Sistem Keamanan Pada GSM

Sistem Keamanan GSM

Daftar isi :

A. Pengertain GSM
     A.1. Target pembangunan GSM
     A.2. Pengenalan Sistem Telekomunikasi Selular GSM

B. Sejarah dan Perkebangan GSM
     B.1. Perkembangan GSM
     B.2. Teknik Modulasi dan Bandwidth

C. Pengamanan Untuk GSM
     C.1. Personal Identification Number (PIN) pada MS

     C.2. Otentikasi pengguna layanan

Mobile phone digunakan oleh banyak user melalui radio link . Dengan radio link, siapapun dapat memantau airwave secara pasif. Oleh karena itu, sangat diperlukan teknologi pengamanan untuk memastikan kerahasiaan phone call user dan teks pesan (data) untuk mencegah penggunaan layanan GSM yang ilegal. Layanan yang disediakan oleh GSM adalah komunikasi suara, Short Messaging Service (SMS), penungguan panggilan (call waiting), pengalihan panggilan (call forwarding), pemberian identitas saluran panggilan (calling line identity), circuit-switched data (packet-switched data with GPRS).

A. PENGERTIAN GSM

Global System for Mobile Communication (GSM) merupakan standar yang diterima secara global untuk komunikasi selular digital. Tahun 1982, dengan dipelopori oleh Jerman dan Perancis, maka CEPT (Conference Europeance d'Administration de Post et Telecommunication) menetapkan GSM sebagai standar digital selular untuk Eropa. Pada tahun yang sama juga dilakukan penetapan frekuensi GSM pada 900 MHz. Penetapan antarmuka standar dilakukan pada tahun 1987 yaitu frekuensi uplink GSM pada jangkauan frekuensi 890-915 MHz dan frekuensi downlink GSM pada jangkauan frekuensi 935-960 MHz dan di tanda tanganinya Memorandum of Understanding pemakaian GSM oleh 14 negara Eropa.. Alokasi frekuensi lain GSM 900 MHz ke DCS 1800 dilakukan tahun 1983, yaitu frekuensi uplink pada 1710-1785 MHz, dan frekuensi downlink pada 1805-1880 MHz. Tahun 1992 dilakukan peluncuran komersial layanan GSM di Eropa dan kepanjangan GSM berubah menjadi Global System for Mobile Communication.

Perkembangan GSM ini dilatarbelakangi oleh keadaan di tiap-tiap negara Eropa pada saat itu yang masih menggunakan sistem telekomunikasi wireless yang analog dan tidak compatible antara negara, sehingga tidak memungkinkan dilakukannya roaming antar negara. Standar sistem komunikasi ini dikembangkan oleh European Telecommunication Standard Institute (ETSI) pada tahun 1988.

A.1. Target pembangunan GSM :

Tahun 1991 adalah permulaan pengoperasian jaringan GSM
Tahun 1993 meliputi semua kota besar
Tahun 1995 mencapai semua jalan raya antar kota.

Di dalam kenyataannya, banyak terjadi hambatan dalam penerapan GSM, sehingga target operasional GSM tidak terpenuhi. Walaupun semua infrastruktur telah siap sejak pertengahan 1991, namun realisasi pengoperasian secara komersil baru dapat dimulai kuartal terakhir 1992. Situasi ini menunjukkan bahwa GSM merupakan teknologi yang sangat kompleks dan memerlukan pengkajian cukup lama untuk mencapai kesepakatan standar. Disamping itu GSM menjadi ajang perebutan pengaruh dan kompetisi baik dari masing-masing operator di tiap negara, maupun industri telekomunikasi yang memproduksi GSM. Keuntungan bisnis yang besar akan diperoleh pihak yang berhasil memasukkan usulan standarnya. Tidak heran apabila standar type approval untuk hand phone baru dapat disepakati pada September 1992, karena harus mempertimbangkan dan memasukkan puluhan item pengujian dalam memproduksi sistem GSM.

Walaupun standarisasi GSM baru saja terselesaikan dan pengoperasiannya baru saja dimulai, bahkan belum merata ke seluruh Eropa, namun dengan mengantisipasi perkembangan GSM yang sangat pesat serta tingkat kepadatan pelayanan per area yang tinggi, maka arah perkembangan teknologi GSM adalah DCS 1800, yakni Digital Celular System pada alokasi frekwensi 1.800 MHz. Dengan frekwensi tersebut, akan dicapai kapasitas pelanggan yang semakin besar per satuan sel.

Selanjutnya pada tahun 1995 sudah terdapat lebih kurang 120 jaringan GSM yang beroperasi diseluruh dunia dengan jumlah pelanggan 12 juta. Pada tahun yang sama juga dilakukan penandatangana MoU (Memorandum of Understanding) pengoperasian sistem GSM yang berjumlah 150 anggota terdiri atas 90 negara. Pangsa pasar telekomunikasi nirkabel sebesar 30 % telah dikuasai oleh GSM. Sampai tahun 1996, menurut BellSouth,Inc., GSM telah dioperasikan oleh lebih dari 200 operator di lebih dari 100 negara. Dua tahun kemudian, tepatnya tahun 1998 jumlah pelanggan GSM sudah mencapai 66 juta lebih dengan 256 operator jaringan yang meliputi 110 negara. Tahun 1997, telah ditetapkan standar GSM fase 2+ yang menambahkan layanan pengiriman data paket melalui telepon seluler.

A.2. Pengenalan Sistem Telekomunikasi Selular GSM

Komunikasi bergerak (mobile communication) mulai dirasakan perlu sejak orang semakin sibuk pergi ke sana kemari dan memerlukan alat telekomunikasi yang siap dipakai sewaktu-waktu di mana saja ia berada. Kebutuhan ini ternyata tidak dibiarkan begitu saja oleh para engineer telekomunikasi. Mereka telah memikirkan standardisasi untuk komunikasi bergerak ini, salah satunya adalah GSM. Alokasi spektrum frekuensi untuk GSM awalnya dilakukan pada tahun 1979. Spektrum ini terdiri atas dua buah sub-band masing-masing sebesar 25MHz, antara 890MHz - 915MHz dan 935MHz - 960MHz. Sebuah sub-band dialokasikan untuk frekuensi uplink dan sub-band yang lain sebagai frekuensi downlink. Karena konsekuensi logis dari kenaikan redaman atas kenaikan frekuensi, biasanya sub-band rendah dipakai untuk uplink, agar daya yang ditransmisikan oleh MS (mobile system atau lebih dikenal handphone) ke BTS (Base Transceiver Station) tidak perlu besar. Kalau digunakan sub-band yang satu lagi, mungkin anda perlu melakukan recharge batere handphone berulang kali untuk mendapatkan kualitas sama dengan saat ini. Kemudian kedua sub-band tersebut dibagi lagi menjadi kanal-kanal, sebuah kanal pada satu sub-band memiliki pasangan dengan sebuah kanal pada sub-band yang lain. Tiap sub-band dibagi menjadi 124 kanal, yang kemudian masing-masing diberi nomor yang dikenal sebagai ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number). Jadi sebuah MS yang dialokasikan pada sebuah ARFCN akan beroperasi pada satu frekuensi untuk mengirim dan satu frekuensi untuk menerima sinyal.

Untuk GSM, jarak antar pasangan dengan ARFCN sama selalu 45 MHz, dan bandwidth tiap kanal sebesar 200 kHz. Kanal pada tiap awal sub-band digunakan sebagai guard band. Silakan anda hitung, maka spektrum GSM akan menghasilkan 124 ARFCN, masing-masing diberi nomor 1 sampai 124. Kanal sebanyak 124 inilah yang nantinya dibagi-bagi buat operator-operator GSM yang ada di suatu negara. Untuk mengantisipasi perkembangan jaringan di masa mendatang, telah dialokasikan tambahan 10 MHz frekuensi pada masing-masing awal sub-band. Ini dikenal sebagai EGSM (Extended GSM). Jadi spektrum EGSM ini 880MHz - 915MHz buat uplink dan 925MHz - 960MHz buat downlink. Hal tersebut memberi tambahan 50 ARFCN menjadi 174. Tambahan ARFCN ini diberi nomor 975 - 1023. DCS1800 Seiring dengan evolusi GSM, diputuskan untuk menerapkan teknologi ini pada PCN (Personal Communication Networks). 

Hal ini membutuhkan perubahan pada interface udara untuk memodifikasi frekuensi operasinya. Frekuensi modifikasinya antara 1710 MHz – 1785 MHz untuk uplink dan 1805 MHz – 1880 MHz untuk downlink. Teknik ini menyediakan 374 ARFCN dengan pemisahan frekuensi sebesar 95MHz antara uplink dan downlink. 

Teknik PCN ini dikembangkan di Eropa, khususnya di Inggris. Di Inggris (Raya) ARFCN ini telah dibagi-bagi antara keempat operator jaringan yang ada di sana. Dua di antaranya, Orange dan One to One, beroperasi pada daerah GSM 1800, sementara dua yang lainnya, Vodafone dan Cellnet, telah dialokasikan kanal GSM 1800 pada puncak jaringan GSM 900 mereka. 

ARFCN ini diberi nomor 512 - 885. Porsi pada puncak band digunakan oleh DECTs (Digital Enhanced Cordless Telephony). PCS 1900 PCS 1900 merupakan adaptasi GSM yang lain ke dalam band 1900MHz. Teknik ini digunakan di Amerika Serikat di mana FCC (Federal Communication Commission) telah membaginya menjadi 300 ARFCN dan mengumumkan lisensi pada berbagai macam operator untuk mengimplementasikan jaringan GSM. Pemisahan frekuensinya sebesar 80MHz, dan pembagian frekuensinya adalah 1850MHz - 1910MHz untuk uplink dan 1930MHz - 1990MHz untuk downlink.

B. SEJARAH DAN PERKEMBANGAN GSM

Pada awal tahun 80-an, teknologi telekomunikasi seluler mulai berkembang dan banyak digunakan. Tapi teknologinya masih analog, seperti AMPS, TACS, dan NMT. Tapi karena menggunakan teknologi yang masih analog, beberapa system yang dikembangkan di beberapa negara yang berbeda tidak saling kompatibel satu dengan yang lainnya, sehingga mobilitas user sangat terbatas pada suatu area system teknologi tertentu saja.

Untuk mengatasi keterbatasan yang terdapat pada sistem-sistem analog sebelumnya, pada tahun 1982, negara – negara Eropa membentuk sebuah organisasi bertujuan untuk menentukan standard-standard telekomunikasi mobile yang dapat dipakai di semua Negara Eropa. Organisasi ini diberi nama Group Speciale Mobile (GSM). Pembentukan organisasi ini dilatarbelakangi oleh keadaan di tiap-tiap negara Eropa pada ssat itu yang masih menggunakan system telekomunikasi wireless yang analog dan tidak compatible antara negara, sehingga tidak memungkinkan dilakukannya roaming antar negara. Organisasi ini kemudian menghasilkan standard-standard telekomunikasi bergerak yang kemudian dikenal dengan GSM (Global System for Mobile communication).

GSM sendiri mulai diimplementasikan di negara eropa pada awal tahun 1990-an. Pemakaian GSM kemudian meluas ke Asia dan benua Amerika. Pada saat ini GSM merupaka teknologi komunikasi bergerak yang paling banyak digunakan di seluruh dunia. Pada akhir tahun 2005, pelanggan GSM di dunia sudah mencapai 1,5 billion pelanggan dan merupakan teknologi yang paling banyak digunakan. Tabel di bawah ini menujukan perkembangan-perkembangan penting yang terkait dengan pengimplementasian GSM dan juga perkembangan teknologi seluler lainnya.

Sejarah dan perkembangan GSM

B.1. Perkembangan GSM

Dari gambar diatas maka GSM adalah sebuah teknologi komunikasi bergerak yang tergolong dalam generasi kedua (2G). Perbedaan utama sistem 2G dengan teknologi sebelumnya (1G) terletak pada teknologi digital yang digunakan. Keuntungan teknologi generasi kedua dibanding dengan teknologi generasi pertama antara lain sebagai berikut :

Kapasitas sistem lebih besar, karena menggunakan teknologi TDMA (digital), dimana penggunaan sebuah kanal tidak diperuntukan bagi satu user saja. Sehingga pada saat user tersebut tidak mengirimkan informasi, kanal dapat digunakan oleh user lain. Hal ini berlawanan dengan teknologi FDMA yang digunakan pada generasi pertama.

Teknologi yang dikembangkan di negara-negara yang berbeda merujuk pada standard intrenasional sehingga sistem pada negara – negara yang berbeda tersebut masih tetap kompatible satu dengan lainnya sehingga dimungkinkannya roaming antara negara.

Dengan menggunakan teknologi digital, service yang ditawarkan menjadi lebih beragam, dan bukan hanya sebatas suara saja, dapi juga memungkinkan diimplementasikannya service-service yang berbasis data, seperti SMS dan juga pengiriman data dengan kecepatan rendah.  Penggunaan teknologi digital juga menjadikan keamanan sistem lebih baik. Dimana dimungkinkan utk melakukan encripsi dan chipering informasi.

B.2. Teknik Modulasi dan Bandwidth

Teknik modulasi yang digunakan pada GSM adalah GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). Teknik ini bekerja dengan melewatkan data yang akan dimodulasikan melalui Filter Gaussian. Filter ini menghilangkan sinyal-sinyal harmonik dari gelombang pulsa data dan menghasilkan bentuk yang lebih bulat pada ujung-ujungnya. Jika hasil ini diaplikasikan pada modulator fasa, hasil yang didapat adalah bentuk envelope yang termodifikasi (ada sinyal pembawa). Bandwidth envelope ini lebih sempit dibandingkan dengan data yang tidak dilewatkan pada filter gaussian. Bandwidth yang dialokasikan untuk tiap frekuensi pembawa pada GSM adalah sebesar 200 kHz. Pada kenyataannya, bandwidth sinyal tersebut lebih besar dari 200 kHz, bahkan setelah dilakukan pemfilteran gaussian pun hal itu tetap terjadi. Akibatnya sinyal akan memasuki kanal-kanal di sebelahnya. Jika pada satu sel (akan dijelaskan kemudian) terdapat BTS dengan frekuensi pembawa yang sama atau bersebelahan kanal, maka akan terjadi interferensi akibat overlapping tersebut. Begitu juga jika sel-sel yang bersebelahan memiliki frekuensi pembawa sama atau berdekatan. Alasan inilah yang menyebabkan mengapa dalam satu sel atau antara sel-sel yang berdekatan tidak boleh menggunakan kanal yang sama atau berdekatan.

C. Pengamanan Untuk GSM

Arsitektur GSM dapat dilihat pada ilustrasi gambar di bawah ini.






Dari gambar di atas, dapat dilihat bahwa dalam berkomunikasi, telepon seluler, mobile station (MS), memanfaatkan layanan jaringan melalui base station subsystem yang terdiri dari beberapa base

transceiver station (BTS) dan sebuah base station controller (BSC) [5]. BSC akan terhubung dalam manajemen jaringan operator GSM. Subsistem jaringan memanfaatkan basis data berikut untuk keperluan otentikasi dan keamanan [4]:

- Home Location Register (HLR), basis data yang menyimpan seluruh informasi administratif dari tiap pelanggan jaringan GSM yang terdaftar, lengkap dengan lokasi terkini (current location) dari MS.

- Visitor Location Register (VLR), melacak MS yang berada di luar home network , sehingga jaringan dapat dengan mudah mendeteksi keberadaan MS tersebut.

- Equipment Identity Register (EIR), berisi daftar International Mobile Equipment Identity (IMEI) yang dibolehkan untuk menggunakan layanan jaringan.

- Authentication Center (AuC), basis data yang berisi: International Mobile Subscriber Identity (IMSI), Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI), Location Area Identity (LAI), dan Authentication Key (Ki).

Ada beberapa cara yang dipakai dalam upaya melakukan pengamanan komunikasi jaringan GSM, yaitu :

a. Personal Identification Number (PIN) pada MS.

b. Otentikasi pengguna layanan.

c. Enkripsi pada GSM.

d. Penggunaan TMSI

C.1. Personal Identification Number (PIN) pada MS

Subscriber Identity Module (SIM) adalah sebuah smartcard yang dimasukkan ke dalam posel GSM. SIM memiliki nilai IMSI dan Ki, dimana IMSI adalah nilai unik untuk masing-masing subscriber di seluruh dunia dan Ki adalah kunci otentikasi 128-bit yang dibangkitkan secara acak.

Penggunaan kode PIN bertujuan untuk melindungi mengotentikasi SIM. PIN disimpan pada kartu SIM. Otentikasi dilakukan secara lokal, tanpa melibatkan jaringan. Dilakukan dengan meminta PIN setiap kali MS dihidupkan. Jika pengguna melakukan tiga kali kesalahan ketika memasukkan PIN, maka pengguna akan diminta untuk memasukkan kode yang lebih panjang, yaitu Personal Unblocking Key (PUK).

Jika pengguna melakukan sepuluh kali kesalahan saat memasukkan PUK, maka SIM akan dikunci, dan pengguna harus meminta SIM yang baru dari operator jaringan GSM.

C.2. Otentikasi pengguna layanan

Otentikasi pengguna dibutuhkan untuk mencegah pengguna yang tidak berhak memasuki jaringan dan mengklaim bahwa ia adalah subscriber. Jika hal ini terjadi, maka dengan mudahnya ada kemungkinan untuk membajak account seseorang dan berkedok seolah-olah ia adalah account tersebut.

Otentikasi pengguna dilakukan agar hanya pengguna yang terdaftar dan berhak saja yang dapat menggunakan layanan operator jaringan. Selain itu, digunakan agar tagihan dikenakan pada pengguna yang tepat, yang memang memanfaatkan layanan jaringan. Algoritma yang digunakan dalam proses otentikasi pengguna layanan pada jaringan GSM adalah algoritma A3. Algoritma ini tidak bersifat publik sehingga hanya antarmuka eksternalnya saja yang dispesifikasikan dalam GSM. Keamanan algoritma ini tergantung pada kunci rahasia user Ki yang beririsan antara mobile phone dan jaringan GSM. GSM sendiri tidak menspesifikasikan panjang nilai Ki sehingga penentuan panjang nilai Ki biasanya diserahkan sepenuhnya kepada pihak operator masing-masing. Namun, biasanya panjang kunci yang biasa digunakan oleh operator adalah 128 bit.

Adapun proses otentikasi pengguna menggunakan algoritma A3 adalah sebagai berikut :

i.  Jaringan mengirim tantangan acak (RAND) kepada MS.

ii. MS melakukan enkripsi terhadap RAND dengan algoritma A3 dan kunci Ki, menghasilkan respon SRES. Proses ini dilakukan pula oleh jaringan.

iii.  MS mengirim SRES kepada jaringan.

iv. Jaringan membandingkan SRES yang dihasilkannya dengan SRES yang diterima. Jika cocok, otentikasi berhasil.

Skema otentikasi pengguna dapat dilihat pada gambar di bawah.

Tweet

Subscribe to receive free email updates: