利用手機信息精確定位偽基站的方法研究

王德廣，張 旭

利用手機信息精確定位偽基站的方法研究

王德廣，張 旭

隨著公眾移動通信的發展，多種制式的偽基站越來越多，它們大量發送廣告信息，乃至詐騙短信，干擾了群眾的日常生活，危及他們的財產安全。通過深入分析偽基站的工作原理及偽基站對手機的影響，提出利用偽基站覆蓋區域用戶位置信息及收到垃圾短信的時間定位偽基站的運行軌跡，并結合市區攝像頭鎖定偽基站的方法。為公安機關查獲偽基站提供先進的技術支持，打擊偽基站的違法行為。

偽基站；手機；定位；垃圾短信；GPS

0 引言

“偽基站”由于能使垃圾短信繞過主管部門和公眾通信運營商的監管，用最高的性價比滿足不良商家和不法分子巨量短信投放發送的需求而屢禁不止[1]。偽基站產品在互聯網上的購買渠道非常便利，價格從一萬到十多萬元人民幣不等。偽基站設備更新換代較快，且已呈現出制式化生產趨勢，目前已發展到第4 代產品，每小時能發送5 萬條信息，顯示的主呼號碼前3位均為“106”，發送半徑達到500 米[2]。偽基站大量發送廣告信息、詐騙短信，不僅會干擾公眾移動通信基站，干擾手機用戶的日常生活，危及他們的財產、信息安全，甚至對社會穩定和宣傳導向帶來負面影響。無線電管理部門、運營商監管部門等相關部門應該對“偽基站”設備的危害性引起足夠重視。偽基站使不法分子獲得高額利潤，且偽基站獲取簡單，犯罪成本低，危害大。因此，嚴查嚴打偽基站是十分必要的。本文提出一種新的偽基站定位方法：通過利用手機位置信息、短信記錄定位偽基站。從而為打擊偽基站犯罪提供技術支持。

1 偽基站系統的原理

偽基站的工作原理如圖1所示：

圖1 偽基站工作原理圖

偽基站的廣播網號、廣播頻率和現網相同，位置區設置和現網不同，由于其信號強度遠強于現網，當用戶將進入偽基站覆蓋區域時會快速重選到偽基站小區進行位置更新[3]。且目前的移動通信系統（GSM）采用單項認證的體制，即只有網絡對終端的認證，不需要終端對網絡的認證[4]。使用者首先通過專用檢測手機偵測到附近公眾移動通信 GSM 網的廣播控制信道載頻頻點號，然后輸入控制軟件使用偽基站同頻發射與基站完全相同的廣播控制信號，利用自身功率優勢誘騙覆蓋范圍內處于待機狀態的手機紛紛向其提出小區更新請求[5]。用戶在偽基站覆蓋區域一般發生以下過程：“偽基站小區重選→向偽基站發起位置更新→偽基站位置更新接受→偽基站下發短信→偽基站變換 LAC→偽基站小區重選→向偽基站發起位置更新→偽基站位置更新拒絕→手機重新進行現網小區重選→再次位置更新成功”，此過程至少需要25 秒以上，一般會持續幾分鐘，在此期間會造成用戶無法主被叫、無法正常收發短信、無法上網，嚴重影響客戶的業務感知[6]。

2 偽基站的危害

目前偽基站在GSM 系統中的出現，帶來的安全及社會危害主要有以下幾個方面：一方面，偽基站的設立使在其信號覆蓋范圍內的手機信號被非法掩蓋，欺騙用戶終端在偽基站駐留，導致終端脫離正常GSM服務網絡，造成用戶無法正常通信。另一方面，偽基站導致其信號覆蓋范圍內的用戶終端頻繁交互信令，使此區域無線資源緊張，擾亂無線電秩序。此外，不法分子利用偽基站騙取用戶標識信息，對用戶進行竊聽、位置跟蹤，威脅用戶隱私。最后，模擬任意主叫用戶號碼，發送任意數量、任意內容短信，惡意騷擾用戶。目前發現的偽基站主要是發送商業廣告，但是如果偽基站被不法分子利用發送反動短信，則將造成更為嚴重的社會危害[7]。

3 手機定位偽基站的方法

目前，主流對偽基站的偵測方法都是通過統計從偽基站重選到移動小區的頻次找出哪些移動小區附近有偽基站[8]。這樣的處理方法只能發現偽基站的大概位置，且處理統計的時延比較長，定位范圍不精確，對于頻繁移動的偽基站效果不好。為了提高偽基站定位的準確性，本文通過對手機進入偽基站覆蓋區域時手機現象的研究，提出一種利用手機GPS位置、短信記錄定位偽基站的新方法。

3.1 方法概述

通過深入分析手機進入偽基站覆蓋區域時的現象：網絡信號差甚至沒有信號，且收到一條垃圾短信，判斷手機進入偽基站覆蓋區域。由于進入偽基站覆蓋區域的所有用戶手機都會出現上述現象，且偽基站覆蓋區域的手機用戶將各自的GPS位置信息（此時移動網絡的信號差且位置信息不準確）及此條短信記錄發到同一臺位置計算服務器。此位置計算服務器通過用戶短信記錄的時間和手機用戶GPS的位置信息，計算出偽基站的定位信息與地圖庫中的地圖進行匹配，獲取偽基站的路徑信息，并結合城市中的攝像頭鎖定搭載偽基站車輛，從而抓獲犯罪分子。在此方法中需要用戶連接w ifi，連接w ifi有兩個作用：①可以排除一些運動中的用戶對此系統的影響。②利用w ifi上傳信息不花費用戶流量，用戶無需為此付出經濟代價。

其中位置定位服務器的計算方法是：根據偽基站的工作原理，偽基站可以搜索以其為中心、一定范圍半徑內的手機信息，并強行讓該手機脫離正規基站建立起的移動網絡，進而讓手機連接到自己設立的通信網絡。也就是說，相近時間內收到垃圾短信的所有用戶的位置在以偽基站為中心的圓內，且這個圓心就是偽基站的位置。由于偽基站的運動，收到垃圾短信的所用戶位置會形成一個帶狀，如圖2所示：

圖2 偽基站運動所劫持的手機用戶

將此帶狀與地圖庫中的地圖進行匹配，可獲得偽基站的運動路徑。算出搭載偽基站車輛通過運動路徑中攝像頭的時間就可以鎖定嫌疑車輛。

3.2 系統設計

3.2.1 系統架構

本文設計利用手機信息定位偽基站，如圖3所示：

圖3 利用手機信息定位偽基站架構圖

（1）偽基站對手機進行干擾發送垃圾短信，手機發現其在附近活動。

（2）將手機的GPS地址、此條垃圾短信發送到web服務器。

（3）Web服務器根據傳送的信息中的地址和時間將數據存到數據庫不同的表中。

（4）在固定的時間段將數據取出與地圖匹配，獲得偽基站的運行路徑。

（5）位置定位服務器根據偽基站運行路徑、市區攝像頭的坐標、攝像頭附近手機收到短信的時間判斷搭載偽基站通過攝像頭的時間段，并利用攝像頭記錄下這段時間通過攝像頭車輛的車牌號。最后對多個攝像頭記錄下的車牌號比對，鎖定嫌疑車輛。

（6）將嫌疑車輛的車牌號發送給公安機關的相關部門。3.2.2 系統模塊

本系統有3個功能模塊，分別如下：

（1）手機監控模塊：實時監控手機是否收到短信，如收到判斷信號是否弱或沒有。上述條件如果成立，說明有偽基站活動，激活傳輸模塊。

（2）傳輸模塊：獲取GPS位置信息、此條短信記錄經加密發送到服務器端。

（3）數據處理模塊：分為以下四個子模塊

①路徑匹配模塊：將收集來的數據根據時間和地域分組，將一組數據與地圖匹配，獲得同一偽基站在一定時間段的運行路徑。

②攝像頭坐標模塊：利用地圖信息查出這一偽基站運行路徑中的攝像頭坐標。

③可疑車輛記錄模塊：利用攝像頭的坐標、攝像頭附近區域用戶收到垃圾短信的時間確定搭載偽基站車輛通過攝像頭的時間段，并利用攝像頭記錄下這段時間通過攝像頭車輛的車牌號。

④車牌比對模塊：將可疑車輛記錄模塊記錄下的車牌號進行比對，找出嫌疑車輛。

3.3 系統實現

Andorid(安卓)是基于 Linux 的操作系統，主要運行于智能手機和平板電腦等觸屏移動設備。由谷歌領導的 開放手機聯盟OHA（Open Handset Alliance）開發，并于 2007 年首次發布[9]。

獲取Android手機的訪問權限。在本文中需要請求4個權限，如表1所示：

表1 需要獲得的權限

在程序中使用的getXxx()方法獲取手機信息，如表2所示：

表2 獲取信息的方法

3.4 測試

在手機上運行編寫的軟件，獲取的數據信息如圖 4所示：

圖4 獲取手機信息

3.5 方法的不足與建議

本方法難點并不在技術，而是有足夠的用戶將個人位置信息和短信記錄傳到 web服務器。由于偽基站對個人的危害，用戶對打擊偽基站是支持的。但是，用戶對將自己的個人信息傳到網絡是比較謹慎的。因此，要使足夠多的用戶使用此功能，本文提出兩點建議：

（1）有一個能使用戶信任的機構建立一個可信的、安全的服務器，保存、合理使用用戶信息（只用作打擊偽基站）。

（2）此功能的推廣。打擊偽基站也是手機安全廠商的一項工作目標，所以可通過與安全廠商合作，將打擊偽基站的功能作為手機安全軟件的一個模塊，從而達到打擊偽基站功能推廣的目的。

4 總結

本文通過將手機用戶的垃圾短信記錄及用戶GPS地址發送到位置計算服務器，通過計算定位偽基站的位置。結合市區中的攝像頭，為打擊偽基站違法行為提供先進的技術支撐。但是，由于此方法需要大量的手機用戶配合，如何才能將其推廣是一個待解的問題。

[1] PENGSHAOHUA. Hit "pseudo base station" still need to strengthen the legal means [J]. Journal of communication world, 2014,3:18-19.（彭紹華.打擊“偽基站”還需加強法律手段[J].通信世界,2014,3:18-19.）

[2] LU XINNAN,XU CHUNM ING. Flow "pseudo base station" may become a disturbance areas [J]. China radio, 2013,2013, 4:70-70.（陸新南,許春明.流動“偽基站”或將成為干擾重災區[J].中國無線電,2013, 4:70-70.）

[3] ZHANG WEI. The GSM network optim ization principle and engineering (second edition) [M], Beijing, people's posts and telecommunications publishing house,2010.（張威. GSM網絡優化原理與工程（第2 版）[M],北京，人民郵電出版社，2010.）

[4] ZHAO HENG,SHAO SIQING. Pseudo base station system analysis of the positioning methods and solutions ( A) [J]. Journal of telecommunication network technology, 2011, 8.（趙恒,邵四清.偽基站系統的分析定位方法及解決建議（一）[J].電信網技術,2011,8.）

[5] HONG ZHI.Vigilant pseudo base station cause spam flood control[J]. China radio, 2013,12: 25-28.（洪治.警惕偽基站造成垃圾短信泛濫失控[J].中國無線電,2013,12: 25-28.）

[6] WU JINKE,GUANG ZHIHONG,DAI YONG,WANG BIN. The new technology's research and application of detecting trace pseudo base station[J]. China's new communications, 2014, 2:56-56.（吳金科,鄺志鴻,戴勇,王斌. 偽基站偵測追蹤新技術的研究及應用[J].中國新通信,2014, 2:56-56.）

[7] TIAN YE,LIU PEI,XU HAIDONG.New pseudo base station security analysis [J]. Journal of telecommunication engineering and standardization, 2013, 8:58-61.（田野,劉斐,徐海東.新型偽基站安全分析研究[J].電信工程技術與標準化,2013,8:58-61.）

[8] WANG KAI. Mobile communication pseudo base station case analysis and explore [J]. China radio, 2013, 6:34-36.（王凱. 移動通信偽基站案例分析與探究[J].中國無線電,2013,6:34-36.）

[9] OHA.Industry Leaders Announce Open Platform for Mobile Devices[EB/OL].http://www.openhandsetalliance.com/press_11 0507.htm l

Study the M ethod that Using M obile Phone Information Accurate Positioning Pseudo Base Station

Wang Deguang, Zhang Xu
(College of Software, Dalian Jiaotong University, Dalian City Liaoning Province 116052, China)

With the development of the public mobile communication, Pseudo base station of multi-model is increasing, They send lots of advertising messages, or even fraud SMS that have interfered w ith public’s daily life, along w ith endangering their property security. Through in-depth analysis of the working principle of pseudo base station as well as the pseudo base station influence on mobile phone, the author proposes a method, which covers the users’ location information and moving trajectory of time orientation pseudo base station that they receive the garbage SMS, and connected w ith way that the urban camera locking the pseudo base station. It provides advanced technical support for the police to seize a Pseudo base station and crack down on violations from Pseudo base station.

Pseudo Base Station; Phones; Positioning; Spam; GPS

TP399

A

2014.09.02）

遼寧省教育廳（LN2012163）

王德廣（1968-），男，遼寧大連，大連交通大學，軟件學院，副教授,碩士，研究方向：信息安全、數據庫優化，大連，116052

張 旭（1987-），男，山西保德，大連交通大學，軟件學院，碩士研究生，研究方向：網絡安全，大連，116052

1007-757X(2014)11-0025-03