Primer trabajo

A fondo: Entendiendo el problema de seguridad del algoritmo de cifrado de GSM

Karsten Nohl y Sascha Krißler, ingenieros de sotware expertos en criptografía, han destapado la caja de los vientos en el Chaos Communication Congress, un congreso organizado por Chaos Computer Club. En su presentación, han expuesto cómo han logrado reventar el código primario de cifrado utilizado por la red GSM,gracias a multitud de colaboradores que han ofrecido la potencia de cálculo de ordenadores y consolas de forma distribuida.
Comienzo con una pequeña aclaración. El algoritmo de cifrado ya se conocía, pese a ser secreto, gracias a la ingeniería inversa. Lo que se ha logrado es un mecanismo para obtener rápidamente la clave de cifrado, anulando la protección que ofrece dicho algoritmo.
¿Hasta qué puntoesto representa un problema? ¿Se está exagerando la noticia? ¿Hace falta cambiar el sistema de cifrado de la red GSM? ¿Tiramos nuestros móviles?

Esto no es un problema nuevo. Muchos han estado denunciado las debilidades del sistema de cifrado de esta red, y que la GSM Association no ha tomado las medidas necesarias para paliarlas. Hay que tener en cuenta que los algoritmos utilizados tienen más deveinte años, una barbaridad. Tecnologías más nuevas, como UMTS, no utilizan el sistema de cifrado comprometido, por lo que las redes 3G no se ven afectadas por lo expuesto por el equipo de Nohl.
Algoritmos de cifrado de GSM: buena idea, pero anticuada

GSM utiliza varios algoritmos diferentes de cifrado, para la identificación del usuario, su autenticación, y la transmisión de datos y voz deforma cifrada. Estos algoritmos están distribuidos entre el operador de la red GSM, el teléfono móvil y la propia SIM. De algunos de estos algoritmos hay diferentes versiones.
El suscriptor se identifica únicamente un código único, llamado IMSI (International Mobile Subscriber Identity), guardado en la SIM. Junto a ella están la clave única de usuario (Ki), el algoritmo de generación de claves decifrado (A8), el algoritmo de autenticación (A3) y el PIN. En el móvil GSM está el algoritmo de cifrado (A5). Lo primero es autenticar al usuario en la red. Se comprueba que el IMSI y el PIN de la SIM son correctos, y los algoritmos de cifrado tanto de la SIM como del móvil están en orden.
Una vez autenticado, pasamos a lo que nos interesa debido a la noticia: el algoritmo A5, que se utiliza paratransmitir datos por la red. Por seguridad, la clave única del usuario, almacenada en la SIM, no se envía a través de la red. El operador guarda una copia de esta clave, y para que el usuario pueda transmitir de forma cifrada, le envía un paquete aleatorio. En el receptor, mediante el algoritmo A5, se genera una respuesta a partir de la clave única del usuario y el paquete aleatorio enviado por eloperador de red. El operador de red realiza el mismo cálculo por su parte y compara los resultados.

Si el cálculo del lado del usuario y el del lado del operador coinciden, es que está todo en orden. Entonces, la voz digitalizada y los datos se van dividiendo en paquetes, se cifran con la clave única, y se transmiten en ambos sentidos. Para poder descifrarlos, necesitaríamos conocer esa claveúnica. Para descubrir esa clave única, sólo tenemos la secuencia aleatoria enviada por el operador de red y la respuesta que manda el usuario.
El problema es que la operación matemática que aplica A5 no tiene inversa. Es decir, conociendo el resultado, no hay ninguna operación matemática que pueda calcular cuál era la clave única de usuario que ha utilizado el algoritmo para obtener ese resultado.Existen tres variantes del A5, denominados A5/1, A5/2 y A5/3. El A5/1, como el resto de especificaciones, era secreto pero se obtuvo por ingeniería inversa, y por el momento es el más utilizado. Oficialmente, utiliza claves de 64 bits, lo que a día de hoy es pobre. Pero para colmo, esas claves de 64 bits contienen siempre 10 ceros fijos, por lo que en realidad es de 54 bits.
El A5/2 apenas se usa,...