Advenimiento de 4G de telefonía celular

La siguiente generación de telefonía celular, podría llenar finalmente, las expectativas que despertó en la industria su antecesora, en términos de anchos de banda (capacidad de carga y descarga), retardos de transmisión y convergencia, entre otros. Sin embargo aún hay camino por recorrer, y como ha sucedido con varias tecnologías emergentes (p.e. blue ray vs HD DVD) hay dos actores principales que se pelean por ser la tecnología oficial de la cuarta generación celular. A continuación y de forma sencilla comentaré aspectos generales de cada una y el trabajo pendiente; en una entrada posterior hablaré de los posibles caminos de adopción para 4G en Colombia.

Mención especial: UMB

Ultra Mobile Broadband fue el nombre usado por el 3GPP2 para impulsar la evolución de tecnologías CDMA2000 y CDMA, adoptadas por operadores móviles en USA, China, Australia, Canadá, Japón y Corea; UMB soporta procedimientos de “handover*” entre los sistemas CDMA2000 y 1xEV-DO. Sin embargo 3GPP añadió esta funcionalidad en su propuesta de 4G LTE, tanto así que en los países mencionados los operadores han hecho público su apoyo por la propuesta de LTE.

*Handover es un procedimiento que permite que una llamada que es iniciada bajo equipos de una tecnología o zona de cobertura pueda continuar de forma transparente cuando otros equipos de otra tecnología o zona de cobertura deben atender la misma llamada por diversas razones.

3GPP LTE: Tecnología motivada por el mismo organismo detrás de los esfuerzos de regulación y estandarización de la tecnología UMTS o tercera generación del sistema GSM; dentro de sus objetivos teóricos está permitir velocidades de descarga de hasta 100 Mb/s, algo así como 100 veces la velocidad del plan más básico que ofrecen hoy los operadores de banda ancha del país. Una velocidad de subida de 50Mb/s, mayor eficiencia en la utilización del espectro de frecuencia de 3 a 4 veces mejor que UMTS en bajada y de 2 a 3 veces mejor en subida, es decir que habrá más capacidad en la red para que más usuarios bajo el cubrimiento de una antena puedan disfrutar del servicio. Latencias inferiores a 5ms en condiciones de baja carga; adicionalmente la tecnología permite la coexistencia con tecnologías inalámbricas anteriores incluyendo aquellas que hoy no son soportadas por los operadores celulares como Wi-Fi (desde su portátil y sin módems podría acceder al servicio celular).

IEEE 802.16-2004 WIMAX: La primera de las dos en ser implementada comercialmente y con una solución completa “extremo a extremo”, desde los celulares hasta los equipos centrales de red (“Core”), detrás de esta tecnología están dos organismos muy importantes; la IEEE y el WIMAX forum. Soporta velocidades de descarga de hasta 63Mb/s y una velocidad de subida de hasta 28Mb/s, permite la asignación de recursos de radio dependiendo de la calidad de servicio que requiera la aplicación usada por el usuario (Voz, navegación, difusión de video, etc), igualmente puede implementarse con asignaciones de espectro no uniforme y que puede ser escalable según se requiera; además soporta un amplio rango de esquemas de seguridad que incluye tarjetas SIM/USIM, certificados digitales, métodos EAP de usuario y contraseña, entre otros.

Lo que falta: Pareciera que en este episodio aquel refrán que dice “el que pega primero pega dos veces” no aplica, aunque existen redes comerciales desplegadas usando WIMAX, el apoyo de operadores y fabricantes se hace sentir más fuerte por LTE, sinembargo aún no hay un claro vencedor y la industria parece, no necesita tal proclamación, tanto el 3GPP como IEEE Standards y WIMAX forum siguen publicando actualizaciones sobre los estándares ya aprobados; en el caso de LTE en septiembre de 2009 el grupo hizo una propuesta formal para que se apruebe el "Release 10", o en otras palabras la décima entregra que lleva por nombre LTE Advance y por el lado de WIMAX a febrero 24 de 2010 está confirmado que el primer borrador para 802.16m está próximo a convertirse en estándar. Pero entre tanto entusiasmo es necesario resaltar que ambas propuestas aún deben convencer en temas como compatibilidad hacia atrás, permitiendo una transición suave y mecanismos de transferencia de llamada o servicios de forma transparente inclusive entre tecnologías, otro tema determinante es la mitigación de interferencia entre sistemas y la adjudicación de espectro, que aunque ambas tecnologías permiten una implementación por fases no debe olvidarse que el recurso es limitado y controlado por el gobierno. Por último y de ninguna manera menos importante, está la joya de la corona de los servicios móbiles, La voz, sin importar que tenga los días de protagonismo contados, por el momento no hay un compromiso claro sobre el esquema de VOIP (voz sobre IP) que completará la red para este servicio, aunque IMS parece ser la elección obvia.

Como están las cosas, la definición final está en manos de los grandes operadores con presencia mundial quienes al adoptar una u otra solución inclinarán la balanza y fijarán el rumbo que seguirá el resto de la industria, sin olvidar que los escenarios de pruebas en varias partes del mundo ya están arrojando resultados y cada vez más las tecnologías muestran mejor sus fortalezas y debilidades.

¿Deberían los colombianos preocuparse porque sus conversaciones por celular puedan ser interceptadas?

El 27 de diciembre del 2009, el ingeniero alemán Karsten Nohl y un colega suyo durante el 26 Chaos Communication Congress 26C3, demostraron cómo realizar un ataque exitoso contra el algoritmo de cifrado A5/1, que es usado para "mezclar" la señal en la interfaz de aire de un sistema celular GSM (el término en inglés es Scrambling). El objetivo de este escrito, no es comentar los detalles del proyecto, ni de su estado actual, sino más bien exponer mi punto de vista como profesional y especialista, sobre si los resultados de este trabajo, deberían preocupar a un usuario de telefonía celular en Colombia.

Según los ingenieros alemanes, existen dos categorías de dispositivos de ataque:

1. Interceptación activa: Aquí, un dispositivo se hace pasar por una estación base del operador prestador del servicio.
2. Rompimiento pasivo de llave : Que necesita un andamiaje de radio frecuencia complicado y un poder de computación considerable, pero que permite una operación silenciosa.

Sistema de interceptación activa: El hardware consiste en un oscilador de 54 Mhz y un equipo USRP (Universal Software Radio Peripheral) desarrollado por el grupo de trabajo de Matt Ettus. Del lado del software está Asterisk para la configuración del USRP, además conocimiento suficiente para escribir código de la forma "./configure&&make" y un decodificador de paquetes de GSM (¿fácil no?).

Sistema de rompimiento pasivo de llave: El hardware, nuevamente un USRP pero en este caso la versión 2 (USRP2) y por el lado del software la aplicación Open BTS basada en Unix y por supuesto el libro de código para A5/1 mejor conocido como las "Rainbow tables", no olvidar suficiente conocimiento en Xilinx, que es la herramienta que se usa para programar la FPGA del USRP2, porque se necesitan varios ajustes antes de poder empezar a escuchar las conversaciones del vecino.

Ahora bien, traslademos lo anterior a nuestra realidad colombiana; para obtener el HW se necesita ordenarlo a USA, un equipo USRP está costando (24-02-2010) unos 850 USD incluyendo costos de envío, la versión 2 está al rededor de 1600 USD, al cambio de moneda estaríamos hablando de entre 1 millón setecientos mil y 3 millones de pesos (todavía se puede).

Luego de adquirir el HW, se debe instalar y configurar, en otras palabras, sería el momento de demostrar todo su potencial en proyectos GNU, Xilinx y Asterisk sin olvidar el conocimiento necesario de GSM para identificar el ARFCN (el canal que quiere escuchar) y sobre todo conocer los eventos celulares para los cuales se podría llegar a obtener la información que se desea romper, ya que los momentos "débiles" que desea atacar el proyecto son esporádicos en una comunicación celular; la llamada debe ser identificada y grabada.

No se puede dejar de mencionar el hecho, que llegado el caso, el mecanismo de cifrado puede mejorarse por el A5/3, que aunque ha sido también vulnerado, un ataque bajo el mismo esquema indicado arriba implicaría mayor conocimiento de una red celular y la reconfiguración de la estructura descrita en los párrafos anteriores.

Expuesto todo lo anterior, considero que más que un riesgo latente para la seguridad celular, lo que se propone es un proyecto de alta ingeniería con un considerable porcentaje de falla y con una expectativa de resultados de mediano a largo plazo. La penetración cada vez mayor de la tecnología 3G en Colombia, la acogida de los servicios de Internet inalámbrico y el inminente despliegue de infraestructura de 4G en USA y Europa impulsarán la adopción de la misma en nuestro país disminuyendo cada vez más la cantidad de usuarios de GSM y encausando a los operadores móviles a configurar sus redes con los esquemas de seguridad mucho más robustos de UMTS y LTE.

¿Acaso la seguridad de su información no es uno de los motivos que usted consideraría para aceptar nuevas tecnologías?