شبکه GSM چیست؟

شبکه GSM چیست؟
Global System for Mobile communication (سیستم جهانی برای ارتباطات سیار) یا همان GSM، یک شبکه دیجیتال تلفن همراه است که به طور گسترده توسط کاربران تلفن همراه در اروپا و سایر نقاط جهان استفاده می شود.
در سال ۱۹۸۳ کنفرانس اروپایی اداره‌های پستی و مخابراتی (CEPT) کمیته‌ای را برای ایجاد استاندارد اروپایی برای مخابرات دیجیتال تشکیل داد. CEPT در مورد چندین معیار که سیستم جدید باید رعایت کند تصمیم گرفت: پشتیبانی از رومینگ بین المللی، کیفیت گفتار بالا، پشتیبانی از دستگاه های دستی، هزینه خدمات پایین، پشتیبانی از خدمات جدید و قابلیت شبکه دیجیتال خدمات یکپارچه (ISDN).

در سال ۱۹۸۷، نمایندگان ۱۳ کشور اروپایی قراردادی را برای استقرار یک استاندارد مخابراتی امضا کردند. سپس اتحادیه اروپا (EU) قوانینی را تصویب کرد که GSM را به عنوان یک استاندارد در اروپا الزامی می دانست. در سال ۱۹۸۹ مسئولیت پروژه GSM از CEPT به موسسه استانداردهای مخابرات اروپا (ETSI) منتقل شد.

خدمات تلفن همراه مبتنی بر GSM برای اولین بار در سال ۱۹۹۱ در فنلاند راه اندازی شد. در همان سال، باند فرکانسی استاندارد GSM از ۹۰۰ مگاهرتز به ۱۸۰۰ مگاهرتز افزایش یافت. در سال ۲۰۱۰، GSM 80 درصد از بازار جهانی موبایل را به خود اختصاص داد. با این حال، چندین شرکت مخابراتی شبکه های GSM خود را از کار انداخته اند، از جمله Telstra در استرالیا و همچنین ، سنگاپور که شبکه ۲G GSM خود را بازنشسته کرد.
GSM داده‌ها را دیجیتالی و فشرده می‌کند، سپس آن‌ها را به کانالی با دو جریان دیگر از داده‌های کاربر ارسال می‌کند که هر کدام در بازه زمانی خاص خود هستند.
شبکه GSM دارای چهار بخش جداگانه است که با هم کار می کنند که شامل: خود دستگاه تلفن همراه، زیر سیستم ایستگاه پایه (BSS)، زیر سیستم سوئیچینگ شبکه (NSS) و زیر سیستم عملیات و پشتیبانی (OSS). دستگاه تلفن همراه از طریق سخت افزار به شبکه متصل می شود. ماژول هویت مشترک (سیم کارت) اطلاعات شناسایی کاربر تلفن همراه را در اختیار شبکه قرار می دهد. سیستم جهانی ارتباطات سیار (GSM) از ترکیبی از دسترسی چندگانه تقسیم زمانی (TDMA) و دسترسی چندگانه تقسیم فرکانس (FDMA) استفاده می کند.
دسترسی چندگانه تقسیم فرکانس: شامل تقسیم یک باند فرکانسی به چند باند است به طوری که هر باند فرکانسی تقسیم شده به یک مشترک اختصاص می یابد. FDMA در GSM پهنای باند ۲۵ مگاهرتز را به ۱۲۴ فرکانس حامل با فاصله ۲۰۰ کیلوهرتز از هم تقسیم می کند. به هر ایستگاه پایه یک یا چند فرکانس حامل اختصاص داده شده است.

دسترسی چندگانه تقسیم زمانی: شامل تخصیص کانال فرکانس یکسان به مشترکین مختلف با تقسیم باند فرکانس به چند شکاف زمانی است. هر کاربر جایگاه زمانی مخصوص به خود را دارد که به چندین ایستگاه اجازه می دهد فضای انتقال یکسانی را به اشتراک بگذارند.

برای GSM، هر فرکانس حامل با استفاده از تکنیک TDMA به شکاف های زمانی مختلف تقسیم می شود. هر فریم TDMA به اندازه ی ۴.۱۶۴میلی ثانیه طول می کشد و دارای ۸ شکاف زمانی است. هر شکاف زمانی یا یک کانال فیزیکی در این فریم به مدت ۵۷۷ میکروثانیه طول می کشد و داده ها در شکاف زمانی به صورت انفجاری ارسال می شوند.

اگرچه GSM به عنوان یک سیستم بی سیم امن طراحی شده است، اما همچنان می تواند حملات را تجربه کند. GSM از اقدامات احراز هویت استفاده می کند، مانند احراز هویت challange-response، که کاربر را وادار می کند تا پاسخ معتبری به یک سؤال ارائه دهد،.

چند الگوریتم امنیتی رمزنگاری وجود دارد که GMS از آنها استفاده می کند، از جمله رمزهای جریانی که ارقام متن ساده را رمزگذاری می کنند. A5/1، A5/2 و A5/3 سه رمز جریانی هستند که از خصوصی بودن مکالمه کاربر اطمینان می‌دهند. با این حال، الگوریتم‌های A5/1 و A5/2 شکسته و منتشر شده‌اند و بنابراین مستعد حملات plaintext هستند.

GSM از GPRS، یک سرویس ارتباطی مبتنی بر بسته، برای انتقال داده ها، مانند مرور وب، استفاده می کند. با این حال، رمزهایی که GPRS از آنها استفاده می کند، GEA1 و GEA2، شکسته شدند و در سال ۲۰۱۱ نیز منتشر شدند. محققان نرم افزار منبع باز را برای شناسایی بسته ها در شبکه GPRS منتشر کردند.