GSM初探
大家应该都听说过HTTP协议，又听说WEB服务，每一个服务的背后都有一个协议在工作着。所谓的没有规矩不成方圆，说的就是这个道理，每一个细小的部分，都已经规定好，只要按照协议执行，就不会出现问题。同样，GSM手机可以拨打电话，也就离不开相关协议的支持，这里就来介绍GSM协议。全球移动通信系统Global System for Mobile Communication就是众所周知的GSM，是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。
GSM是一个蜂窝网络，蜂窝网络的原因，是因为一个数学结论，即以相同半径的圆形覆盖平面, 当圆心处于正六边形网格的各正六边形中心，也就是当圆心处于正三角网格的格点时所用圆的数量最少。作为运营商，为了考虑成本，不会建设大量多余的基站，那么采用蜂窝网络即可覆盖区域又可以减少基站数量，这不是很好么？是的，这很好。下面咱们就一块聊聊基站。
走近基站
首先，看一张图片，这就是基站。大家肯定都见过，但是有没有注意过，铁塔的下面总会有一间小房子，那房子里面是什么呢？请看图。其实就是一堆机器。里面究竟有哪些东西呢？组要组成有基站子系统（简称基站BS）由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成；网络子系 统由移动交换中心（MSC）和操作维护中心（OMC）以及原地位置寄存器（HLR）、访问 位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）和设备标志寄存器（EIR）等组成。
探索基站与手机通信方式
这个话题，咱们就在一起聊一聊基站与手机是如何通信的，这里只作一个大概的介绍，因为这里面的水很深，自己认识也不是特别的清楚。
首先说明一些常见的情况，为什么手机卡分属各地呢？为什么市话便宜，长途贵？为什么要收取漫游费？当手机开机搜索信号时都与基站交换了什么呢？手机关机的时候又与基站交换了什么呢？下面，我给大家揭开迷雾。
在基站小节中，咱们分析基站了组成，其中有一个原地位置寄存器（HLR），HLR里面存放着本地的手机号信息，而访问 位置寄存器（VLR）存放着外地来的手机号信息。通过判断手机号的归属地，就可以区分本地和外地手机了，这就是区分归属地的原因了。
当你拨打电话的时候，首先会给基站请求，基站判断出这个手机号的所在的基站，然后与基站、目标手机建立连接，对于目标在本地，数据只在本地的基站系统中传输，相当于计算机中的局域网，故资费便宜，当目标手机不在本地时，就需要连接外地的基站，传输距离长，过程相对复杂，故资费较高。
当自己身处外地的时候，有没有想过，别人给自己打电话的时候，基站是如何寻找到自己的？其实，自己的手机时刻都连接的基站，当初在外地的时候，所连基站会在访问 位置寄存器（VLR）中注册一下，并向原籍基站进行请求相关信息，并告诉对方自己的位置，这样原籍的基站就知道自己的位置。此时，别人拨打自己的电话会先通过本地的基站-->当前基站--〉手机,故需要额外的漫游费。自己拨打当地的市话，与本地拨打并没有太大的区别。
基站会不停的对外广播自己的信号及相关信息，手机只要搜索信号，选择相应的连接上去即可，在连接过程会做一些信息的注册，比如Imel，手机号等。当自己的手机正常关机时，也会给基站发送注销信息，这样别人拨打你的电话，就会提示已关机。假如自己的手机突然断电，会意外的断开与基站的连接，基站那面没有完成正常的注销操作，这样别人拨打你的电话，就会提示暂时无法接通或者不在服务区。
说到这里，面对一个大基站，基站本身并不会对特定的方向的信号与你通信，而是以向四周广播的形式，发送信号。那么就可以说，我们的手机实际上也是可以接收到其他手机的信号，对的，就是这样，这就是无线，不像有线有一个专门的线路，只要把收到的信号给解密了，就可以嗅探别人的短信、语音通话。甚至可以假冒其他人的身份通话（当然，前提是可以突破目前的鉴权手段）。到这里，关于基站和手机的故事就到这里了。下面给大家介绍一下著名破解GSM的项目OsmocomBB。
OsmocomBB项目介绍
之前说过神奇的OsmocomBB项目，这一节就做简要的介绍。
OsmocomBB是国外一个开源项目，是GSM协议栈(Protocols stack)的开源实现，全称是Open source mobile communication Baseband.目的是要实现手机端从物理层(layer1)到layer3的三层实现。
对于这一方面，国内的中文资料很好，并且是一个很敏感的话题，即使在乌云里面报告，运营商也是置之不理。短信内容的明文传输已经不是什么秘密了。
好了，尽管不是特别的了解这个项目，但是还是可以从宏观的角度进行一个解释，前面说了，服务和协议都是相辅相成的。只要可以搞懂完整的GSM通信协议，咱们就可以从物理层捕获相关信号，通过对GSM的破解，可以对信号进行解密，从而获得原文。
现在，咱们不需要深入了解GSM的工作原理，利用这个开源项目，进行简单的配置，咱们就可以嗅探了！下一节，咱们具体谈一谈实验的配置。重点在后面。这里对于初学的我，先暂时不深究了。
实验环境配置
4.1硬件清单
1、需要一个兼容的平台（即硬件可以兼容交叉编译环境，主要为手机）：
这里官方推荐了几个类型的手机
Designed + Manufactured by Compal, OEM by Motorola
MotorolaC115/C117 (E87)
MotorolaC123/C121/C118 (E88) -- our primary target
MotorolaC140/C139 (E86)
MotorolaC155 (E99) -- our secondary target
MotorolaV171 (E68/E69)
Designed by Pirelli/Foxconn?, manufactured by Foxconn
Designed by Openmoko, manufactured by FIC
Neo 1973 (GTA01)
OpenMoko - Neo Freerunner (GTA02)
A list of potential targets that may be worth adding support for in the future is available at PotentialCalypsoTargets.
MTK based
Information specific to Mediatek phones that we support.
Designed + Manufactured by Bluelans
SciphoneDreamG2 (MT6235 based)
这是官网的推荐，这里我们采用的是MTC118，淘宝的价格也就几十块钱。
2、还需要USB串口转换模块
上图是官网的推荐型号，这里我们采用FT232，尽管贵了点，但是比较稳定，效果好。
下面，上一图，就是全部硬件了。
软件部分
环境：kali Linux（amd*64）系统
1、vim /etc/apt/sources.list 2、 deb http://mirrors.ustc.edu.cn/kali kali main non-free contrib deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/kali kali main non-free contrib deb http://mirrors.ustc.edu.cn/kali-security kali/updates main non-free //把这三行添加进去，wq保存 3、apt-get update 4、aptitude install libtool shtool autoconf git-core pkg-config make gcc 5、 apt-get install build-essential libgmp3-dev libmpfr-dev libx11-6 libx11-dev texinfo flex bison libncurses5 libncurses5-dbg libncurses5-dev libncursesw5 libncursesw5-dbg libncursesw5-dev zlibc zlib1g-dev libmpfr4 libmpc-dev 6、wget -c http://bb.osmocom.org/trac/raw-attachment/wiki/GnuArmToolchain/gnu-arm-build.2.sh 7、chmod +x gnu-arm-build.2.sh 8、mkdir build install src 9、cd src/ 10、 wget http://ftp.gnu.org/gnu/gcc/gcc-4.5.2/gcc-4.5.2.tar.bz2 wget http://ftp.gnu.org/gnu/binutils/binutils-2.21.1a.tar.bz2 wget ftp://sources.redhat.com/pub/newlib/newlib-1.19.0.tar.gz 11、cd .. 12、./gnu-arm-build.2.sh 13、echo "export PATH=$PATH:/root/install/bin">>/root/.bashrc 14、source /root/.bashrc 15、cd ~ 16、git clone git://git.osmocom.org/libosmocore.git 17、cd libosmocore/ 18、autoreconf -i 19、./configure 20、make 21、make install 22、cd .. 23、.ldconfig 24、cd .. 25、git clone git://git.osmocom.org/osmocom-bb.git 26、cd ~/osmocom-bb 27、git checkout --track origin/luca/gsmmap 28cd src 29make
在环境配置过程中，总会遇见其他奇葩的问题，但是幸运的是，我一遍就成功了，大家一定要遇见问题，去解决问题。
开始嗅探
假设我们已经编译好环境了，下面要做的就是，
第一步：插上硬件，在kali终端输入lsmod | grep usb ,如图：
如果出现的话，证明硬件连接成功。
第二步：
刷固件，就是把程序烧写到手机里面，
输入命令：
./osmocon -m c123xor -p /dev/ttyUSB0 ../../target/firmware/board/compal_e88/layer1.compalram.bin
然后按一下开机键，就开始刷了，接下来会出现过程代码。
大概15秒后，完成，手机屏幕会出现如下提示，说明刷固件成功。
第三步：
新建一个终端，输入命令：
cd ~/osmocom-bb/src/host/layer23/src/misc./cell_log -O
这个命令是扫描可用信道，会列出相关信道的信息
其中出现的ARFCN就是信道编号。
第四步：
新建一个终端，输入命令：
./ccch_scan -i 127.0.0.1 -a 655
其中最后一个数字代表ARFCN号，就是根据上一个终端得出的结果。这个命令代表在信道655上嗅探。
第五步：
新开一个终端，输入命令：
wireshark -k -i lo -f 'port 4729'
并且wireshark的过滤器选择gsm_sms，就可静静的等待一下。结果如图：
今天的运气还是比较好的，短短5分钟就嗅探到了6条短信。如果嗅探不到的话，就需要换个信道试一试。