移动网络入侵：利用 FALCON 对本地 4G/5G 基站进行侦察

导语：国外 APT 组织和其他黑客多年来一直在利用我们的移动网络窃听通话、定位位置并收集数据。攻击移动网络是网络安全领域的前沿课题之一。本系列教程将带你深入了解这些网络的工作原理，以及如何对本地基站进行侦察与监控。

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一、前言

在本系列之前的文章中，我们介绍了如何查找本地基站的频点和基站 ID（CID）。在进行本教程之前，请先阅读该教程，掌握以下信息：

• 基站的发射频率
• 基站 ID（CID）

这些信息是连接本地基站并监控其活动的必要前提。

本教程使用的工具是 FALCON（LTE 控制信道快速分析工具），由 falkenberg9 开发，可用于 LTE/LTE-A 4G 网络的实时分析。它基于 srsLTE（现为 srsRAN）库构建，可在标准 x86 PC 上运行，支持 Ettus USRP 或 LimeSDR Mini 等软件定义无线电设备。

此外，我们将使用 DragonOS 作为操作系统——这是由 Aaron Noble（cemaxecutor）维护的基于 Lubuntu 的定制发行版，已预装并编译了你需要的所有工具，省去大量编译配置的时间。

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二、FALCON 核心功能解析

PDCCH：4G/5G 的空中交通管制

FALCON 由多特蒙德大学的研究人员设计，用于分析 4G 和 5G 网络流量。它的核心功能是捕获 PDCCH（物理下行控制信道） 数据。PDCCH 是 4G 和 5G 网络中至关重要的物理层信道，它告诉您的设备：

• 何时何地监听传入数据
• 何时何地允许您向网络发送数据

在您的手机下载视频或上传文件之前，必须先成功解码 PDCCH。如果解码失败，您的手机无法确定在频率网格中应该查找什么，从而导致连接断开或数据传输失败。

PDCCH 承载下行链路控制信息（DCI），其中包含：

信息类型	说明
下行链路分配	告诉手机数据正在通过物理下行链路共享信道传入，并精确指定要读取的时间和频率资源
上行链路授权	允许手机在物理上行链路共享信道（PUSCH）上传输数据，并定义传输格式
功率控制命令	调节发射功率，以节省设备电量并减少网络干扰

FALCON 的主要功能

FALCON 可在非理想信号条件下最大化减少错误检测，包含多阶段验证链。它的主要功能包括：

LTE 监控：解码基站的 PDCCH，显示当前活跃设备的数量，包括它们的无线网络临时标识符（RNTI）和各自的资源分配情况。这使得能够精确确定当前网络负载并识别瓶颈。

稳健解码：即使在信号条件不理想的情况下，也能保证准确解析。

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三、黑客如何使用 FALCON

虽然 FALCON 最初是为蜂窝网络工程师分析网络负载而设计，但攻击者也可以利用它进行以下操作：

1. 流量拦截

通过捕获调度信息，黑客可以被动地跟踪数据如何分配给活跃用户，从而锁定拦截的移动流量。

2. 用户追踪

该工具可以显示活跃设备的临时网络标识符（RNTI）。攻击者可以利用这些标识符来：

• 绘制特定地理区域内哪些移动设备正在进行通信
• 关联网络流量以追踪个人行踪

3. 定向拒绝服务攻击

由于 FALCON 能够准确识别网络带宽和频率资源利用率，攻击者可以精确地确定需要多少流量才能使基站饱和，引发局部中断或拥塞。

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四、环境准备与配置

DragonOS 系统要求

开发者建议使用以下配置以获得最佳性能：

1. 不要同时运行任何其他带有 GUI 的应用程序（如浏览器或电子邮件客户端）
2. CPU 至少有 4 个物理核心，并禁用超线程技术
3. 禁用动态电压频率调节（DVFS）等节能技术，将 CPU 置于性能模式

连接 LimeSDR

在启动 FALCON 之前，请先将 Lime SDR 通过 USB 端口（建议 USB 3.0）连接到电脑。

检查设备是否已连接：

lsusb

确保 SDR 被 SoapySDR 库识别：

SoapySDRUtil –find="driver=lime"

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五、操作步骤

步骤 1：启动 DragonOS

本教程中使用的是 DragonOS，它预装了 FALCON。在左下角的应用程序菜单中，找到”业余无线电”部分，点击 FALCON 启动。

步骤 2：连接 SDR 并启动 FALCON

确保 LimeSDR 已通过 USB 3.0 端口连接后，运行以下命令验证：

lsusb

确保 SDR 被识别：

SoapySDRUtil –find="driver=lime"

步骤 3：配置基站参数

打开 FALCON 图形界面后，按照以下步骤操作：

1. 点击左上角的 “开始” 按钮
2. 在右侧屏幕输入要分析的基站频率
3. 在下方输入该基站的小区 ID（CID）
4. 再次点击左上角的 “开始” 按钮

步骤 4：查看小区设备活动

解码器与小区同步并解码 PDCCH 后，点击顶部标签页的 “UE 活动”。这将显示连接到该基站的小区设备及其 RNTI（无线网络临时标识符）。

显示信息包括：

• 活动设备列表
• 总吞吐量
• MCS 索引
• 资源块子帧
• RNTI 直方图

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六、总结与安全威胁

我们的蜂窝网络系统已长期遭受外国势力入侵。越了解这些系统的工作原理，就越能更好地预防或应对此类入侵。

攻击者的利用方式

通过 FALCON 等工具，黑客可以：

• 追踪用户：通过 RNTI 标识符定位特定区域内正在通信的移动设备
• 拦截流量：被动跟踪数据分配，锁定目标用户的移动流量
• 发起 DoS 攻击：精确计算使基站饱和所需的流量，引发局部中断

安全建议

对于普通用户：

• 尽量使用加密连接
• 避免在公共移动网络传输敏感信息

对于安全研究员：

• 深入研究 4G/5G 协议栈
• 了解基站工作原理，以便更好地防御

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来源：本文译自 Hackers-Arise，https://hackers-arise.com/mobile-network-hacking-reconnaissance-on-your-local-mobile-network/

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