A security framework for mobile communication

Abstract

GSM ağlarındaki güvenlik açıkları, kötü niyetli kişilerin cep telefonları ile baz istasyonları arasında yapılan bütün iletişimi izlemesine sebep olmaktadır. Bu tezde mevcut güvenlik sorunlarının önüne geçmeyi hedefleyen bir güvenlik altyapısı önerilmektedir. Bu altyapının bir parçası olarak Eliptik Eğriler Diffie Hellman (ECDH) metoduyla bir güvenli anahtar değişimi protokolü geliştirilmiştir. Ayrıca çift özet zincirleri yardımıyla bir oturum boyunca kullanılan simetrik anahtarlar oluşturulur. Bunun sebebi aşırı güç tüketen ECDH operasyonlarının sıklıkla tekrarlanmaması ve oturum sırasında kullanılan anahtarlardan birinin ele geçirilmesi durumunda, önceki ve sonraki anahtarların ele geçirilen anahtar yardımıyla üretilememesidir. Söz konusu protokol ses iletişiminde ve kısa mesaj iletişiminde kullanılmak üzere geliştirilmiştir. Bir uygulama örneği olarak geliştirilen protokol Android işletim sistemi üzerinde gerçeklenmiştir. Tezde aynı zaman uygulamanın değişik donanım gücündeki mobil cihazlarla performans ölçümleri de yer almaktadır. Ses iletişimi için ek olarak mobil şebekenin veri bağlantı hızı şehrin değişik yerlerinde ölçülmüştür.Anahtar Kelimeler: Güvenli Anahtar Değişimi, GSM Güvenliği, Mobil Güvenlik Altyapısı, Mobil İletişim Güvenliği

The security vulnerabilities in current GSM networks allow eavesdroppers to monitor entire communication between the mobile device and the base station over the air. In this thesis, a security framework for mobile communication is proposed. Within this framework, we develop a secure key exchange protocol using Elliptic Curve Diffie Hellman (ECDH). We further employ double hash chains for session key generation in order not to repeat resource-hungry ECDH operations too often and in order to provide forward and backward secrecy. We adopt this key exchange and generation protocol to short message service (SMS) and voice communication in mobile environment. As a proof of concept, we also implement our framework on Android platform. Moreover, we analyzed the performance of our framework using different mobile equipments. For the voice communication protocol, we also measure the data network performance for various places in the city.Keywords: Secure Key Exchange, GSM Security, Mobile Security Framework, Mobile Communication Security