打造一款伪基站防御利器

虽然目前国内伪基站相比于前几年来说已经少了很多,但还是有少量流动的,或者一些边境区域会受到影响。以往的打击伪基站手段都是采用大数据分析,发现后出警抓捕。但对于流动的,或者跨境的,就比较难办了。 基于这种现状,我们2017年开始跟某地运营商开始研发出有防御伪基站功能的设备。即设备所在范围内,出现伪基站后,设备对伪基站展开攻击,令伪基站失效。

思路:

要实现跟伪基站的空中对抗,早期的实验条件,当然少不了我们的C118和OsmocomBB,C118和OsmocomBB就不多说了。

第一阶段,尝试短时间内发送大量RACH请求去消耗伪基站资源。

首先搭建实验环境,通过BladeRF搭建了一个YateBTS。

YateBTS搭建起来后,把2台手机设置到2G模式下,接入YateBTS,成功的拨通了两台手机后,实验基站即搭建成功。接下来就是利用OsmocomBB,修改它的代码,发起RACH dos攻击。

要观测RACH的效果,少不了Wireshark这个工具。从Wireshark抓包的结果上来看,C118跑起修改过的OsmocomBB后,信令里已经出现了大量IMM REJ,这个时候可以说,YateBTS已经拒绝服务了。

这个时候,其他手机虽然还能检测出YateBTS信号,但已经无法完成位置更新。也就是说,如果这个是一个伪基站,它在我们的RACH攻击下,已经彻底失去吸入用户的能力。

第一阶段,实验环境测试我们已经觉得达到了效果,于是打算找运营商测试。在运营商配合下,找了个实验小区,对该小区频点进行RACH测试,每秒约发起15个RACH请求,发现很快运营商的基站就出现IMM REJECT了,这个结果,我们已经对该方案的可行性已经觉得OK。当天测试了十几分钟后,发现小区关闭了,后来沟通发现,原来监控人员发现小区指标异常,所以关站了。

当时还没有伪基站的设备,在运营商配合下,联系了当地的执法部门,把以前缴获的伪基站设备进行实际测试。 当时也是第一次看到了真正的伪基站设备,一台笔记本和一套射频设备。

原来的套路,开启伪基站后,大家的手机关闭4G,手机马上收到了伪基站发来的短信。这个时候,在伪基站上再新建了一条测试短信,开始对伪基站进行RACH攻击,大家再关闭4G。大伙还是挺激动的,因为第一次真正的测试,但当大家手机陆续响起短信声音,就知道情况不妙了。

果然,大家还是收到了伪基站的短信。 通过测试程序,C118还是快速发起RACH,但伪基站跟之前测试的不一样,发现并没有IMM REJ的消息,全是ASS的,也就是说,跟之前的测试很不一样。就这样折腾了一个下午,发现这个方法,并不能让伪基站停止工作,问题不知道出现在哪。

没办法,只能继续寻找测试环境。后来在强大的闲鱼上,买到了一块SSRP,和一套程序,回到实验环境继续测试。

东西大概就这样。我一直以为用这些的都是搞伪基站的,后来才发现,人家不是用来做伪基站发短信,而是用来做个伪基站,去检测车里面是否有GPS。我在想,目前还有那么多2G物联网设备,协议可能都没加密,用这种部署个伪基站把物联网设备吸入后抓包会怎样?

硬件和软件都找到后,再进行测试。伪基站程序,都是一套OpenBTS,加一个网页控制端。发现黑产还是存在黑吃黑的情况,就是同一套底层程序,界面换一下,说支持4G,说多线程,好多选项其实只有界面,没有实际用途,就是骗人的。还有就是发送数量,实际发送1条,会随机显示发送了十几条(意思是我这套设备牛啊….)。早期这些发送数量被量刑的,不知道算不算冤了。

开始RACH测试后,通过OpenBTS的控制台,可以看到,SDCCH信道的容量在60,然后当前攻击状态下,用了51条信道。 想当然的我打算增加多几台C118来加大1秒内发送RACH数量,但结果,测试手机还是会收到伪基站的短信。思路一下陷入僵局。

大概有1个月的时间没有进展,为了回家晚上也能做测试,SSRP在办公室,晚上就用2台C118做实验环境。其中一台跑OpenBTS当小基站,另外一台当客户端。

当时的思路怀疑,是否PC上跑性能有瓶颈,毕竟usb转串口的速率不高,GSM对时间精度又比较敏感,所以,就打算把攻击代码,从PC上直接移植到layer1的固件里,这样省去了PC上的时间。

正是这样不断的调试,一天凌晨,改了很多次的固件测试失败后,最后一次测试打算上床睡觉。这次测试,发现手机跑起来后,另一端的OpenBTS崩溃了!再同样的测试了几次,几次OpenBTS都是崩溃。这次激动得当晚都睡不着觉。像跟做iOS逆向一样,有时成功就是差最后一点的坚持,技术是基础,不断尝试,当然还要靠点运气。

第二天赶紧跑回办公室,拿伪基站的设备进行测试,发现原本发送中的任务,被攻击了一次后,任务被暂停了!!ps看了一下,OpenBTS的PID不一样了,证明进程被重启过!!这下跟哥伦布发现新大陆一样兴奋。漏洞的细节就不方便公布了。

总的来说,是触发了OpenBTS的某个漏洞导致进程崩溃重启,OpenBTS还是有很多漏洞的。伪基站的OpenBTS重启过程中,大约会有5秒时间信号是消失状态的,如果信号出现,马上又对伪基站进行攻击,伪基站就会是不停的重启状态。这样不稳定的信号,达不到正常用户小区重选的阀值,就不会落入伪基站中。

第二阶段

得到了伪基站的漏洞后,第二阶段就是怎样设计硬件,能够方便部署。 C118+笔记本的方式很难做成产品模样。OsmocomBB不就是一个linux下的软件么,移植到树莓派上!

于是,陆续有了以下的“产品”原型:

  

树莓派体积还是大了点,又陆续找到了一款合适的ARM板,自己用三极管和GPIO设计了个电源开关,画了个PCB,硬件0.1版本出来了。

2017年底,硬件0.1版本实地测试,运营商安排测试人员,用专门的伪基站侦测仪器现场测试。该地市发现的伪基站信号,用伪基站侦测仪能不断收取到伪基站短信。启动攻击设备后,伪基站侦测仪检测到的伪基站信号时有时无,与预期一致。被攻击过一次的伪基站,即使停止攻击,也不会收到伪基站短信。

经过实测后,硬件能够很好工作,剩下就是怎样把硬件不断改进的过程,上图就是1.0版本的硬件(加入了4G模块,回传工作状态)和基站检测仪原型,检测伪基站方向。

PS:

OsmocomBB可玩性其实还有很多,除了基础的sample里的几个,还可以用来单手机多待当多路短信猫使用。或者把SIM卡通过网络鉴权,可以机卡分离异地登录等。

如果你对产品或OsmocomBB感兴趣,可以加我微信进行探讨。

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中国超雪团队
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