Старший брат следит за тобой. Как защитить себя в цифровом мире

Как работает сотовая сеть

«Сотовой» сеть называется из-за формы ячеек, на которую разбита территория, покрываемая сигналом оператора. Эти шестиугольные ячейки по форме напоминают пчелиные соты. В центре каждой ячейки (соты) установлена базовая станция (точнее, BSS, Base Station System, подсистема базовых станций), состоящая из трех компонентов: BTS (Base Transceiver Station – базовая приемопередающая станция), BSC (Base Station Controller – контроллер базовой станции) и TCE (TransCoder Equipment – транскодер). BSS отвечает за управление связью с мобильными устройствами пользователей и в свою очередь связывается с коммутационной подсистемой (SSS, Switching Subsytem).

BTS оснащена оборудованием для приема радиосигналов с мобильного устройства и их передачи на него, а контроллер BSC управляет радиоресурсами одной или нескольких BTS (выбором и установкой соединения и т. п.) и через TCE обменивается данными с MSC.

Коммутационная система SSS состоит из многих компонентов, главный из которых – центр коммутации мобильной связи (MSC, Mobile Switching Center). MSC обрабатывает данные BSS многих сот (например, определенного региона) и обеспечивает маршрутизацию и управление вызовами как между мобильными абонентами, так и между мобильными и стационарными абонентами. Кроме того, MSC обеспечивает непрерывную связь при перемещении мобильных абонентов из соты в соту (передача вызовов) и переключает каналы при появлении помех или неполадок связи. MSC формирует статистические отчеты о работе сети и данные, передаваемые в биллинг-центр для формирования абонентских счетов за услуги связи. Еще MSC участвует в процедурах регистрации местоположения мобильных устройств, обеспечивая доставку данных конкретным абонентам. MSC постоянно следит за мобильными устройствами, используя данные из БД HLR (Home Location Register – домашний регистр местоположения) и VLR (Visitor Location Register – визитный регистр местоположения).

В HLR хранятся данные (опознавательные номера и адреса, параметры подлинности, информация о составе услуг связи и о маршрутизации), позволяющие MSC доставить вызов или сообщение определенному мобильному устройству. К ним относятся идентификатор IMSI (International Mobile Subscriber Identity – международный идентификационный номер мобильного абонента), MSISDN (Mobile Station ISDN Number – уникальный номер мобильной станции в сетях ISDN; т. е. номер телефона с кодом страны и города, который мы набираем при вызове) и 128-битный ключ Ki (Key Identification – индивидуальный ключ идентификации пользователя). На SIM-карту, которую абонент вставляет в свое мобильное устройство, при ее производстве записаны вышеуказанные данные, представляющие собой, по сути, уникальные неизменные логин и пароль абонента.

При регистрации в сети телефон сканирует ближайшие соты и формирует список из шести наиболее подходящих для передачи сигнала станций. Затем выбирает из них станцию с наиболее сильным сигналом, синхронизируется, расшифровывает идентификатор BTS и передает его BSC и MSC. Обращаясь к мобильному устройству, MSC производит запрос номера IMSI. Устройство отвечает своим IMSI (Ki не передается), по которому VLR данной сети определяет (в IMSI, помимо прочего, указан код страны и оператора) домашнюю сеть абонента устройства и запрашивает из HLR данные об абоненте. HLR передает в VLR всю необходимую информацию, а у себя регистрирует адрес VLR, чтобы знать, где находится данный абонент. MSC на основе данных VLR проводит авторизацию абонента: MSC отвечает случайно сгенерированным числом, с помощью которого и SIM-карта, и MSC независимо вычисляют (перемножая Ki и это случайное число) временный сеансовый ключ (Kc) и сверяют его. Если результаты совпали, SIM-карта определяется как подлинная, в целях безопасности абоненту присваивается TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity – временный идентификатор мобильного абонента) и связь предоставляется. TMSI действителен только в зоне действия данной VLR и обновляется, если устройство перемещается в другой сегмент сети.

Более подробно о работе SIM-карт и сотовых сетей можно прочитать в следующих материалах: https://www.kaspersky.ru/blog/sim-card-history/10189/ и https://window.edu.ru/resource/294/65294/files/Berlin_SSS_978-5-9963-0104-1/Glava1_cC0104-1.pdf