Brevet FR3025060A1 — publié le 20160226

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un réseau de télé- phones mobiles identifiés chacun par les numéros IMSI, MSISDN, IMEI au cours des échanges à partir du mobile ou vers le mobile, ce réseau comportant un registre HLR-HSS et un serveur OTA pour des abonnés. Etat de la technique Le démarquage des identités des abonnés mobiles avec identités multiples a pour but de rendre anonyme l'utilisation de leur téléphone mobile, c'est à dire leur repérage, soit par leur numéro de té- léphone (MSISDN), soit par leur numéro IMSI dans la carte SIM, soit par le numéro IMEI du mobile qui est le numéro de série du téléphone. Ces trois identités peuvent en effet être observées par interception des signaux radio ou de la signalisation filaire transmis par le mobile, et aussi par des enregistrements de tickets dans les réseaux VMPLN visi- tés. Dans ces tickets figurent aussi la cellule visitée. Les téléphones cryptés ne cachent pas le numéro IMSI, sauf à changer de carte SIM et une fois celle-ci changée, elle reste la même. Comme on ne peut cacher le numéro IMEI, l'utilisateur qui a cru se masquer en changeant de carte SIM, peut se faire remarquer par l'utilisation du même mobile. Ces téléphones cryptés utilisent la VoIP et protègent contre la connaissance des numéros appelés (les « métadonnées ») et la lecture facile des communications sur les parties filaires non cryptées par le segment radio. Ils sont très utiles mais ne suffisent pas à rendre l'utilisateur anonyme. La sécurité d'un « téléphone crypté » n'est que partielle. Des exemples où malgré un changement discret de carte SIM, un utilisateur se fait repérer car il n'a pas changé son mobile (donc même IMEI), illustrent cette évidence. De même, la fonction de « masquage du numéro » qui est une commande disponible dans les téléphones, ne cache rien, car le numéro circule sur la signalisation ISUP, avec simplement une restric- tion de présentation. Un équipement standard qui reçoit l'appel et qui est relié en ISUP (protocole donnant tous les paramètres) voit le numéro « masqué ». Les SIM Tool Kit avec des numéros IMSI virtuels (un nu- méro nominal et plusieurs auxiliaires) pour l'itinérante virtuelle sont 3025060 2 bien connus (voir pas exemple l'ouvrage de A.Henry-Labordère, « Virtual Roaming Systems for GSM, GPRS and UMTS »,Wiley éditeur, 2009). Le numéro IMEI est un moyen assez commun pour ob- server les abonnés qui changent de carte SIM mais conservent le même 5 mobile, risquant ainsi d'être repérés par le numéro IMEI dans les tickets d'appel. Même si la partie radio est chiffrée, le numéro IMEI circule en clair sur le réseau SS7 filaire, sur le réseau GPRS, sur le réseau GRX. Cette solution n'est donc pas satisfaisante pour éviter le repérage du mobile et son écoute par des tiers. 10 But de l'invention La présente invention a pour but de développer un réseau de téléphones mobiles permettant le démarquage des mobiles d'une manière efficace et simple. Exposé et avantages de l'invention 15 A cet effet, l'invention a pour objet un réseau de télé- phones mobiles identifiés chacun par les numéros IMSI-MSISDN et IMEI au cours des échanges à partir ou vers le mobile, réseau comportant un registre HLR-HSS et un serveur OTA pour des abonnés. Le registre HLR-HSS comporte un tableau de triplets TRI de numéros IMSI, 20 MSISDN, IMEI, des cartes SIM avec un outil STK pour chaque mobile M, un système OS-D avec un deuxième registre IMEI-D dans chaque mobile M, le réseau gérant l'attribution et le renouvellement des triplets TRi et pour chaque renouvellement de triplet TRi : le réseau attribue un numéro MSISDN du nouveau triplet TRi au 25 mobile, le serveur OTA fournit le numéro IMSI-Di à l'outil STK du mobile pour inscrire ce numéro dans le registre EFimsi de sa carte SIM et une commande de réinitialisation du mobile (REFRESH), le serveur OTA envoie le numéro IMEI-Di pour être inscrit dans le 30 registre IMEI-D et être utilisé à la place du numéro IMEI-Di-1 précédemment inscrit, le nouveau triplet TRi est alors utilisé par le mobile M pour les communications à la place du triplet TRi_i précédemment attribué à ce mobile M. 3025060 3 Le réseau de téléphones mobiles selon l'invention a l'avantage de démarquer efficacement les abonnés par la modification complète des triplets de numéro identifiant chaque mobile. De façon avantageuse, le réseau gère le renouvellement 5 des triplets selon un plan de renouvellement aléatoire ou commandé selon des paramètres tels que la périodicité ou la demande occasionnelle de renouvellement par le mobile. Cela permet à un mobile d'être parfaitement indiscernable puisque le mobile peut changer de triplet à chaque appel ou envoi de message. La mise en oeuvre de ce réseau est 10 particulièrement simple tant au niveau de la structure du réseau qu'au niveau des mobiles. Suivant une caractéristique avantageuse, le premier nu- méro IMEI inscrit dans le registre du mobile est celui attribué d'origine au mobile par son fabricant. 15 Suivant une autre caractéristique le serveur OTA écrit le numéro IMSI-Di par l'intermédiaire de l'outil STK plutôt que directement car la carte est le plus souvent multi-IMSI et on veut modifier les numéros IMSI auxiliaires dans l'outil STK. Ainsi, l'invention repose sur quatre entités : 20 un «SIM Tool Kit» dans la carte SIM, un registre HLR-HSS spécial, un serveur permettant de télécommander les changements d'identité de la carte SIM par l'intermédiaire de sa fonction SIM Toolkit et aussi un changement de numéro IMEI du mobile. Il dispose des 25 clés de sécurité (3GPP TS 23.048) de tous les abonnés du service de démarquage, éventuellement des téléphones avec un système OS spécial pour rendre anonyme le numéro IMEI. L'enregistrement d'un abonné mobile commence par le réseau radio 3G ou 4G. S'il s'agit d'un nouvel enregistrement, le numéro 30 IMSI de l'abonné est émis en clair. C'est celui du fichier EFimsi stan- dard de la carte SIM qui pourra être modifié par le SIM Toolkit. Le registre HLR-HSS attribue automatiquement un nou- veau numéro MSISDN, en même temps que les numéros IMSI et IMEI. Le système doit être capable de recevoir les appels et SMS envoyés vers 35 le nouveau numéro MSISDN de cet abonné M. 3025060 4 Si l'abonné est à l'étranger, les appels et SMS entrants sont adressés au numéro IMSI, et non au numéro MSISDN, qui est donc anonyme. Les appels et SMS sortants viennent du numéro MSISDN fourni par le registre HLR-HSS et sont donc anonymes aussi. 5 Pour l'anonymat du numéro IMEI, le changement est fait par le serveur OTA vers les systèmes OS spéciaux des mobiles. Le système objet de l'invention assure donc l'anonymat vis à vis des abonnés à l'étranger pour les différentes identités : IMSI, MSISDN, IMEI. 10 L'invention permet le démarquage des trois identités du mobile et elles sont facilement changeables pour l'utilisateur par son HLR-HSS spécial, c'est à dire avoir sa propre carte SIM gérée par un opérateur de sécurité. Ces cartes SIM doivent être multi-IMSI, les numéros IMSI auxiliaires permettant l'itinérante dans un grand nombre 15 de pays et réseau, le numéro IMSI nominal ne permettant que le fonc- tionnement dans des « bulles GSM ou LTE ». Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réseau représenté dans les des- 20 sins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma global du réseau de mobiles démarqués selon l'invention, la figure 2 décrit le changement d'identité par les numéros IMSI et MSISDN, 25 la figure 3 décrit le changement d'identité par le numéro IMEI. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, le réseau de mobiles selon l'invention se compose de moyens propres au réseau RMD et de moyens équipant les mobiles M du réseau. Ces mobiles M sont par principe démarqués, 30 c'est-à-dire rendus non identifiables par d'autres réseaux ou d'une in- terception de communication. Le réseau de mobiles démarqués RMD selon l'invention, dédié aux abonnés, a un registre HLR-HSS et une passerelle de raccordement aux réseaux publics, ISUP ou SIP, SS7. 3025060 5 Le registre HLR-HSS a une table T contenant un ensemble de triplets TRi composés chacun d'un numéro IMSI, d'un numéro MSIDN et d'un numéro IMEI appelés respectivement IMSI-Di, MSISDN-Di et IMEI-Di, i étant l'indice du triplet TRi. 5 Le tableau T contient un nombre suffisant de triplets pour permettre d'attribuer facilement et très rapidement, selon la nécessité du démarquage, un certain nombre de triplets TRi, voire un grand nombre de triplets TRi à chaque mobile M, par exemple très actif. Ces triplets de numéros sont attribués selon un choix et une fréquence 10 de renouvellement définis par le gestionnaire du réseau, le cas échéant à la demande ponctuelle ou systématique de l'abonné. Ainsi et à titre d'exemple, même avec seulement 1 000 triplets auxiliaires, le réseau dédié peut couvrir beaucoup d'abonnés. Le réseau communique avec un serveur OTA par SMS- 15 MT avec les mobiles M. Chaque mobile M a une carte SIM spéciale au réseau avec une fonction «SIM Tool Kit» (abrégé outil ou fonction STK). La clé d'authentification Ki de la carte SIM, secrète, reste la même ainsi que le numéro de séquence SEQ qui intervient dans l'authentification de la 20 carte SIM par le registre HLR-HSS. Les cartes SIM sont multi-IMSI, les numéros IMSI auxiliaires permettant l'itinérance dans un grand nombre de pays et réseau, le numéro IMSI nominal ne permettant que le fonctionnement dans des « bulles GSM ou LTE ». 25 Le mobile M a un système OS spécial avec un 2ème re- gistre IMEI-D, démarqué, qui n'est pas dans la mémoire ROM fournie à la livraison du mobile. Ce registre démarqué RM est dans une autre mémoire interne sauvegardée, telle que la mémoire du carnet d'adresses du mobile. 30 A la mise sous tension, le système OS spécial du mobile M regarde le registre démarqué RM. S'il est vide, il l'initialise avec le numéro IMEI du mobile, c'est-à-dire celui qui a été attribué au mobile M par le fabricant. Le changement de numéro IMEI démarqué par le démar- 35 quage est déclenché simultanément avec le démarquage des numéros 3025060 6 IMSI et MSISDN. Le système OS spécial du mobile a une application de changement de numéro IMEI émis vers un « port applicatif » spécial du protocole SMS-MT. Le numéro MSISDN-Di démarqué est attribué automati- 5 quement par le HLR-HSS, en même temps que les numéros IMSI-Di et IMEI-Di faisant partie d'un triplet TRi. Le système permet de recevoir les appels et SMS envoyés vers le nouveau numéro MSISDN-Di du mobile. Si le mobile est à l'étranger, les appels et SMS entrants sont adressés au numéro IMSI-Di, et non au numéro MSISDN-Di, ils sont donc ano- 10 nymes. Les appels et SMS sortants viennent du numéro MSISDN-Di fourni par le HLR-HSS et sont donc anonymes aussi. Le changement du numéro IMEI est fait par le serveur OTA vers le système OS spécial du mobile M. Le serveur de télécommande OTA qui envoie des SMS au 15 kit STK pour déclencher des changements dans le fichier officiel EFimsi de la carte SIM, pour inscrire un autre numéro IMSI fourni par le registre HLR-HSS. Le serveur de télécommande OTA envoie simultanément au système OS spécial du mobile M, la commande de changement de numéro IMEI, 20 L'invention permet le démarquage des trois identités et elles sont facilement changeables pour l'utilisateur par son HLR-HSS spécial Les différents enregistrements du mobile M sur d'autres réseaux peuvent être pris en compte suivant la logique qui convient : on 25 peut changer le « triplet d'identités » : périodiquement, avant un départ à l'étranger, après chaque SEND AUTHENTICATION, après chaque UPDATE LOCATION (avec le dernier IMSI) pour l'au- 30 thentification suivante. Le système objet de l'invention assure donc l'anonymat vis à vis des abonnés à l'étranger pour les différentes identités : IMSI, MSISDN, IMEI. En résumé, dans ce réseau dédié RMD : 35 La carte SIM est standard. Elle permet d'ajouter le kit STK. 3025060 7 Le mobile M est standard (Smartphone). Le chargement du système OS spécial correspond simplement à une application mobile. La gestion par télécommande des changements du triplet d'identité par le registre HLR-HSS est simple à appliquer. 5 Le mobile M peut utiliser un cryptophone chiffrant simplement avec des systèmes OS dits «rootés». Ces moyens sont classiques et restent compatibles car la carte SIM n'est pas concernée. Dans ce cas, les appels et les SMS sont en VoIP ; le numéro d'origine n'est pas le numéro MSISDN-D mais le nom de l'utilisateur du Soft- 10 phone (le numéro MSISDN officiel). Mais ce numéro ne peut être pas observé. Le démarquage sera présenté ci-après en deux étapes, celle d'abord des numéros IMSI et MSISDN à l'aide de la figure 2 puis celle du numéro IMEI à l'aide de la figure 3. Dans le cadre du réseau 15 RMD décrit globalement ci-dessus, le mobile M est supposé visiter un autre réseau. Le mobile est actuellement associé au triplet TRi avec les numéros démarqués IMSI-Di, MSISDN-Di, IMEI-Di. Les échanges se font avec des messages portant leur numéro d'ordre dans l'échange concernant le mobile M. 20 Selon la figure 2, le registre HLR-HSS reçoit les messages SEND AUTHENTICATION et UPDATE LOCATION comportant l'adresse du registre VLR ou MME du réseau visité par le mobile M. Le registre HLR-HSS décide de changer l'identité de l'abonné M qui est définie par le triplet TRi. 25 1. Le registre HLR-HSS choisit (1) un nouveau triplet d'identité TRj parmi ceux disponibles. 2. Le registre HLR-HSS envoie (2) au serveur OTA la demande d'émission d'une commande de changement de numéro IMSI (IMSI-Dj). 3. La demande est envoyée (3) par le message SMS-MT vers l'outil 30 STK car le serveur OTA dispose des clés de sécurité (TS 23.048) de la carte SIM. 4. L'outil STK écrit (4) le nouveau numéro IMSI-Dj dans le fichier standard EFimsi de la carte SIM. 3025060 8 5. Le serveur envoie (5) une commande REFRESH au mobile M pour qu'il se réinitialise. Il prend alors en compte le nouveau numéro IMSI-Dj venant du fichier EFimsi. 6. Le registre HLR-HSS se prépare à transmettre le nouveau numéro 5 MSISDN-Dj vers le registre VLR du réseau visité lors d'un nouveau UPDATE LOCATION 3G ou 4G et d'un UPDATE LOCATION GPRS (attachement 3G.sur un GPRS). 7. L'anonymat par le numéro MSISDN-Dj sera assuré pour le prochain appel ou SMS-MO de l'abonné M. 10 A partir de là, le mobile M transmet le nouveau numéro IMSI-Dj et signe les appels et SMS-MO avec ce nouveau numéro MSISDN-Dj qui a été transmis au registre VLR par le registre HLR-HSS. Les détails de l'application changement de numéro IMEI dans le mobile seront donnés à l'aide de la figure 3. A la mise sous ten- 15 sion, le système OS spécial regarde si le registre démarqué RM est vide, si oui, il l'initialise avec le numéro IMEI du mobile M attribué par le fabricant. Le mobile M reçoit du commutateur MSC ou MME une commande «Identity Request» demandant le numéro IMEI. Il répond à 20 partir de son registre démarqué RM (2) et envoie le numéro IMEI inscrit dans ce registre. Or, le changement de numéro IMEI démarqué, c'est-à- dire de numéro IMEI-Di, est déclenché simultanément avec le démarquage des numéros IMSI et MSISDN. S'il s'agit du premier changement 25 de numéro IMEI, ce numéro IMEI d'origine sera remplacé par celui du triplet TRi. Si le numéro IMEI est déjà un numéro démarqué IMEI-Di, il sera remplacé par le numéro IMEI-Dj du nouveau triplet TRj nouvellement attribué par le réseau RMD et dont les numéros démarqués IMSIDj et MSISDN-Dj ont déjà été attribués au mobile selon la procédure 30 décrite ci-dessus. Le mobile M a dans son système OS spécial une ap- plication «changement de numéro IMEI» destinataire de SMS-MT émis vers un « port applicatif » spécial du protocole SMS-MT (voir 3GPP TS 23.040) qui explique ces «ports». D'autres réalisations sont possibles (utiliser la Classe 3) mais la méthode décrite garantit le moins d'incom- 35 patibilité. 3025060 9 Le système OTA l'envoie (4) au mobile M, par exemple par SMS-MT, avec un «port» spécial destiné à l'application «changement de numéro IMEI» du système OS spécial du mobile. Le registre HLR-HSS a déclenché (3) la demande de ra- 5 fraichissement du numéro IMEI masqué dans le cadre du rafraichisse- ment du triplet IMSI-MSISDN-IMEI. La sécurité pour les appels et SMS sera décrite ci-après. Appels et SMS entrants venant de l'extérieur du réseau dédié RMD Les appels arrivent en SIP ou ISUP vers le réseau mobile dédié 10 RMD de l'abonné, les SMS-MT par le réseau SS7. Des relais d'ap- pels téléphoniques peuvent être installés à l'étranger si des numéros MSISDN étrangers sont utilisés dans le « pool » de MSISDN#j. Ils peuvent être adressés au numéro « MSISDN officiel » ou à un numéro « MSISDN démarqué » de l'abonné. L'invention est prévue 15 pour assurer le succès de la terminaison d'appel, quel que soit le numéro MSISDN#j. Pour les appels entrants, la passerelle d'entrée du réseau mobile dédié, le GMSC émet donc un SEND ROUTING INFO request vers le registre HLR-HSS avec le numéro MSISDN destinataire de l'ap- 20 pel. Que ce soit l'un au l'autre, le registre HLR-HSS retrouve le numéro IMSI affecté actuellement et fait l'appel. Pour les messages SMS-MT entrants, la demande SRI FOR SM request reçue par le registre HLR-HSS a le numéro « MSISDN officiel » ou le numéro « MSISDN démarqué». Le registre 25 HLR-HSS retourne le numéro IMSI affecté, qui sert pour le FORWARD SM MT, que l'abonné M soit dans son réseau dédié ou ailleurs. Appels et SMS sortants vers d'autres réseaux Le numéro MSISDN visible sur le réseau filaire et des destinataires 30 est celui «démarqué».On ne peut pas aisément le corréler avec le mobile M. Apparition du numéro MSISDN « officiel » non démarqué - Celui -ci n'apparaît dans aucun appel ou SMS émis par le mobile M. 3025060 10 Pour ne pas faire apparaître le numéro MSISDN officiel sur les liaisons filaires PSTN ou SS7, la mesure de sécurité est de ne jamais le communiquer. L'appel vers le numéro MSISDN officiel est alors réservé à des appels venant du réseau mobile dédié. Si un appel 5 est émis par un abonné, le numéro MSISDN démarqué apparaît et le destinataire peut le rappeler sur ce numéro. Comme celui-ci peut changer, il faut que le registre HLR-HSS dispose de suffisamment de numéros, par exemple avec son propre numéro IMSI, de façon à garder en mémoire les derniers numéros «MSISDN démar- ia qués» attribués à un abonné M. 15 3025060 11 GLOSSAIRE AUC Fonction intégrée ou séparée d'un registre HLR qui gère l'authentifi- 5 cation HLR « Home Location Register » Registre de Localisation des abonnés mobiles par protocole MAP (3GPP TS 29.002) avec le VPLMN à gauche dans les figures 1 et 2 10 HSS « Home Subscriber » Server Equivalent 4G LTE d'un HLR. Pour la mobilité communique par protocole S6a/DIAMETER avec le VPLMN (3GPP TS 29.272) 15 HPLMN « Home Public Mobile Network » Réseau GSM dans lequel résident les informations de profil de l'abonné IMEI «International Mobile Equipment Identity» 20 Identifiant unique, avec numéro de série du mobile. Numéro indé- pendant des numéros IMSI et MSISDN IMSI « International Mobile Subscriber Identity » Numéro d'abonné dans la carte SIM, complètement indépendant du 25 numéro MSISDN de l'abonné ISUP « ISDN User Part » Réseau téléphonique utilisé à l'international ou pour les services vocaux des opérateurs de mobile. Ce réseau relaie la signalisation 30 RNIS(ISDN en anglais) qui est une signalisation de raccordement di- rect d'abonnés et a des possibilité plus limitée. L'identité de l'envoyeur est celle de son MSISDN dans le registre VLR SIM «Subscriber Identity Module» 35 Circuit intégré sur support plastique enfichable dans un mobile SIP Protocole d'appels en VoIP SMS-MO message SMS émis par un terminal L'identité de l'envoyeur est celle de son MSISDN dans le VLR 3025060 12 SMS-MT « SMS Mobile Terminated » Les SMS reçus par le mobile d'un abonné ; ceux concernant la carte SIM (classe 2 de 3GPP TS 23.040) sont redirigés vers la carte SIM 5 MAP « Mobile Application Part » Standard GSM pour la transmission de signalisation et messages MSC « Message Switching Center » Commutateur des réseaux de mobiles fournissant le service « circuit » 10 MSISDN Numéro habituel du Mobile MSISDN démarqué 15 Le numéro affiché quand l'abonné appelle, et sur lequel on peut l'ap- peler SS7 "Signalling System N°7" Réseau de signalisation mondial pour la transmission de messages, 20 surtout entre opérateurs de mobiles « Softphone » Logiciel dans le terminal de l'abonné permettant de faire des appels et des messages sur une connexion IP « Smarphone » Téléphone Intelligent capable de charger de nombreuses applications notamment des clients SIP, mais ces clients en général n'ont pas accès à la carte SIM « Sponsor » Opérateur de mobiles fournissant une tranche de numéros IMSI auxiliaires qui peuvent être dynamiquement affectés aux abonnés du système 35 VLR Registre de localisation du réseau visité 25 30 40 REVENDICATIONS1°) Réseau de téléphones mobiles identifiés chacun par les numéros IMSI-MSISDN et IMEI au cours des échanges à partir ou vers le mobile, réseau comportant un registre HLR-HSS et un serveur OTA pour des abonnés, réseau caractérisé en ce que le registre HLR-HSS comporte un tableau de triplets TRI de numéros IMSI, MSISDN, IMEI, des cartes SIM avec un outil STK pour chaque mobile M, un système OS avec un deuxième registre IMEI-D dans chaque mobile M, le réseau gérant l'attribution et le renouvellement des triplets TRi et pour chaque renouvellement de triplet TRi : le réseau attribue un numéro MSISDN du nouveau triplet TRi au mobile, le serveur OTA fournit le numéro IMSI-Di à l'outil STK du mobile pour inscrire ce numéro dans le registre EFimsi de sa carte SIM et une commande de réinitialisation du mobile (REFRESH), (il écrit par l'intermédiaire du STK plutôt que directement car la carte est le plus souvent multi-IMSI et on veut que les « IMSIs auxiliaires » dans le STK soient modifiés), le serveur OTA envoie le numéro IMEI-Di pour être inscrit dans le registre IMEI-D et être utilisé à la place du numéro IMEI-Di_i précédemment inscrit, le nouveau triplet TRi est alors utilisé par le mobile M pour les communications à la place du triplet TRi_i précédemment attribué à ce mobile M. 2°) Réseau de téléphones mobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier numéro IMEI-Di inscrit dans le registre du mobile est le numéro IMEI d'origine attribué par le fabricant du mobile. 3°) Réseau de téléphones mobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce que 3025060 14 le réseau gère le renouvellement des triplets TRi selon un plan de renouvellement aléatoire ou commandé suivant des paramètres tels que la périodicité ou la demande ponctuelle du mobile. 5 4°) Réseau de téléphones mobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce que le serveur OTA inscrit le numéro IMSI-Di par l'intermédiaire de l'outil STK. 10