GSM-Daten
Aufgrund der Komplexität von GSM müssen zunächst einige
grundlegende Begriffe erläutert werden, die zum besseren Verständnis der
nachfolgenden Kapitel dienen:
Versorgungsgebiete
| Location Area: Aufenthaltsbereich einer Mobilstation. Er besteht aus dem
Versorgungsbereich einer oder mehrerer Basisstationen und wird in dasl Visitor
Location Register eingetragen. Bleibt der Teilnehmer innerhalb des Bereichs,
ist kein Location Update erforderlich. |
| Home Location Area: Der Zuständigkeitsbereich eines Home Location
Registers. Das ist normalerweise das öffentliche Netz als Ganzes. Mit
steigenden Teilnehmerzahlen können jedoch pro Vermittlungsstelle mehrere Home Location Register geführt werden. |
| GSM-Service Area: In diesem Bereich ist der mobile Teilnehmer erreichbar,
ohne dass der aktuelle Aufenthaltsort bekannt sein muss. Es findet ein Zusammenschluss
von GSM-Netzen mit Ländern statt, wo ein Roaming-Abkommen
besteht. |
International Mobile Subscriber Identity (IMSI)
Jeder Mobilfunk-Teilnehmer ist durch eine europaweit
eindeutige Mobilfunk-Kennung, der sogenannten IMSI (International Mobile
Subscriber Identity) identifizierbar. Die Nummer ist dem Teilnehmer nicht
bekannt und setzt sich folgendermaßen zusammen:
| TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity): Diese temporäre
Mobilteilnehmerkennung dient insbesondere dem Datenschutz und schließt eine
Teilnehmeridentifizierung von Unbefugten aus. Die von einem
Mobilfunkteilnehmer vorgenommenen Transaktionen bleiben somit anonym. |
| LAI (Location Area Identifier): Wird von der Basisstation zur
Gebietskennung benutzt. Sie entsteht aus der Landes-, Netz- und
Gebietskennzahl: |
| MCC (Mobile Country Code): Die Landes-Kennzahl für Deutschland ist 262. |
| MNC (Mobile Network Code): Die Netz-Kennzahl dient zur Identifizierung des
Netzes, z.B. D1 = 01, D2 = 02 und E-Plus = 03. |
| LAC (Location Area Code): Die Gebiets-Kennzahl gibt den genauen
Aufenthaltsbereich innerhalb des Zuständigkeitsbereichs einer
Vermittlungsstelle an. |
1 SIM-Karte
Das SIM (Subscriber Identity Module) ist eine spezielle Chipkarte (Smard
Card), die die zur Teilnehmer-Identifizierung notwendigen Daten speichert. Das
hat den Vorteil, dass ein Benutzer mehrere Endgeräte verwenden kann, z.B. Handy
und Autotelefon. Ebenso läßt sich Endgerät von mehreren Benutzern benutzen.
Auf der SIM-Karte sind sowohl permanente Daten und Sicherheits-Verfahren als
auch temporäre Daten gespeichert:
Permanente Daten
| PIN (Personal Identification Number) |
| IMSI (International Mobile Subscriber Identity) |
| Ki (teilnehmerspezifischer, symmetrischer Schlüssel) |
| A3-Algorithmus (für das Authentikations- Verfahren) |
| A8-Algorithmus (zur Generierung des Schlüssels Kc). Dieser Schlüssel
wird bei der Verschlüsselung der Nutzdaten gebraucht. |
Temporäre Daten
| TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) .LAI (Location Area Identifier) |
| Kc (Chiffrier-Schlüssel) |
| CKSN (Ciphering Key Sequence Number) |
Aufbau
Die SIM-Karte ist ein Mikrocontroller mit RAM, ROM und NVM
(Non Volatile Memory). Die Schnittstelle der Karte hat eine effektive
Übertragungsgeschwindigkeit von 3,2 kbps je Richtung. Das ROM enthält die
nicht kopierbaren Sicherheitsverfahren A3 und A8. Das RAM dient zur
Schlüsselberechnung. Das NVM beinhaltet folgende Daten:
| IMSI, TMSI, LAI und PIN, |
| Teilnehmerauthentikations-Schlüssel Ki |
| -persönliches Rufnummern-Verzeichnis, |
| empfangene SMS-Nachrichten usw. |
Parameter |
ROM |
RAM |
NVM |
max. Speichergröße |
16 kByte |
256 Bytes |
8 kByte |
typische Speichergröße |
4- 6 kByte |
126-160 Bytes |
2-3 kByte |
Tabelle 15: Speicher des SIM
2 Home Location Register (HLR)
Zu den Bestandteilen eines GSM-Netzes gehören mehrere
Datenbanken. Das Home Location Register (HLR) ist die zentrale Datenbank im Netz
und übernimmt die administrativen Funktionen. Jeder Verbindungsaufbau wird
über das HLR abgewickelt. Die Datenbank beinhaltet sowohl semipermanente als
auch temporäre Daten:
Semipermanente Daten
| MSISDN (Mobile Subscriber International ISDN Number): Hierbei handelt es
sich um eine weltweit eindeutige 15-stellige Rufnummer, die sich
folgendermaßen zusammensetzt: |
| CC (Country Code): Die Landes-Kennzahl für Deutschland ist 49. |
| NDC (National Destination Code): Die Kennzahl für das gebuchte Netz im
Land, z.B. die 171 für das D1-Netz oder die 172 für das D2-Netz. |
| Die Nummer des HLR und die Teilnehmer-Erkennung. |
| IMSI (International Mobile Subscriber Identity): s.o. |
| Gebuchtes Dienstprofil: Welche Dienste mit welchen Restriktionen z.B.
Beschränkungen beim Roaming. Hier ist vermerkt, ob eine Anrufweiterleitung
erfolgen soll. |
| Gebühren-Daten: Die zur Gebühren-Abrechnung notwendigen Daten, wie z.B.
Name des Teilnehmers bzw. der Firma, Anschrift, Zahlungsart usw. |
Temporäre Daten
| MSRN (Mobile Subscriber Roaming Number): Die Umbuchungs- oder
Aufenthaltsnummer beinhaltet die Kennziffer des Landes, des Netzes und der
zugehörigen Vermittlungsstelle des aktuellen Aufenthaltsortes (Location
Area). |
| LMSI (Local Mobil Station Identity): Diese Kennziffer dient der
beschleunigten Suche von HLR-Daten und wird vom VLR zugewiesen. |
| VLR- und MSC-Adresse |
| SMS-Daten für den Kurznachrichtendienst |
| Authentikationsdaten (RAND, SRES, Kc) |
An dieser Stelle sei angemerkt, daß es durchaus mehrere HLRs
geben kann. Sie können einer oder mehreren Vermittlungsstellen oder sogar dem
Betriebs- und Wartungs-Subsystem zugeordnet werden. Die GSM-Spezifikation läßt
hier dem Netzbetreiber bewußt einen gewissen Spielraum, um in Hinblick
"Intelligentes Netz" bereits eine Vorreiterrolle gegenüber der
Festnetzentwicklung zu bekommen.
3 Visitor Location Register (VLR)
Das Visitor Location Register (VLR) ist eine lokale
Datenbank, in der die für das Management benötigten Daten temporär
gespeichert werden können, um so einen effizienten Verbindungsaufbau
garantieren zu können. Das VLR enthält Kopien von Daten aus dem HLR, aber auch
spezifische Daten.
Temporäre Daten
| MSISDN (Mobile Subscriber International ISDN Number) |
| IMSI (International Mobile Subscriber Identity) |
| MSRN (Mobile Subscriber Roaming Number) |
| LMSI (Local Mobil Station Identity) |
| MSC-Adresse |
| Gebuchtes Dienstprofil |
| Gebühren-Daten |
Spezifische Daten
| TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) |
| LAI (Location Area Identifier) |
| CKSN (Ciphering Key Sequence Number) |
Equipment Identity Register (EIR)
Im Equipment Identity Register (EIR) sind die
GSM-Endgeräte anhand der Gerätekennung IMEI (International Mobile Station
Equipment) registriert. Hiermit können fehlerhafte oder gestohlene Endgeräte
identifiziert werden. Angaben über Endgeräte werden in drei verschiedenen
Listen im Central EIR in Dublin gesammelt und an die Netzbetreiber
weitergegeben:
| Weiße-Liste (zugelassene Endgeräte) |
| Graue-Liste (fehlerhafte Endgeräte) |
| Schwarze- Liste (gestohlene oder technisch defekte Geräte ) |
Authentication Centre (AC)
In der Zugangssicherungszentrale (Authentication Centre)
werden die Kennungen der Mobiifunkteilnehmer und die zur Verschlüsselung
notwendigen Algorithmen (A3, A8) gespeichert. Das AC übernimmt auch die Aufgabe
der Sperrung einzelner Rufnummern oder gar sämtlicher Anrufe eines
Mobiltelefons. Normalerweise ist das AC im HLR integriert. Der Netzbetreiber hat
jedoch die Möglichkeit einer beliebigen Realisierung.
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