-порты. Понимая при этом, что к выражению «что попало» относятся даже USB-модемы, которые снаружи кажутся всего лишь маленьким и безобидным устройством связи. 

Вторая часть нашего исследования касалась SIM-карт. Тот факт, что сама «симка» тоже является компьютером со своей ОС, файловой системой и многофункциональными приложениями, уже демонстрировали многие другие исследователи. Так, в мае этого года на конференции Positive Hack Days специалист по шифрованию Карстен Ноэль  показал, что приложения «симок» (TARS) защищены по-разному. Некоторые можно взломать путём подбора DES-ключей, а некоторые отвечают на внешние команды вообще безо всякой защиты — и рассказывают о себе много лишнего.

Для подбора ключей в нашем исследовании использовался набор программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), которые вошли в моду пару лет назад для майнинга цифровой валюты Bitcoin, а после падения популярности этого развлечения сильно подешевели. Наша плата из восьми модулей *ZTEX 1.15y за 2 тыс. евро считает со скоростью 245.760 Mcrypt/sec, что позволяет подобрать ключ DES за 3 дня.

После этого мы можем посылать команды известным TAR'ам и управлять ими. В частности, менеджер карты Card manager позволяет нам загрузить на «симку» своё java-приложение. 

Другой интересный TAR — это файловая система File system, где хранятся TMSI (идентификатор телефона в мобильной сети) и Kc (ключ шифрования трафика). Доступ к ним позволяет нам с помощью бинарного SMS:

• Расшифровать трафик абонента без подбора ключей;
• Подменить абонента (получать его звонки и SMS);
• Следить за перемещениями абонента;
• При наличии PIN-кода, защищающего файловую систему, можно заблокировать абонента (три неверных PIN-кода и 10 неверных PUK-кодов, после чего карта блокируется).

В заключение — простая статистика. В данном исследовании использовалось более ста SIM-карт различных операторов. Описанным уязвимостям подвержены 20% из них, то есть каждая пятая «симка». 

При этом едва ли можно дать какие-то советы по защите для конечных пользователей: атаки происходят на довольно низком техническом уровне, поэтому решать вопросы безопасности здесь должны производители SIM-карт и операторы. Западная IT-пресса, кстати, уже описывает данное исследование в новостях как  «возможность взлома миллионов SIM-карт и USB-модемов». 

Купить надежный и качественный USB-модем для подключения к сети Интернет можно в магазине Ruba Technology. Наши специалисты помогут выбрать оптимальный продукт, отвечающий поставленным требованиям, а также подскажут параметры настройки, чтобы доступ в глобальную сеть был не только быстрым, но и максимально безопасным.