携帯電話盗聴と通信の暗号化

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 携帯電話での通話は暗号化されていますが、GSM方式の暗号が解読可能だという話題が昨年から話題になり、GSMAの反論してもいます。
 GSMAは、GSMの暗号化方式「A5/1」効率的で強固だと言うばかりで、解読可能なことは否定していません。携帯の暗号化は、端末の制約などからさほど強力な方式は採用しにくいので、解読は可能だとお思われます。しかし、解読にかかる時間とお金を考えると解読されることはないというのが、GSMの主張です。

 そこで、解読にかかるコストを、GSMより強力な暗号化化方式であるRSAの暗号化がどの程度安全かを実験したNTTの解読実験をもとに計算してみました。

 解読には、約3.6億円必要になります。解読に要する時間は半年です。
 1件当たり4憶円で解読を請け負えばビジネスになりそうです。

 従業員の5千人の会社の社員用PCを夜間休日の未使用時に利用すると解読は半年で費用は1億円くらいまで下がります。
年2件の解読能力を前提として1760台でコスト計算していますが、社内OA用PCの処理能力の低さ、利用可能な時間が夜間休日に限られることなどを勘案しても、五千台利用できれば、半年で解読可能です。データセンター費用やPCの調達コストはほぼゼロになりますので、費用は約1億程度になります。
 CIAや公安当局が省庁内で使っているPCは何万台もあるでしょうから、1か月以下での解読は可能だと思われます。闇世界の住人なら、BOTネットを使い、他人のリソースを無断かつ違法に利用する方法もあるかもしれません。

 費用算出の内訳は以下のとおりです。
内訳
  • PC:2億円(リースで年間0.24億/6ヶ月)
     Corei7-965 3.2 GHzないしCore2 Extreme QX9775 3.2 GHz搭載PC1760台
     定価で1億だが、大量購入割引分を設置工事費に充当し2億円
  • データセンター:2.4億円/6ヶ月
     200ラック×6ヶ月
     大口割引が期待できるが、割引分を維持管理費に充当
  • 人件費
     150万/人月×6ヶ月×5人=4500万/6ヶ月
  • 暗号化解読コンサル費用5000万
 768ビットの鍵解読に必要な計算量は、Opteron 2.2GHz換算で約1700年分の計算量なので、Corei7-965 3.2 GHzないしCore2 Extreme QX9775 3.2 GHz搭載PCを使うと880年分です。
 半年で計算終了するためには、1760台必要になります。

 NTTの解読に要した計算量は、多項式選択でOpteron 2.2GHz換算で20年分、篩(ふるい)処理
で同1500年分、線形代数で同155年分などで、合計Opteron 2.2GHz換算で1700年分です。
 これを、10TBのハードディスクを備えた8コア計算機とクラスタを利用し、2007年から3年かけて解読したそうです。
 なお、RSAの暗号鍵の長さは1024ビットないし2048が一般的です。NTTが行ったのは768ビットの鍵解読に相当する素因数分解ですので、1024ビット解読には計算量不足ですが、GSM暗号化方式「A5/1」の解読には十分だと思われます。

 「A5/1」の後継である「A5/2」も、「A5/3」も携帯電話端末の処理能力の限界があるので、劇的に暗号化強度の改善は期待できません。スマートフォンではない一般的なGSMの携帯電話は、重たい暗号化処理をするのには、CPU能力も電池も力不足です。Ciscoの低価格ルータで、3DESやRSAなどの暗号化処理をすると簡単にCPUオーバーロード状態になるのをみると、暗号化処理の重さはよくわかります。
 GSMAは、「A5暗号化は、effectiveである 」と言っているも、端末の能力の範囲内で非常に効率的であるという意味です。GSMによる通信は、時間とお金をかけれ暗号を解読すれ盗聴も可能だが、リアルタイムで気軽に盗聴できほと脆弱ではないということで安心しておきましょう。


 AMD Opeteron 2.2G: 3.8GFlops
 Core 2 Extreme QX6700: 6.1GFlops
 (QX6700はOpetronの1.6倍)

  Core i7-965:51.20GFLOPS
 Core 2 Extreme QX6700:42.56GFLOPS
 (Core i7-965は QX6700の1.2倍)

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