GSM (Global System for Mobile Communications) הוא תקן לרשתות סלולריות שהפך לנפוץ בעולם. ב־2010 היו כ־5 מיליארד מנויי GSM. הטכנולוגיה מבוססת בעיקר על שילוב של FDMA (חלוקת תדרים) ו‑TDMA (חלוקת זמן), כלומר מחלקת ערוצים גם לפי תדר וגם לפי חלונות זמן. הקול מועבר באופן דיגיטלי, ולכן GSM נחשב ל"דור שני" (2G). בהמשך נוספו טכנולוגיות להעברת נתונים כמו GPRS ו‑EDGE, שלעיתים מכונות "דור 2.5" ו"2.75".
בשנות ה־80 היו באירופה מערכות סלולר שונות שלא תאמו זו לזו. בשנת 1982 הוקמה ועדת GSM (מקור השם בצרפתית) כדי לתכנן מערכת אירופית אחידה. ב־1987 הושג הסכם בין מפעילים, והמפעילות הראשונה החלה ב־1991. GSM התפתח במהירות והחל לעבוד גם באסיה, אפריקה, אוסטרליה ואמריקה (בגרסה שנקראת PCS 1900). ב־2004 היו יותר מ‑700 רשתות GSM בעולם וכמעט מיליארד מנויים; חברות מובילות היו נוקיה ואריקסון.
בישראל הושקה רשת GSM על ידי פרטנר (מסחרית: אורנג') ב־1999. ב־2001 הצטרפה סלקום. פלאפון הצטרפה ב־2009 כשאימצה גם שירותי GSM לצד המעבר ל‑3G.
המטרות של GSM היו להגדיל קיבולת לעומת מערכות אנלוגיות, לשפר אמינות ולתת פרטיות. לכן נעשה שילוב של TDMA ו‑FDMA, נוספו קודי תיקון שגיאות והוצגה הצפנה לשיחות. סטנדרט GSM מגדיר לא רק את המכשיר אלא את התשתית כולה, כדי לאפשר תאימות בין יצרנים ונדידת משתמשים (המשך עבודה במדינות שונות).
תחנה ניידת (MS) היא הטלפון. בכל מכשיר יש IMEI, מספר זיהוי של המכשיר עצמו, שמאפשר לחסום אותו במקרה של גניבה. זהות המנוי מאוחסנת ב‑SIM (כרטיס סים) ומיוצגת ע"י IMSI, מספר מנוי ייחודי. הכרטיס מאפשר להעביר את זהות המנוי ממכשיר למכשיר.
תחנת הבסיס אחראית לתקשורת בין המכשירים לרשת ומחולקת לרכיבים כמו BTS (תחנה משדרת) ו‑BSC (בקר תחנות בסיס).
הליבה שמטפלת בהעברת שיחות, ניהול מנויים ונדידה בין תחנות.
GSM פועל בטווחים שונים שנקבעו בתקן (כגון 380, 1900MHz). באירופה, אפריקה ואסיה נפוצים 900 ו‑1800MHz; באמריקה משתמשים ב‑850 ו‑1900MHz. בישראל יש שימוש ב‑900 ו‑1800 עבור 2G, וב‑850, 900 ו‑2100 עבור 3G. מרבית הטלפונים תומכים במספר תחומי תדרים (multiband), מה שמקל על נדידה בין מדינות.
למערכת יש מספר ממשקים בין רכיביה. הממשק האווירני בין המכשיר לתחנת הבסיס נקרא Um, והוא משתמש בפרוטוקול LAPDm (גרסה מותאמת של LAPD). קיימים ממשקים פנימיים נוספים (Abis, A, B, C, D, E, F, G, H, I) שמנהלים תקשורת בין ה‑BTS, BSC, MSC, HLR, VLR ועוד.
GSM משתמש באפנון בשם GMSK לרדיו. רוחב הערוץ הוא 200 kHz, ובכל גל נושא משודרים עד שמונה משתמשים בזמן (חלוקת זמן). מידע מחולק לפריימים (Frames) ופרצים קצרים (bursts). קצב התעבורה היעיל קטן משמעותית מתאוריות המקסימום בגלל תקורה וקודי תיקון שגיאות, הדבר היה אחד המגבלות ב‑2G.
GSM כלל מערכת אימות להצפנה ואימות משתמשים. כרטיס ה‑SIM מכיל מפתח סודי Ki (מפתח אימות אישי). בעת אימות שולחת הרשת מספר אקראי RAND, ה‑SIM מחשב תג SRES באמצעות אלגוריתם A3 ומחזיר אותו. כך מקבלים אימות חד־צדדי (הרשת מאמתת את המנוי). בנוסף מייצרים מפתח הצפנה זמני Kc באמצעות A8; השיחה מוצפנת בעזרת אלגוריתם A5.
עם הזמן התגלו חולשות: פונקציית COMP128 (A3/A8) פורצה בהנדסה לאחור, וחלק מגרסאותיה החלישות חשפו מידע. גם צופני A5/1 ו‑A5/2 הוכחו פגיעים; A5/2 הוצא מכלל שימוש ב־2006. ניסיונות לפצות כללו אימוץ אלגוריתמים חזקים יותר (A5/3, A5/4) ופתיחת מפרטי האבטחה לבחינה ציבורית.
A5/1 פותח ב‑1987 ונמצא חלש יחסית; חוקרים הדגימו התקפות שמעידות על אפשרות לפיצוח. A5/2 הוחלש והוסר תמיכה. A5/3 מבוסס על KASUMI ונועד לשימוש בדורות מתקדמים; הוא חזק יותר אך גם הוא עבר בדיקות. בתקן מתקדם A5/4 מרחיב אורך המפתח ל‑128 ביט.
לסיכום קצר: GSM הביא סטנדרט אחיד לתקשורת סלולרית, איפשר נדידה גלובלית ושיפר יכולות ביחס לטכנולוגיות אנלוגיות. לצד יתרונותיו נחשפו חולשות אבטחה לאורך השנים, וחלקן תוקנו על‑ידי מעבר לאלגוריתמים חדשים ופתיחת מפרטים לבדיקה.
GSM הוא תקן לרשתות טלפון נייד. הרבה אנשים בעולם השתמשו בו. בשנת 2010 היו כמיליארדים משתמשים.
GSM מחלק את הקשר לפי תדרים (ערוצים) ולפי חלונות זמן. זה אומר שאותו ערוץ יכול לשרת כמה אנשים בזה אחר זה.
במכשיר יש כרטיס סים (SIM). כרטיס הסים שומר את זהות המנוי. יש גם מספר למכשיר עצמו שנקרא IMEI. אם גונבים את הטלפון, אפשר לחסום אותו בעזרת IMEI.
בישראל פרטנר התחילה ברשת GSM ב־1999. סלקום הצטרפה ב־2001. פלאפון התחברה לשיטה זו ב־2009.
GSM משתמש בתדרים שונים. באירופה ובישראל נפוצים 900 ו‑1800MHz. בטלפון יש לעתים אפשרות לעבוד ביותר מתדר אחד.
בנוסף לשיחות אפשר לשלוח SMS (הודעה קצרה) ולהשתמש בשירותי נתונים כמו GPRS.
כדי לשמור על שיחות משתמשים הוסיפו הצפנה. ההצפנה משתמשת במפתחות מיוחדים שנשמרים בכרטיס ה‑SIM. עם הזמן גילו חוקרים כמה חלונות אבטחה וחלק מאלגוריתמי ההצפנה תוכננו מחדש.
GSM עזר לכולם לדבר בטלפון בכל מקום. הוא לא מושלם והוא השתפר עם השנים. חלק מהשיפורים קשורים לביטחון והשימוש באינטרנט הנייד.
תגובות גולשים