4G网络漏洞是如何实现攻击的？
【编者按】针对美国4G网络漏洞事件，雷锋网邀请了360无线电&硬件实验室成员Alin进行深度分析。在本文中，Alin将会对此次出现漏洞的VoLTE网络技术进行解读，4G网络漏洞的背后，到底都有什么技术门道？
最近，CERT(美国计算机安全应急响应组)发布了一个重大消息：美国两大无线运营商 Verizon 和 AT&T 存在严重的网络漏洞，会导致用户遭受点对点的攻击。所有安卓版本的设备不幸全部中枪，包括最新版本的Android6.0(棉花糖)。
目前在美国出现漏洞的是VoLTE网络技术，关于漏洞产生的原因，可引用雷锋网资深安全领域风趣兼具内涵的记者方枪枪所言：
在全球网络通讯向LTE技术演技的过程中，技术的迭代产生了在上一代网络中没有出现过的新攻击方式。
在今年10月，美国丹佛市举办的ACM CCS 2015会议上，来自韩国科学技术院(KAIST)的研究者们发表了他们在VoLTE安全方面的一些研究成果。
什么是VoLTE？
VoLTE是Voice over LTE的缩写，意思是在LTE网络(也就是我们常说的4G网络)上“打电话”。目前全世界大部分的，已经开通了4G网络的移动运营商，都还没有支持VoLTE业务。
根据论文中的数据，到2015年4月，有7个国家的16个运营商支持VoLTE，还有47个国家的90个运营商正在准备部署VoLTE。另外，目前支持VoLTE的终端也比较少。这篇论文总共测试了2个美国运营商和3个韩国运营商。
介绍这个背景的目的是想说明：第一，目前VoLTE还是个新生事物，不成熟，容易暴露问题；第二，因为很多运营商不支持，所以影响面不大。
对中国有影响吗？
香港地区支持。中国大陆地区现在还不支持VoLTE，目前语音通话是使用3G和2G网络。
漏洞利用会危害谁的利益？
对于运营商来说，可以发起的攻击是：
1)绕过运营商的计费系统，免费通话或者免费上网；
2)拒绝服务攻击，使运营商的SIP服务器瘫痪。
对用户的危害是：
1)可以伪造主叫号码，拨打欺诈电话；
2)可以恶意产生巨额话单。
漏洞究竟是如何实现攻击的？
这里解读一下具体的攻击方法。这个研究团队在VoLTE这个攻击面上上做了很多的研究工作，发现的漏洞也很多。
首先说明一下，这个研究的前提是：
1、 攻击者没有接触到运营商核心网。
2、攻击者对自己的手机有完全的控制权，也就是有root权限。
因为安卓系统的开放性，所以利用安卓系统进行实验是比较方便的。请注意，手机在这里主要是一个攻击工具，因为漏洞主要存在于运营商的VoLTE系统中。
绕过计费系统
因为VoLTE本质上是一个SIP通话的过程。
SIP是基于IP数据传输的。运营商对VoLTE的计费，沿袭了传统的语音通话按时间长短计费的原则，按照SIP通话的时间长度来计费。而且仅当被叫方发出“接听”这个消息之后，才开始计费。但是，在SIP session建立之前，主叫和被叫双方就已经建立的IP连接(因为SIP是在IP层之上的嘛)。所以攻击者可以让这个SIP session始终不能成功建立，但是IP连接却可以保持，攻击者可以利用这个IP连接免费传输数据。
更糟糕的是，研究者们发现，有些运营商的系统中，两个互相知道IP地址的终端，可以通过P-GW直接传递SIP消息，而不需要经过计费系统所在的IMS。这就使得两个手机可以免费享用这个连接，只要把自己所有的数据包装成SIP的数据包就可以了。
拒绝服务攻击
因为在安卓系统上，可以深度控制SIP客户端，所以可以发送大量的SIP请求，使SIP server瘫痪。根据论文中做过的测试，5个运营商中只有一个运营商对SIP session的数量做了限制。
鉴权不严格
SIP客户端可以任意修改SIP消息的端口，内容等等，当然也可以修改主叫号码。5个运营商中有2个，可以修改主叫号码。类似的问题在普通的VoIP应用中也存在。目前有大量的网络电话服务商，这些IP电话应用程序被破解之后，就可以用于伪造主叫号码，可以以10086或者110这样的身份打出电话，之前已经有很多此类案例。
隐秘地拨打电话
以上是以安卓手机为攻击工具，对运营商系统进行的攻击。有一些情况下，安卓手机用户会变成受害者。例如，手机被攻击者植入了恶意软件。攻击者可以通过恶意软件，经过手机的SIP接口拨打电话，产生巨额话单。
而且这个通话界面可以被完全隐藏，所以它也可以被利用来做窃听。这个例子暴露出来的问题是安卓对VoLTE的权限没有处理好。
VoLTE是一个IP数据连接，在安卓系统中被当做普通的Internet Access的权限处理，所以拨打电话这个请求就可以瞒天过海了。
以上就是对该漏洞的简单解读。论文中所发现的问题，值得目前所有的“已经”或“将要”部署VoLTE的运营商们重视。运营商可以通过升级P-GW和SIP server来修复这些漏洞。我想移动运营商们也许可以多多借鉴那些老牌的VoIP服务商的经验，例如Skype，他们一定经历过很多类似的攻击问题。
在11月份即将在韩国召开的POC 2015会议上，漏洞发现者也将就这个议题发表演讲。今年UnicornTeam也有议题入选，届时可以与韩国的研究者们当面交流这个问题的细节。
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