4G/5G Low-Layer Control Procedures Vulnerabilities Exposed

Core Concepts

Lower layers of 4G/5G networks are vulnerable to passive and active attacks due to lack of encryption and integrity protection.

Abstract

Introduction: Security vulnerabilities in 3GPP cellular systems have been demonstrated in literature. Focus on lower layers of the cellular radio stack, such as PHY and MAC, which lack encryption. Control Procedures Vulnerabilities: Increased number of low-layer control messages in 5G raises security concerns. Attacks identified include passive user localization and active attacks disrupting user communications. Background: Description of the physical layer and the cellular 4G/5G protocol stack. Low-Layer Attacks: Adversary model, vulnerabilities, and attacks on PRACH, PDCCH, PUCCH, and more. Technical Challenges: Overcoming challenges in spoofing control information and obtaining radio user identifiers. Experimental Evaluation: Evaluation setup, ethical considerations, and results of passive user localization and active injection attacks.

Stats

5G BS operates in the 28 GHz band. 48 beams used to cover an area within an angle of approximately 120 degrees. TA value reported by the BS used for user localization.

Quotes

"An attacker can disable semi-persistent SRS transmissions by sending a deactivation MAC CE to a UE." "Passive attacker can track users' movement using CSI reports in beamforming scenarios."

Key Insights Distilled From

Unprotected 4G/5G Control Procedures at Low Layers Considered Dangerous

by Norbert Luda... at arxiv.org 03-12-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.06717.pdf

Deeper Inquiries

어떻게 네트워크 운영자들이 4G/5G 네트워크의 하위 계층 취약점을 완화할 수 있을까요?

하위 계층 취약점을 완화하기 위해 네트워크 운영자들은 몇 가지 조치를 취할 수 있습니다. 먼저, MAC 및 PHY 레이어에서 발생하는 취약점을 식별하고 이에 대한 보호 조치를 시행해야 합니다. 이를 위해 더 강력한 암호화 및 무결성 보호 메커니즘을 도입하여 외부 공격으로부터 시스템을 보호할 수 있습니다. 또한, 네트워크에서 사용되는 프로토콜 및 프로시저에 대한 엄격한 접근 제어 및 모니터링을 통해 비인가된 액세스를 방지할 수 있습니다. 또한, 취약점을 신속하게 식별하고 보안 업데이트를 적용하는 정기적인 보안 감사 및 평가를 수행하여 네트워크의 안전성을 유지할 수 있습니다.

What are the potential implications of these vulnerabilities on user privacy and network security

이러한 취약점이 야기할 수 있는 잠재적인 영향은 사용자의 개인 정보 보호 및 네트워크 보안에 대한 위협으로 나타날 수 있습니다. 예를 들어, 사용자의 위치 추적 및 개인 정보 노출이 가능해질 수 있으며, 이는 개인 정보 침해와 개인 정보 유출로 이어질 수 있습니다. 또한, 네트워크 보안에 대한 위협으로 인해 악의적인 공격자가 네트워크를 침입하거나 서비스를 중단시킬 수 있습니다. 이러한 취약점은 네트워크의 안정성과 신뢰성을 저해할 수 있으며, 사용자들의 개인 정보 보호를 위협할 수 있습니다.

How can advancements in beamforming technology impact the effectiveness of these attacks

빔포밍 기술의 발전은 이러한 공격의 효과를 증가시킬 수 있습니다. 빔포밍 기술은 사용자의 위치 및 이동 경로를 추적하는 데 사용될 수 있으며, 이를 통해 공격자는 사용자의 위치를 정확하게 파악하고 추적할 수 있습니다. 또한, 빔포밍 기술은 통신 품질을 향상시키고 대역폭을 효율적으로 활용할 수 있도록 도와줍니다. 그러나 이러한 기술은 공격자에게도 새로운 공격 벡터를 제공할 수 있으며, 보안 취약점을 악용하여 사용자의 개인 정보를 노출시키거나 네트워크를 침입할 수 있습니다. 따라서 빔포밍 기술의 발전은 보안 측면에서 주의가 필요합니다.