[논문 리뷰] Easy 4G/LTE IMSI Catchers for Non-Programmers

Stig F. Mjølsnes, Ruxandra F. Olimid|arXiv (Cornell University)|2017. 02. 15.

Security in Wireless Sensor Networks참고 문헌 6인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 오픈소스 소프트웨어를 그대로 사용하고 표준 하드웨어를 활용함으로써 프로그래밍 기술이 없이도 4G/LTE IMSI 캐처를 구축하고 운영할 수 있음을 보여준다. 저자들은 정상적인 네트워크를 모방하는 위조된 eNodeB를 배치하여 IMSI를 캡처하고 DoS 공격을 유도함으로써, 이러한 공격이 전문가가 아니더라도 수행 가능하며 LTE 개인정보 보호 및 가용성에 심각한 위협이 될 수 있음을 입증한다.

ABSTRACT

IMSI Catchers are tracking devices that break the privacy of the subscribers of mobile access networks, with disruptive effects to both the communication services and the trust and credibility of mobile network operators. Recently, we verified that IMSI Catcher attacks are really practical for the state-of-the-art 4G/LTE mobile systems too. Our IMSI Catcher device acquires subscription identities (IMSIs) within an area or location within a few seconds of operation and then denies access of subscribers to the commercial network. Moreover, we demonstrate that these attack devices can be easily built and operated using readily available tools and equipment, and without any programming. We describe our experiments and procedures that are based on commercially available hardware and unmodified open source software.

연구 동기 및 목표

• 프로그래밍 능력이 없이도 표준적으로 구할 수 있는 장비만을 사용하여 4G/LTE IMSI 캐처를 구축할 수 있음을 입증하는 것.
• 수정되지 않은 오픈소스 소프트웨어를 사용해 현대의 LTE 네트워크에서 IMSI 수확 및 DoS 공격이 가능한지 검증하는 것.
• 2G/3G보다 강력한 암호화 메커니즘을 갖추고 있음에도 불구하고 LTE가 활성 개인정보 침해 공격에 취약함을 부각하는 것.
• 모바일 네트워크 운영자들에게 IMSI 캐처의 실제 위험성과 향상된 보안 프로토콜의 필요성을 인식시키는 것.

제안 방법

• 연구진은 수정되지 않은 형태의 Open Air Interface(OAI) 소프트웨어를 사용해 위조된 eNodeB를 배치하였다. 이는 코드 수준의 변경을 피하기 위함이었다.
• 위조 기지국은 정상적인 이동통신 네트워크의 MCC와 MNC를 설정하여 홈국가망(HPLMN)을 위장하도록 구성되었다.
• 기기 전원 켜짐 또는 네트워크 재접속 시도 시 UE 식별 요청을 유도함으로써 IMSI를 캡처하였다.
• 특정 원인 값이 포함된 ATTACH_REJECT 메시지를 보내어 DoS를 유도하였으며, 이로 인해 UE가 정상 네트워크에 연결되지 못하게 하였다.
• 비활성 및 활성 로밍 USIM 카드를 사용해 다양한 네트워크 조건에서 IMSI 캡처를 테스트하기 위해 실험을 수행하였다.
• 이 설정에는 프로그래밍이 전혀 필요 없었으며, 단순한 컴퓨터 기초 기술만으로도 공격이 비전문가에게도 가능함을 입증하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 4G/LTE IMSI 캐처는 프로그래밍 지식 없이도 제작 및 운영이 가능한가?
• RQ2 상용 표준 하드웨어와 수정되지 않은 오픈소스 소프트웨어만으로도 LTE UE로부터 IMSI를 캡처할 수 있는가?
• RQ3 위조된 eNodeB가 UE 접속 시도를 거부함으로써 DoS를 어느 정도 유도할 수 있는가?
• RQ4 특히 UE가 외국 네트워크에서 전원을 켤 경우, IMSI 캐처의 효과는 어느 정도인가?
• RQ5 이러한 공격이 LTE 네트워크의 개인정보 보호 및 운영자 신뢰에 미치는 실질적 영향은 무엇인가?

주요 결과

• 연구진은 수정되지 않은 OAI 소프트웨어와 표준 하드웨어만을 사용해 LTE UE의 IMSI를 수초 내로 성공적으로 캡처하였다.
• 정확한 MCC와 MNC로 설정된 단일 위조 eNodeB는 전원 켜짐 시 비활성 로밍 모드의 USIM에서 IMSI를 캡처할 수 있었다.
• 활성 로밍 USIM의 경우, UE가 전원을 켜고 홈국가망에 재접속을 시도할 때조차도 IMSI가 캡처되었으며, 이는 이전에 로밍 상태에서 접속한 바가 있어도 동일하게 적용되었다.
• 특정 원인 값이 포함된 ATTACH_REJECT 메시지를 수신한 후 DoS 공격이 자동으로 발생하였으며, 재부팅 전까지 네트워크 접근이 차단되었다.
• 위조된 eNodeB가 활성 상태에 있는 동안 공격이 지속적으로 효과를 발휘함으로써 지속적인 서비스 거부 능력을 입증하였다.
• 전체 설정 과정에서 소스 코드 수정이 전혀 필요 없었으며, 이는 비프로그래머가 기초 컴퓨터 기술만으로도 이러한 공격을 구현할 수 있음을 입증한다.