GSM基站安全实验指导书Word文档下载推荐.docx
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三、实验要求
1、本实验属于综合性实验，设计内容较多，知识面较广。
在实验开始之前明确实验目标、实验内容，详细阅读实验注意事项。
2、实验开始之前务必了解实验系统软硬件的架构，深入学习手机和基站间的通信过程，了解GSM协议。
3、实验过程中严格按照实验指导书的要求完成相应的实验。
推荐学生深入研究，进行创新性实验。
四、实验考核
每次实验结束后，均应上交实验报告。
实验报告应包括如下内容：
1、问题描述：
简述题目要解决的问题是什么。
2、实验的操作过程：
包括实验器材、实验流程的描述。
3、调试报告：
调试过程中遇到的问题是如何解决的；
4、分析报告：
实验过程中遇到的问题以及问题是否有解决方案。
如果有，请写明如何解决的；
如果没有，请说明已经做过什么尝试，依旧没有结果导致失败。
最后简述产生问题的原因。
5、经验和体会，通过本次实验你学到了什么，有什么样的体会，以及你觉得该实验还是否有改进之处。
注：
最后实验结果须附实际效果图，（截图，拍照）
五、实验时间
4学时。
实验一GSM基站安全系统介绍及初步调试
一、实验目的
1、了解本系统硬件组成，了解各个模块的功能。
2、理解本软件的软件架构，了解软件无线电的概念。
3、深入理解GSM协议，了解OpenBTS基本使用。
4、初步调试设备
二、实验要求
1、认真阅读和掌握本实验原理。
2、上机实践，测通系统。
3、通过截图、拍照等方式保存实验结果。
三、注意事项：
1、本系统测试电脑必须支持千兆网卡。
2、USRPN210默认IP地址为192.168.10.2,我们需要改变系统网络配置使得，PC机和USRPN210处于相同的网段。
3、若PC机同时需要连网，请配置双网卡，并配置相应的路由。
四、实验内容及原理简介
本系统由USRPN210，和一张DVD光盘组成，其中光盘内容主要是一个搭建好的伪基站系统，其基于Ubuntu12.04i386。
（一）硬件简介
USRPN210是一个通用软件无线电外设，它充当了一个无线电通讯系统的数字基带和中频部分。
本系统硬件主要包括USRPN210主板一块，SBX子板一块（频率范围400-4400MHZ），LP0965天线一个。
其中，SBX子板即为射频前端（最高频率可达4.4GHz），完成射频信号的模拟下变频到模拟中频。
然后由母版上的12位ADC芯片完成模数转换，之后送入FPGA完成数字下变频至基带信号，最后通过网线传输至PC进行数据的分析处理。
系统所有的具有普遍性的高速处理如数字上下变频，插值与降采样等都在FPGA中实现，而所有的和波形相关的操作，比如调制解调都在CPU上执行。
（二）软件简介
本系统软件部分主要包括UHD、GnuRadio、OpenBTS,软件依赖如下图所示。
UHD即USRPHardwareDriver，主要作为USRPN210的硬件驱动。
GUNRadio其软件主要由C++和python代码编写。
GnuRadio通过C++编写各个block，完成信号处理的不同模块，python主要编写不同的graph。
每个graph组合各个block的代码，最终实现不同的软件无线电应用。
要在实际生活中应用软件无线电必须依赖一定的硬件设备，USRPN210便是其中之一。
因此，本系统中GnuRadio依赖于UHD，必须在编译过程中正确配置。
OpenBTS基于GnuRadio，它是一个基于软件的GSM接入口。
OpenBTS是从基带收发站（BTS）向上，完全替代传统的GSM运营商的网络交换构架。
用户可基于OpenBTS，实现一个区域内的内部通信，而Asterisk，充当传统移动网络中程控交换机（PBX）和移动交换中心（MSC）的角色，用户正确配置Asterisk，不仅可以实现区域内通信，还可以实现接入运营商构建的通信网络。
OpenBTS主要由几部分组成：
Transceiver模块用于控制无线的收发，以及接口问题；
SMQueue负责短信处理，可实现本地发送短信到某个基站。
SIProuter/PBXOpenBTS用SIP路由或PBX实现电话控制功能，还有转码功能。
4.0以上版本中，标准SIP路由是Asterisk11。
本系统采用OpenBTS5.0。
SIPAuthServe实现用户注册，替换SIP注册和运营商的HLR。
（三）实验操作指南
1、首先检测连接是否正常:
ping–c4192.168.10.2
2、检测UHD驱动是否工作正常（非必须，制作成光盘镜像时部分文件丢失，此命令会失败，但不影响系统使用，可用于后续问题排查。
）
uhd_find_devices
uhd_usrp_probe
3、切换到用户das的home下：
cd~
用户目录下的/dev文件夹即为OpenBTS系统各组件的目录。
其中openbts目录，为openbts主目录。
4、启动服务sudostartapp_name;
停止服务sudostopapp_name;
例：
启动所有服务
$sudostartsipauthserve
$sudostartsmqueue
$sudostartopenbts
$sudostartasterisk
停止
$sudostopsipauthserve
$sudostopsmqueue
$sudostopopenbts
$sudostopasterisk
5、OpenBTS命令行接口及常用命令
$cd~/dev/openbts/apps
$./OpenBTSCLI
OpenBTS>
help获取所有命令及其说明
config列出所有配置选项
configXYZ列出包含XYZ的配置选项
configXYZabc将XYZ的配置选项内容改为abc
cellid查看当前设备配置的MCC、MNC、LAC、CI
cellid46001111111配置当前设备配置的MCC、MNC、LAC、CI
quit退出命令行接口
tmsis列出系统中注册设备的IMSI和IMEI等信息
tmsisdelete–imsiXXXX删除已注册IMSI号为XXXX的MS。
tmsisclear删除所有已注册的MS。
tmsis–l列出已注册的MS的所有信息。
（四）实验目标
1、成功测通设备，即设备连接正常，能ping通。
2、配置出一个自定义的基站信号，要求基站名称为自己的姓名首字母。
将手机的运营商选择改为手动模式，能手动搜索到配置出的基站信号。
3、配置基站准入控制，允许用户注册，并成功使得自己的设备接入基站。
五、附录
1、名词解释：
MS（MobileStation）移动基站，通常是手机等。
MCC国家码，MCC的资源由国际电联（ITU）统一分配和管理，唯一识别移动用户所属的国家，共3位，中国为460;
MNC移动网络号
LAC地区码
CI小区码
IMSI（internationalmobilesubscriberidentity）国际移动用户识别码，国际上为唯一识别一个移动用户所分配的号码。
实验二GSM基站安全系统综合实验
1、深入理解GSM协议，了解GSM协议脆弱点。
2、完成GSM综合实验，在实验课的基础上能够深入探索，提出创新性看法
1、了解GSM协议脆弱性。
2、熟悉OpenBTS系统操作方法。
3、根据实验指导书中的实验具体内容，完成实验。
保存实验结果。
本实验综合性较强，请进行实验前务必认真研究GSM协议，了解OpenBTS系统的基本使用方法。
四、实验内容
（一）实验操作指南
本实验基本操作指南同《实验一GSM基站安全系统介绍及初步调试》，这里只补充本实验涉及到的一些配置参数。
1、发送短信命令：
sendsmsxxxxxxx10086“helloworld”该命令第一个参数为手机的IMSI号，第二个参数可随意指定，代表发送短信内容，第三个参数为短信内容。
2、常用配置选项及说明：
Control.LUR.OpenRegistration
允许注册的用户，本光盘配置为.*，即为所有用户。
支持正则表达式。
Control.LUR.OpenRegistration.Message
注册成功后给用户发送的欢迎信息，目前不支持中文。
Control.LUR.OpenRegistration.Reject
在允许注册的用户中限定哪些用户不允许注册。
GSM.Radio.Band
GSM的波段：
这里为默认值900Mhz
GSM.Indetity.MCC
配置GSMMCC
GSM.Indetity.MNC
配置GSMMNC
GSM.Indetity.LAC
配置GSMLAC
GSM.Indetity.CI
配置GSMCI
GSM.Indetity.Identity
配置运营商名称
GSM.Indetity.BSIC.BCC
配置BSIC.BCC
GSM.Indetity.BSIC.NCC
配置BSIC.NCC
更多配置选项，请参考OpenBTS说明文档。
（二）实验目标
1、配置出中国移动、中国联通、中国电信的GSM信号。
2、配置系统。
使得手机初次接入系统时能收到欢迎短信，并成功给连入基站的手机发送自定义短信。
3、（高级）配置部分用户可以连入基站，部分用户禁止连入基站。
可查看openbts用户手册
4、（高级）配置出中国移动或中国联通或中国电信的基站信号，使得用户能自动接入
1、各运营商MCC，MNC，在手机拨号“*#06#”可查看手机IMEI。
拨号“*#*#4636#*#*”可进入测试模式，查看手机IMSI、当前运营商LAC、CID、相邻基站的CID
MCC
MNC
Operator
Bands（MHz）
460
00
ChinaMobile
GSM900/GSM1800/TD-SCDMA1880/TD-SCDMA2010
01
ChinaUnicom
GSM900/GSM1800/UMTS2100
02
03
ChinaTelecom
CDMA2000800/CDMA20002100
06
07
GSM900/GSM1800/TD-SCDMA1880/TD-SCDMA010
20
ChinaTietong
GSM-R
2、中国运营商频率分配
上行频率（MHz）
下行频率（MHz）
用途
825-840
870-885
中国电信CDMA
885-909
930-954
中国移动GSM900
909-915
954-960
中国联通GSM900
1710-1725
1805-1820
中国移动GSM1800
1745-1755
1840-1850
中国联通GSM1800
1920-1935
2110-2125
中国电信3G
1940-1955
2130-2145
中国联通3G
1880-1900
2010-2025
中国移动3G
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