5G技術將基于SIM卡的IoT設備置于更大的威脅之中

陸英

眨眼下載一部高清電影，是大家對5G網(wǎng)絡最普遍的認知，但這只是5G時代的冰山一角。作為下一代移動互聯(lián)網(wǎng)連接技術，5G將能夠提供每秒數(shù)千兆位（Gbps）的下行速度，平均下載速率預計約為1 Gbps/秒。

相較于前幾代網(wǎng)絡通信技術，5G技術的獨特優(yōu)勢無疑將在智能手機和其他廣泛使用的互聯(lián)網(wǎng)移動設備上表現(xiàn)得更為明顯。此外，它還極有可能讓應用廣泛的物聯(lián)網(wǎng)設備受益，因為它可以很好地提供物聯(lián)網(wǎng)所需的基礎設施，以承載和傳輸大量數(shù)據(jù)。

除此之外，5G的可擴展性對于連接到物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)十億設備的功能同樣至關重要，預計到2020年這一新興的電信技術在全球推出時，在線的物聯(lián)網(wǎng)設備將達到300億臺。此外，物聯(lián)網(wǎng)和5G處理的數(shù)據(jù)量預計將超過4G千倍以上，但是專家們發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)通信技術（如2G，甚至4G）中發(fā)現(xiàn)的許多安全機制，并不是為這種數(shù)據(jù)量而設計的。因此，5G技術在繼承并完善前幾代通信技術（2G、3G和4G）的同時，也繼承并放大了它們中的安全風險。

IoT設備中使用SIM卡

大多數(shù)用于無線連接的物聯(lián)網(wǎng)設備（如智能工廠設備、自動駕駛汽車、智能機器人和智能手表等）仍然依賴于手機中使用的相同安全和身份識別機制：客戶識別模塊（subscriber identity module），即SIM卡。

自1993年以來，SIM卡的安全標準就包含了一種可以遠程管理SIM卡數(shù)據(jù)及功能的技術———空中下載技術（Over-the-Air Technology，簡稱OTA）。它是通過無線電和SIM卡中用于管理的一種“不可見”的SMS消息來實現(xiàn)的。SMS是通過OTA發(fā)送的，而SMS中含有的命令可能會被攻擊者濫用。當這些命令通過5G發(fā)送時，技術的可擴展性增加了這種濫用的可能性。這在基于SIM的標準和應用（包括通用用戶識別模塊USIM，嵌入式用戶識別模塊eSIM和集成用戶識別模塊ISIM）的IoT設備上下文/環(huán)境中尤為明顯。

基于SIM卡的IoT設備的潛在威脅

這種通過OTA管理SIM卡的“不可見”SMS短信被稱為“SIM-OTA SMS”消息。該通信不需要IT連接，只需要無線連接到能夠發(fā)送SIM-OTA SMS消息的后端網(wǎng)絡或運營商。這些 SIM-OTA-SMS消息的功能非常強大，有修改或移除基于SIM卡的物聯(lián)網(wǎng)設備以及手機的功能，甚至可以導致SIM卡“變磚”或永久失效。如果物聯(lián)網(wǎng)設備的所有功能都是基于SIM的無線連接，就像手機一樣，那么這些設備也可能會“變磚”。

可能影響到基于SIM卡的物聯(lián)網(wǎng)設備的SIM-OTA SMS消息，主要包括以下這些基于標準的命令：

·TERMINATE CARD USAGE：不可逆轉地導致SIM、USIM、eSIM或ISIM卡“變磚”，執(zhí)行DOS攻擊；

·TERMINATE DF：不可逆轉地攔截SIM、USIM、eSIM或ISIM的特定文件Dedicated File（包含訪問條件和可分配內存），執(zhí)行DOS攻擊；

·TERMINATE EF：不可逆地攔截SIM、USIM、eSIM或ISIM的特定文件ElementaryFile（包含訪問條件和數(shù)據(jù)），執(zhí)行DOS攻擊；

·ACTIVATE FILE：激活文件以促使勒索軟件攻擊、國際收入共享欺詐（IRSF）、竊聽以及其他的惡意活動，執(zhí)行DOS攻擊；

·DEACTIVATE FILE：可逆地阻止文件以促使勒索軟件攻擊、IRSF以及其他惡意活動，執(zhí)行DOS攻擊；

·CREATE FILE：創(chuàng)建方便SIM和手機惡意軟件運行的文件；

·DELETE FILE：可以刪除特定的功能，允許惡意活動繼續(xù)運行，可能導致執(zhí)行DOS攻擊。

惡意的SIM-OTA SMS消息可以通過虛假基站、流氓基站（遭到黑客劫持的合法基站）、被黑的運營商和SMS網(wǎng)關，甚至是被黑的通信衛(wèi)星進行發(fā)送。由于通信無線電的地理范圍和5G的可擴展性都很強，可以想象使用這種攻擊向量的攻擊完全可以大規(guī)模地進行，并且會非常有效。

由于可以使用SIM-OTA SMS方法調用文件傳輸，因此還可以提示SIM相關的IoT設備下載包括惡意軟件在內的文件。從SIM-OTA SMS通信圖中可見，SMS短信中的命令可以指示惡意代碼執(zhí)行或指示代碼從遠程位置檢索并下載惡意軟件，而從設備中生成的出站SMS（outbound SMS）可以容納額外的惡意代碼或釣魚鏈接，或者可以構成SMS僵尸網(wǎng)絡的部分命令結構。

SIM-OTA SMS通信

SIM應用程序工具包本質上是一組有用的功能，但它也可能被濫用來損害SIM卡以及基于SIM卡的物聯(lián)網(wǎng)設備。其中一項功能就是SIM卡服務表，在該表中存儲了所有的SIM功能，包括SIM卡的語音通話和短信發(fā)送功能等。通過使用SIM-OTA SMS消息、執(zhí)行遠程代碼以及啟用其他額外服務，攻擊者可以使用一些新的惡意行為，包括構建物聯(lián)網(wǎng)欺詐僵尸網(wǎng)絡、針對運營商和運營商功能服務開展DDOS攻擊，甚至是針對關鍵物聯(lián)網(wǎng)基礎設施實施大規(guī)模的永久性破壞等。

抵御威脅的可行性安全措施

事實上，存在很多安全功能可以用來預防這些惡意活動，但大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設備并不支持它們。在運營商端的安全功能中，很多需要部署名為“設備識別寄存器（equipment identity register，簡稱EIR）”的SIM目錄管理平臺，然而，EIR目前在電信領域仍然并不常見。

另外一種可行的方法是使用名為“電信安全管理員”的5G平臺?？傊且环N可定制的軟件程序，負責接收來自物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能以及機器學習方面的信息，并根據(jù)這些信息進行大規(guī)模的高速自動化決策。這是一種較為新型的技術，主要負責管理軟件定義網(wǎng)絡和像5G這樣的編程網(wǎng)絡。

“安全管理員（security orchestrator）”包括IT和電信安全管理員，是自動化超大型網(wǎng)絡的一種手段。當以電信級性能和成熟度（即遠高于正常IT要求）運行時，TAO將可以解決各種電信安全問題。例如，它可以識別流氓或虛假基站，以及被黑的電信設備和衛(wèi)星，并阻止通過上述渠道發(fā)起的攻擊行為。但是，需要特別注意的是，該方法需要依賴于由人工智能和機器學習技術驅動的動態(tài)網(wǎng)絡路由和數(shù)據(jù)架構。