Segurança em sistemas de comunicação pessoal : um modelo de arquitetura de protocolos para a interconexão de sistemas heterogêneos

Abstract

A evolução dos sistemas de comunicação sem fio ou wireless apresentam até agora três gerações em menos de duas décadas. Fazendo parte desta evolução estão os sistemas de telefonia celular e os emergentes Sistemas de Comunicação Pessoal ou PCS (Personal Communications Systems). Este trabalho visa apresentar duas questões importantes na evolução destes sistemas, primeiro a questão da segurança e segundo a questão da interconexão com redes heterogêneas. No trabalho, abordando a questão de segurança, são estudados, analisados e comparados os mecanismos de autenticação e privacidade implementados nos atuais padrões de telefonia celular digital e analógico, como sistemas AMPS (celular analógico americano), USCD (celular digital americano) e GSM (celular digital europeu). São identificadas a vulnerabilidade e os fraudes mais comuns nestes sistemas. Também são analisados as propostas das recentes pesquisas e o state of art em termos de segurança, para os sistemas PCS emergentes. Como conclusão apresentado um quadro comparativo resumindo as principais características de segurança adotados pelos sistemas abordados neste estudo. Uma vez apresentado os aspectos de segurança em forma isolada para cada um dos sistemas acima mencionados, é apresentado a questão segurança no contexto da interconexão com redes heterogêneas. A interconexão com redes heterogêneas é outro problema a ser resolvido na implementação da terceira geração de sistemas wireless, para fornecer o roaming automático e a mobilidade pessoal e de terminal. Neste trabalho são revisados os protocolos de sinalização SS7 (Signaling System Number 7) e MAP (Mobile Application Part), como requisitos importantes na solução da interconexão e interoperabilidade entre as redes fixas atuais com as futuras redes móveis. Como conclusão deste estudo é apresentado a proposta de uma arquitetura de protocolos de sinalização, representando a interconexão de um sistema PCS baseado no padrão J-STD-007, com a rede de telefonia celular IS-95. Esta interconexão é realizada através de uma interface de rede denominada IIF (Interworking and Interoperability Function) usando protocolos de sinalização por canal comum SS7 e MAP. Finalmente são apresentados as conclusões quanto aos objetivos alcançados, e é proposto um trabalho futuro, tomando como base o desenvolvido neste trabalho.

The evolution of wireless communications systems has developed into the third generation which is mainly represented by the Telephone Cellular Systems and PCS (Personal Communication systems). This work presents an overview about two importante issues in the evolution of the Wireless Communication Systems: Security and Interworking. Initially we carry out our study on the wireless communication security issue by analyzing and comparing some major authentication features and privacy characteristics implemented in the currently standardized cellular phone systems such as AMPS (American Analog Cellular), USCD (American Digital Cellular) and GSM (Euroupean Digital Cellular). For this end. we tentatively determine how vulnerable to the fraudulent attacks these systems are and what are those frauds commonly occurring in these systems. Also we analyze the state of art and some proposals for security problems in PCS systems found in the literature. We conclude our preliminary study with a table summarizing some principal systems' characteristics in the security issue. Next, we extend our discussion to the case of heterogeneous networks. In fact, the interconnection of heterogeneous networks is another important issue that needs to be deeply investigated in order to develop a rebust third generation of wireless communication systems, special those capable of providing automatic "roaming" and personal as well as terminal mobility. In this work we particularly discuss the protocols employed in the signaling system SS7 ( Signaling Systems Number 7) and MAP ( Mobile Application Part) which are important issues in terms of the interworking and interoperability of wireless and wireline networks. As a conclusion of this discussion, we propose a protocol architecture based on the RM-OSI model relating to the interconnection of a PCS system, J-STD-007, with the IS-95 cellular phone networks. Note that the proposed model uses the signaling systems SS7 and MAP. Finally we present some importante conclusion with respect to the objetives achieved in this work, and propose some future research activities based on this work.