GSM Hacking：使用BladeRF、树莓派、YatesBTS搭建便携式GSM基站

Kn1f4

2016-04-26

BTS, bladeRF, openbts

每次看到黑客在网上发布的那些GSM技术相关文章我都十分惊讶。然而在没有Software Defined Radios (SDRs)之前，玩GSM并不便宜，除此之外想要好好玩你得下大功夫。

拓展阅读

在阅读多篇有关GSM基站的文章之后，我注意到有关GSM基站这个话题有许多的不一致或者是讲的不够细致。基于这一点，我决定写下今天这篇文章，进行手把手教学。在文章开始之前，我要感谢所有开创GSM技术的黑客以及研究人员尤其我要感谢Karsten Nohl(这哥们就是Ninja)出版的有关GSM Hacking的书籍(可以去看看他所使用的SS7协议)，以及感谢Simone Margaritelli写下的“How To Build Your Own Rogue GSM BTS For Fun And Profit“(中文版本可以参考FreeBuf发布的极客DIY：如何构建一台属于自己的基站 )译文，让我第一次实现了GSM基站的搭建。

硬件及价格

A Nuand bladeRF x40 USB 3.0 Software Defined Radio. Price: $420.00

Two Quad-band Cellular Duck Antennas SMA. Price: $15,9

A Raspberry Pi 3 Model B Kit. Price: $69,99

A Anker Astro E7 26800mAh Portable Charger (optional). Price: $54,99

树莓派操作系统及初始配置

首先我们要做的就是下载，解压，安装RASPBIAN Jessie Lite(Version: March 2016, Release date: 2016-03-18, Kernel version 4.1)镜像到存储卡中。

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wget -c http://vx2-downloads.raspberrypi.org/raspbian_lite/images/raspbian_lite-2016-03-18/2016-03-18-raspbian-jessie-lite.zip
unzip 2016-03-18-raspbian-jessie-lite.zip
dd if=2016-03-18-raspbian-jessie-lite.img of=/dev/Your_MicroSD_Device

在SD卡中完成安装后就可以将其插入到树莓派中了，启动该设备并进行初始化配置。

注意：你需要知道树莓派分配的IP地址，在本文中树莓派分配的IP地址为192.168.0.10

blog@strcpy.info:/home/blog/$ ssh pi@192.168.0.10
pi@192.168.0.10's password:  


The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.

Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.
Last login: Fri Apr 22 15:00:30 2016 from strcpy.info
pi@raspberry:~ $

注意：在树莓派中默认的用户名为pi，默认的密码为raspberry

现在你登录到树莓派中，使用超级用户运行配置命令我们首先从文件系统开始：

1 2	pi@raspberry:~ $ sudo su root@raspberrypi:/home/pi# raspi-config

树莓派重启之后你就可以开始安装依赖包的进程了。

安装依赖关系

你必须将这些必要的依赖包安装到环境中去

blog@strcpy.info:/home/blog/$ ssh pi@192.168.0.10
pi@raspberry:~ $ sudo su
root@raspberry:/home/pi# apt-get update
root@raspberry:/home/pi# apt-get install git telnet apache2 php5 libusb-1.0-0 libusb-1.0-0-dbg libusb-1.0-0-dev cmake automake

连接Nuand bladeRF x40

现在你就可以将bladeRF x40插入到树莓派的一个USB接口上，记得检查是否连接到设备。

root@raspberry:/home/pi# dmesg
[ 2092.437659] usb 1-1.2: New USB device found, idVendor=1d50, idProduct=6066
[ 2092.437679] usb 1-1.2: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
[ 2092.437692] usb 1-1.2: Product: bladeRF
[ 2092.437704] usb 1-1.2: Manufacturer: Nuand
[ 2092.437716] usb 1-1.2: SerialNumber: 4c132c8ba43e0c4d922418a29a1ce207

Nuand bladeRF源代码

下载并安装 Nuand bladeRF源代码

root@raspberry:/home/pi# cd /tmp
root@raspberry:/tmp# wget -c https://github.com/Nuand/bladeRF/archive/master.zip
root@raspberry:/tmp# unzip master.zip
root@raspberry:/tmp# cd bladeRF-master
root@raspberry:/tmp/bladeRF-master# cd host
root@raspberry:/tmp/bladeRF-master/host# mkdir build
root@raspberry:/tmp/bladeRF-master/host# cd build
root@raspberry:/tmp/bladeRF-master/host/build# cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local -DINSTALL_UDEV_RULES=ON ../
root@raspberry:/tmp/bladeRF-master/host/build# make -j4
root@raspberry:/tmp/bladeRF-master/host/build# make install > install.log
root@raspberry:/tmp/bladeRF-master/host/build# ldconfig

Yate以及YateBTS (SubversiveBTS)源代码

为了创建GSM基站你需要下载并安装Yate和YateBTS，他们都是开源软件感谢Simone Margaritelli，你不用去找兼容bladeRF x40的Yate和YateBTS版本。他在Github上分享了一份清单

root@raspberry:/tmp/bladeRF-master/host/build# cd /tmp
root@raspberry:/tmp# git clone https://github.com/strcpyblog/SubversiveBTS.git
root@raspberry:/tmp# cd SubversiveBTS/yate
root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yate# ./autogen.sh
root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yate# ./configure --prefix=/usr/local
root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yate# make -j4
root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yate# make install > install.log
root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yate# ldconfig
root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yate# cd /tmp/SubversiveBTS/yatebts
root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yatebts# ./autogen.sh
root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yatebts# ./configure --prefix=/usr/local
root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yatebts# make -j4
root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yatebts# make install > install.log
root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yatebts# ldconfig

Nuand bladeRF x40固件

下载并安装 Nuand bladeRF x40 firmware v1.8.0

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root@raspberry:/tmp/SubversiveBTS/yatebts# cd /tmp
root@raspberry:/tmp/# wget -c http://www.nuand.com/fx3/bladeRF_fw_v1.8.0.img
root@raspberry:/tmp/# bladeRF-cli -f bladeRF_fw_v1.8.0.img -v verbose

安装完后，从树莓派USB口拔下Nuand bladeRF x40，之后再重新插入。现在我们是时候检测安装的bladeRF-cli, libbladeRF, Nuand bladeRF x40 firmware以及Nuand bladeRF x40 FPGA版本。

root@raspberry:/tmp/# bladeRF-cli -i
bladeRF> version

  bladeRF-cli version:        1.3.1-git-unknown
  libbladeRF version:         1.6.1-git-unknown

  Firmware version:           1.8.0
  FPGA version:               Unknown (FPGA not loaded)

bladeRF>

从bladeRF退出，直接键入‘quit’

Network in a Box (NIB) Web GUI

在Apache WWW目录中给NIB Web GUI创建一个symlink，并赋予配置文件的写权限

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root@raspberry:/tmp/# cd /var/www/html
root@raspberry:/var/www/html# ln -s /usr/local/share/yate/nib_web nib
root@raspberry:/var/www/html# chmod -R a+w /usr/local/etc/yate

配置GSM基站系统

现在你就可以通过浏览器访问Network in a Box (NIB) Web GUI，并开始基站的配置注意：在浏览器键入http://192.168.0.10/nib 对于GSM基站系统，你需要设置以下值

Radio.Band=900
Radio.C0=75
Identity.MCC=001
Identity.MNC=01
Radio.PowerManager.MaxAttenDB=35
Radio.PowerManager.MinAttenDB=35

显然在YateBTS的公开版本中，设置“Identity.ShortName” 值是没有影响的。根据社区反馈信息，我们得知只有一个商业版本设置这个值是有影响的。在OpenBTS中，设置这个值能够很好的完成工作。因此设置“Identity.ShortName=SubversiveBTS”的值也是没有影响的

支持订阅者

你可能需要允许订阅者的手机连接到GSM基站

注意：* 正则表达式

Tapping选项

你可以激活GSM and GPRS，启用这些选项你可以通过GSMTAP的L1/L2接口抓取GSM (发信号) 和GPRS (发信号和通信)

至此，这个简化版的配置就完成了。接下来你需要配置GPRS提供数据连接(互联网) 相信我，GPRS的数据连接非常慢

配置GPRS BTS Operability

首先我们需要使用IPTABLES配置GPRS的网络连接

root@raspberry:/var/www/html# iptables -t nat -A POSTROUTING -o wlan0 -j MASQUERADE

注意：改变树莓派连接的wlan0网络接口

对于GPRS operability，我们需要设置以下值

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Firewall.Enable=no firewall
MS.IP.Base=192.168.1.20
MS.IP.MaxCount=5

开启基站

执行以下命令开启基站

root@raspberry:/# yate -s

如果所有配置都正确，你可以看到如下信息

...
Release 5.0.1 formal build date Apr 22 2016 rev
Starting MBTS...
Yate engine is initialized and starting up on GhostBTS
RTNETLINK answers: File exists
MBTS ready