Le document traite de la sécurité du GSM, en se concentrant sur l'historique du réseau mobile et les mécanismes d'authentification et de confidentialité. Il analyse les algorithmes de chiffrement A5/1 et A5/3, ainsi que les attaques qui ont été menées contre eux, tout en proposant des solutions pour améliorer la sécurité. La recherche a été réalisée sous la direction du professeur A. Asimi lors des journées scientifiques sur la sécurité des systèmes informatiques.

1. La Sécurité du GSM
Préparé par
NOUAR Chokri
Sous la direction du
Pr : A.ASIMI
Des journées Scientifiques « la sécurité des
systèmes informatiques »
Le 27 Mars 2013
Université Mohamed V
S
Master Mathématiques et Statistiques
Faculté des sciences Option : Sécurité et Cryptographie
Rabat - Agdal Informatique

2. Plan
S Le Réseau Mobile
S La Sécurité du GSM
S Attaques
S Proposition des Solutions

3. Le Réseau Mobile
S Historique
S 1973 le première appel téléphonique a été réalisé: AMPS,
TACS, ETACS.
S 1991 la naissance de 2G: GSM, GPRS, EDGE.
S 2000 la naissance de 3G: UMTS, HSDPA / HSUPA, LTE

4. Le Réseau GSM
S Au Maroc
Une enquête a été réalisée
de Janvier à Mars 2012 par
l’ANRT (Agence nationale
de réglementation des
télécommunications) sur
l'utilisation
de 3G au Maroc

5. La Sécurité du GSM
S L’Authentification
S Authentifier chaque abonné avant de lui autoriser l’accès à
un service,
S La Confidentialité
S Chiffrement et déchiffrement des données de chaque
abonné, l’échange confidentielle des données

6. La Sécurité du GSM
S L’Authentification
- IMSI, Ki
- IMSI, Ki 128bits - A3, A8
- A3, A8
RAND 128bits
Ki RAND
Ki RAND
A3
A3
SRES
SRES-1 32bits = ou ≠
SRES-1 32bits SRES-1
La carte SIM L’Opérateur
(Client) (Serveur)

7. La Sécurité du GSM
S La Confidentialité
- IMEI
- IMSI, Ki
- A3, A8 N° de Frame 22bits
Ki RAND A5
Kc 64bits
⊕ Donnée chiffré
A8
Fram
Kc 64bits e
Téléphone Portable
La carte SIM
(MS)

8. La Sécurité du GSM
S Famille de A5
S A5/0 c’est l’identité « ne chiffre rien »
S A5/1 est un algorithme par flux « fort »
S A5/2 est un algorithme par flux « faible »
S A5/3 est un algorithme par bloc

9. La Sécurité du GSM
S Description de A5/1
S initialisation
S 1. Soit R1=R2=R3=0.
S 2. Pour i=0 à 63
S R1[0] ← R1[0] ⊕ Kc [i];
R2[0] ← R2[0] ⊕ Kc [i];
R3[0] ← R3[0] ⊕ Kc [i];
S Décalage des registres
S 3. Pour i=0 à 21
S R1[0]←F[i]⊕A[i];
R2[0]←F[i]⊕A[i];
R3[0]←F[i]⊕A[i];

10. La Sécurité du GSM
S Description de A5/1
S Génération des suites
S 4. Pour i=0 à 99
S R1[i] ← f[i];
R2[i] ← f[i];
R3[i] ← f[i];
S 3. Pour i=0 à 227
S Maj (8,10,10)
S R1[i]←A[i]; Si R1[8] = Maj;
R2[i]←A[i]; Si R2[10] = Maj;
R3[i]←A[i]; Si R3[10] = Maj;

11. La Sécurité du GSM
S Description de A5/3
KLi,1, KLi2, KOi,1, KOi,2, KOi,3, KIi,1, KIi,2, KIi,3

12. La Sécurité du GSM
S La régénération des sous clés de A5/3
S K = K1∥K2∥K3∥K4∥K5∥K6∥K7∥K8
S C = 0123∥4567∥89AB∥CDEF∥FDEC∥BA98∥7654∥3210
S K’i = Ki ⊕ Ci

13. La Sécurité du GSM
S La fonction FL
S KLi,1 = RotG(Ki,1);
S KLi,2 = K’i;

14. La Sécurité du GSM
S La fonction FO
S KOi,1 = RotG(Ki+1,5);
S KOi,2 = RotG(Ki+5,8);
S KOi,3 = RotG(Ki+6,13);
S KIi,1 = K’i+4;
S KIi,2 = K’i+3;
S KIi,3 = K’i+7;

15. La Sécurité du GSM
S La fonction FI
S Les boîtes de substitution (S-boxes)
S7 et S9
S KIi,j,1 = 7bits de Ki,j;
S KIi,j,2 = 9bits de Ki,j;

16. Des Attaques
S En 1997, La première attaque sur A5/1 de Golic
S En 2000, Alex Biryukov, Adi Shamir et David Wagner
montrent que A5/1 peut être cryptanalysé en temps réel
S En 2000 Eli Biham et Orr Dunkelman avec l’obligation de
posséder 220 bits de données en clair,

17. Des Attaques
S En 2003, Ekdahl et Johannson présentent une attaque
sur l'initialisation de A5/1 avec l’obligation de posséder
5min en clair
S En 2004, Maximov et son équipe améliorent cette
dernière avec 1 minute
S En 2010 la technique de Krasten Nohl permettrait
d'écouter facilement les conversations cryptées en A5/1

18. Des Solutions
S Changement
S Changement de l’algorithme A5/1 par A5/3
S Modification
S L’amélioration de l’algorithme A5/1 par la modification
S Conception
S Conception de nouveau algorithme implémenté sur les
Smartphone

19. Des Solutions
S Comparaison A5/1 VS A5/3
S Chiffrement symétrique Chiffrement symètrique
S Chiffrement a flux chiffrement par bloc
S Clé de 86bits Clé de taille 128bits
S Basée sur LFSR Basée sur Feistel

20. Fin
Merci de votre attention