GSM

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة

يُستخدم شعار GSM لتحديد الأجهزة والمعدات المتوافقة. ترمز النقاط إلى ثلاثة عملاء في الشبكة المنزلية وعميل واحد متجول. [ 1 ]

النظام العالمي للاتصالات المتنقلة ( GSM ) هو مجموعة من المعايير التي تصف بروتوكولات شبكات الجيل الثاني ( 2G ) الرقمية الخلوية ، [ 2 ] كما تستخدمها الأجهزة المحمولة مثل الهواتف المحمولة وأجهزة مودم النطاق العريض المتنقلة . GSM هي أيضًا علامة تجارية مملوكة لجمعية GSM . [ 3 ] قد يشير مصطلح " GSM " أيضًا إلى برنامج ترميز الصوت الذي استُخدم في البداية في نظام GSM. [ 4 ]

طُوّرت شبكات الجيل الثاني (2G) كبديل لشبكات الجيل الأول ( 1G ) الخلوية التناظرية. وصف معيار GSM الأصلي، الذي وضعه المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI)، شبكة رقمية مُحوّلة الدوائر مُحسّنة للاتصالات الصوتية ثنائية الاتجاه ، باستخدام تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) بين المحطات. توسّع هذا المعيار بمرور الوقت ليشمل اتصالات البيانات ، أولًا عبر نقل مُحوّل الدوائر ، ثم عبر نقل بيانات الحزم من خلال معاييره المُطوّرة، GPRS ثم EDGE . يوجد نظام GSM بإصدارات مختلفة بناءً على نطاقات التردد المُستخدمة .

طُبّق نظام GSM لأول مرة في فنلندا في ديسمبر 1991. [ 5 ] وأصبح المعيار العالمي للاتصالات الخلوية المتنقلة، حيث تجاوز عدد مشتركيه ملياري مشترك عالميًا في عام 2006، متفوقًا بذلك على منافسه نظام CDMA . [ 6 ] وبلغت حصته السوقية أكثر من 90% بحلول منتصف العقد الأول من الألفية الثانية، وكان يعمل في أكثر من 219 دولة ومنطقة. [ 2 ] وفي عام 2000، انتقلت مواصفات نظام GSM وصيانته إلى هيئة 3GPP ، [ 7 ] التي طورت آنذاك معايير الجيل الثالث ( 3G ) UMTS ، تلتها معايير الجيل الرابع ( 4G ) LTE Advanced ومعايير الجيل الخامس (5G) ، والتي لا تُعد جزءًا من معيار GSM. وبدايةً من أواخر العقد الأول من الألفية الثانية، بدأت شركات الاتصالات المختلفة حول العالم بإغلاق شبكات GSM الخاصة بها . ومع ذلك، ونتيجة للاستخدام الواسع النطاق للشبكة، لا يزال الاختصار "GSM" يستخدم كمصطلح عام لمجموعة كبيرة من تقنيات الهواتف المحمولة G التي تطورت منها أو الهواتف المحمولة نفسها.

تاريخ

التطور الأوروبي الأولي

توماس هوغ (أول رئيس لجمعية GSM) وفيليب دوبوي (ثاني رئيس لجمعية GSM) خلال اجتماع لجمعية GSM في بلجيكا، أبريل 1992
بوش كارتل تي، هاتف خلوي من أوائل هواتف GSM 900. وهو نسخة مُعاد تسميتها من موتورولا إنترناشونال 1000.

في عام 1983، بدأ العمل على تطوير معيار أوروبي للاتصالات الصوتية الخلوية الرقمية، عندما أنشأ المؤتمر الأوروبي لإدارات البريد والاتصالات (CEPT) لجنة المجموعة الخاصة للاتصالات المتنقلة (GSM)، ووفر لاحقًا فريق دعم فني دائم مقره باريس . بعد خمس سنوات، في عام 1987، وقّع 15 ممثلًا من 13 دولة أوروبية مذكرة تفاهم في كوبنهاغن لتطوير ونشر نظام هاتف خلوي مشترك في جميع أنحاء أوروبا، وتم إقرار قواعد الاتحاد الأوروبي لجعل GSM معيارًا إلزاميًا. [ 8 ] أدى قرار تطوير معيار قاري في نهاية المطاف إلى شبكة موحدة ومفتوحة وقائمة على المعايير، وكانت أكبر من تلك الموجودة في الولايات المتحدة. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

في فبراير 1987، أصدرت أوروبا أول مواصفات فنية متفق عليها لنظام GSM. وعزز وزراء الدول الأربع الكبرى في الاتحاد الأوروبي (فرنسا، وألمانيا الغربية، والمملكة المتحدة، وإيطاليا) دعمهم السياسي لنظام GSM بإعلان بون بشأن شبكات المعلومات العالمية في مايو، وطُرحت مذكرة تفاهم بشأن نظام GSM للتوقيع في سبتمبر. وقد استقطبت هذه المذكرة شركات تشغيل شبكات الهاتف المحمول من جميع أنحاء أوروبا للتعهد بالاستثمار في شبكات GSM جديدة بحلول موعد نهائي طموح مشترك.

خلال هذه الفترة القصيرة التي امتدت لـ 38 أسبوعًا، تبنت أوروبا بأكملها (دولًا وقطاعات صناعية) نظام GSM، بتوجيه من أربعة مسؤولين حكوميين: أرمين سيلبرهورن (ألمانيا)، وستيفن تمبل (المملكة المتحدة)، وفيليب دوبوي (فرنسا)، ورينزو فايلي (إيطاليا). [ 13 ] في عام 1989، نُقلت لجنة المجموعة الخاصة للاتصالات المتنقلة من CEPT إلى المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI). [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] منحت جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE/RSE ) توماس هوغ وفيليب دوبوي ميدالية جيمس كليرك ماكسويل لعام 2018 تقديرًا لـ "ريادتهما في تطوير أول معيار دولي للاتصالات المتنقلة، وما تلاه من تطور إلى اتصالات البيانات عبر الهواتف الذكية على مستوى العالم". [ 14 ] تطور نظام GSM (الجيل الثاني) إلى الجيل الثالث والرابع والخامس.

الشبكات الأولى

نماذج أولية لهواتف GSM من عام 1991
هواتف GSM نموذجية

بالتوازي مع ذلك، وقّعت فرنسا وألمانيا اتفاقية تطوير مشتركة عام 1984، وانضمت إليهما إيطاليا والمملكة المتحدة عام 1986. وفي العام نفسه، اقترحت المفوضية الأوروبية تخصيص نطاق التردد 900 ميجاهرتز لشبكة GSM. ساد الاعتقاد لفترة طويلة بأن رئيس الوزراء الفنلندي السابق ، هاري هولكيري، أجرى أول مكالمة GSM في العالم في 1 يوليو 1991، حيث اتصل بكارينا سوونيو (نائبة عمدة مدينة تامبيري ) باستخدام شبكة بنتها نوكيا وسيمنز وتشغلها شركة راديولينيا . [ 15 ] وفي عام 2021، كشف بيكا لونكا، مهندس نوكيا السابق، لصحيفة هلسنغن سانومات، عن إجراء مكالمة تجريبية قبل ساعات قليلة من ذلك. وقال لونكا: "في الواقع، أجريتُ أول مكالمة GSM في العالم. اتصلتُ بمارجو جوسينين في سالو". [ 16 ] شهد العام التالي إرسال أول رسالة نصية قصيرة (SMS أو "رسالة نصية")، ووقعت فودافون المملكة المتحدة وتيليكوم فنلندا أول اتفاقية تجوال دولية . 

تحسينات

بدأ العمل في عام 1991 لتوسيع معيار GSM إلى  نطاق التردد 1800 ميجاهرتز، وأصبحت أول  شبكة 1800 ميجاهرتز ( Mercury One2One ) تعمل في المملكة المتحدة بحلول عام 1993، والتي تسمى DCS 1800. وفي ذلك العام أيضًا، أصبحت شركة Telstra أول مشغل شبكة يقوم بنشر شبكة GSM خارج أوروبا، وأصبح أول هاتف محمول GSM عملي متاحًا.

في عام 1995، أُطلقت خدمات الفاكس والبيانات والرسائل النصية القصيرة تجاريًا،  ودخلت أول شبكة GSM بتردد 1900 ميجاهرتز حيز التشغيل في الولايات المتحدة، وتجاوز عدد مشتركي GSM حول العالم 10 ملايين مشترك. وفي العام نفسه، تأسست جمعية GSM . وطُرحت شرائح SIM مسبقة الدفع لشبكة GSM في عام 1996، وتجاوز عدد مشتركي GSM حول العالم 100 مليون مشترك في عام 1998. [ 11 ]

في عام 2000، أُطلقت أولى خدمات الراديو العامة للبيانات (GPRS) التجارية، وأصبحت أولى الهواتف المتوافقة معها متاحة للبيع. وفي عام 2001، أُطلقت أول شبكة UMTS (W-CDMA)، وهي تقنية من الجيل الثالث (3G) لا تُعد جزءًا من نظام GSM. وتجاوز عدد مشتركي GSM حول العالم 500 مليون مشترك. وفي عام 2002، طُرحت أول خدمة رسائل الوسائط المتعددة  (MMS)، وبدأت أول شبكة GSM تعمل على نطاق تردد 800 ميجاهرتز. وفي عام 2003، بدأت خدمات EDGE ( معدلات البيانات المحسّنة لتطور GSM ) العمل على شبكة، وتجاوز عدد مشتركي GSM حول العالم مليار مشترك في عام 2004. [ 11 ]

بحلول عام 2005، استحوذت شبكات GSM على أكثر من 75% من سوق شبكات الهاتف المحمول العالمية، مُخدِّمةً 1.5 مليار مشترك. وفي العام نفسه، دخلت أول شبكة قادرة على استخدام تقنية الوصول السريع لحزم البيانات في اتجاه التنزيل (HSDPA) حيز التشغيل. وفي عام 2007، أُطلقت أول شبكة تستخدم تقنية الوصول السريع لحزم البيانات في اتجاه الرفع (HSUPA) المُكمِّلة. ويُعرف دمج تقنيتي HSDPA وHSUPA باسم الوصول السريع لحزم البيانات (HSPA). وعلى الرغم من أن HSPA، بنسختيها للرفع والتنزيل، تُعد تقنية من الجيل الثالث (3G) وليست GSM، فقد تجاوز عدد مشتركي GSM حول العالم ثلاثة مليارات مشترك في عام 2008. [ 11 ]

التبني

شعار GSM يظهر على واجهة هاتف محمول من نوع Siemens GSM من عام 1996

قدّرت جمعية GSM في عام 2011 أن التقنيات المحددة في معيار GSM تخدم 80% من سوق الهواتف المحمولة، وتشمل أكثر من 5 مليارات شخص في أكثر من 212 دولة وإقليم، مما يجعل GSM المعيار الأكثر انتشارًا من بين العديد من معايير شبكات الهاتف المحمول. [ 17 ]

نظام GSM هو معيار من الجيل الثاني (2G) يستخدم تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) لتقاسم الطيف الترددي، وهو صادر عن المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI). ولا يشمل معيار GSM معايير نظام الاتصالات المتنقلة العالمي (UMTS) من الجيل الثالث (3G)، أو تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA)، أو تقنية الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA) من الجيل الرابع (4G LTE ) الصادرة عن مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP). [ 18 ]

وضعت تقنية GSM، لأول مرة، معيارًا موحدًا للشبكات اللاسلكية في أوروبا. كما اعتمدتها العديد من الدول خارج أوروبا. وقد أتاح ذلك للمشتركين استخدام شبكات GSM أخرى تربطها اتفاقيات تجوال فيما بينها. وساهم هذا المعيار الموحد في خفض تكاليف البحث والتطوير، إذ أصبح بالإمكان بيع الأجهزة والبرامج مع تعديلات طفيفة فقط لتناسب السوق المحلية. [ 19 ]

إيقاف التشغيل

أغلقت شركة Telstra في أستراليا شبكة الجيل الثاني GSM الخاصة بها في 1 ديسمبر 2016، لتكون بذلك أول شركة اتصالات تُوقف تشغيل شبكة GSM. [ 20 ] وكانت شركة AT&T Mobility الأمريكية ثاني شركة اتصالات تُوقف تشغيل شبكة GSM الخاصة بها (في 1 يناير 2017) . [ 21 ] وأكملت شركة Optus في أستراليا إيقاف تشغيل شبكة الجيل الثاني GSM الخاصة بها في 1 أغسطس 2017، وكان جزء من شبكة Optus GSM التي تغطي غرب أستراليا والإقليم الشمالي قد أُغلق في وقت سابق من العام نفسه، في أبريل 2017. [ 22 ] وأوقفت سنغافورة خدمات الجيل الثاني بالكامل في أبريل 2017. [ 23 ]

التفاصيل الفنية

بنية شبكة GSM

بنية الشبكة

تتكون الشبكة من عدة أقسام منفصلة:

النظام الفرعي للمحطة الأساسية

هوائيات مواقع أبراج الاتصالات GSM في المتحف الألماني ، ميونيخ ، ألمانيا

تستخدم تقنية GSM شبكة خلوية ، مما يعني أن الهواتف المحمولة تتصل بها من خلال البحث عن الخلايا في محيطها المباشر. يوجد خمسة أحجام مختلفة للخلايا في شبكة GSM:

تختلف منطقة تغطية كل خلية تبعًا لبيئة التنفيذ. تُعتبر الخلايا الكبيرة خلايا تُثبّت فيها هوائيات المحطة الأساسية على صاري أو مبنى أعلى من مستوى سطح الأرض المتوسط. أما الخلايا الصغيرة فهي خلايا يقل ارتفاع هوائياتها عن مستوى سطح الأرض المتوسط، وتُستخدم عادةً في المناطق الحضرية. بينما تُعتبر الخلايا النانوية خلايا صغيرة جدًا، يبلغ قطر تغطيتها بضعة عشرات من الأمتار، وتُستخدم بشكل رئيسي في الأماكن المغلقة. أما الخلايا الفيمتوية فهي خلايا مصممة للاستخدام في البيئات السكنية أو التجارية الصغيرة ، وتتصل بشبكة مزود خدمة الاتصالات عبر اتصال إنترنت عريض النطاق . وتُستخدم الخلايا المظلية لتغطية المناطق التي لا تغطيها الخلايا الأصغر حجمًا، ولتغطية الفجوات بين هذه الخلايا.

يتفاوت نصف قطر الخلية الأفقي - تبعًا لارتفاع الهوائي وكسبه وظروف الانتشار - من بضع مئات من الأمتار إلى عدة عشرات من الكيلومترات. أقصى مسافة يدعمها معيار GSM في الاستخدام العملي هي 35 كيلومترًا (22 ميلًا) . كما توجد عدة تطبيقات لمفهوم الخلية الممتدة، [ 24 ] حيث يمكن أن يتضاعف نصف قطر الخلية أو يزيد، اعتمادًا على نظام الهوائي ونوع التضاريس وتوقيت الإشارة . 

يدعم نظام GSM التغطية الداخلية، والتي يمكن تحقيقها باستخدام محطة قاعدة بيكوسيل داخلية، أو مُكرِّر داخلي مزود بهوائيات موزعة داخلية يتم تغذيتها عبر مُقسِّمات طاقة، وذلك لنقل إشارات الراديو من هوائي خارجي إلى نظام الهوائيات الموزعة الداخلية المنفصل. تُستخدم محطات البيكوسيل عادةً عند الحاجة إلى سعة مكالمات كبيرة داخل المباني، كما هو الحال في مراكز التسوق أو المطارات. مع ذلك، ليس هذا شرطًا أساسيًا، إذ تُوفَّر التغطية الداخلية أيضًا من خلال اختراق إشارات الراديو داخل المبنى من أي خلية قريبة.

ترددات حاملات GSM

تعمل شبكات GSM ضمن نطاقات ترددات حاملة متعددة (مقسمة إلى نطاقات تردد GSM للجيل الثاني ونطاقات تردد UMTS للجيل الثالث)، حيث تعمل معظم شبكات GSM من الجيل الثاني  ضمن نطاقي 900 ميجاهرتز أو 1800  ميجاهرتز. وفي حال تخصيص هذين النطاقين مسبقًا، يتم استخدام نطاقي 850  ميجاهرتز و1900  ميجاهرتز بدلاً منهما (كما هو الحال في كندا والولايات المتحدة). وفي حالات نادرة،  يتم تخصيص نطاقي التردد 400 و450 ميجاهرتز في بعض الدول نظرًا لاستخدامهما سابقًا في أنظمة الجيل الأول.

للمقارنة، تعمل معظم شبكات الجيل الثالث في أوروبا على  نطاق تردد 2100 ميجاهرتز. لمزيد من المعلومات حول استخدام ترددات نظام GSM عالميًا، راجع نطاقات ترددات GSM .

بغض النظر عن التردد الذي يختاره المشغل، يُقسّم التردد إلى فترات زمنية مخصصة لكل هاتف. يتيح ذلك ثماني قنوات صوتية كاملة السرعة أو ست عشرة قناة بنصف السرعة لكل تردد لاسلكي . تُجمّع هذه الفترات الزمنية اللاسلكية الثماني (أو فترات الإرسال ) في إطار TDMA . تستخدم القنوات بنصف السرعة إطارات متناوبة في نفس الفترة الزمنية. يبلغ معدل بيانات القناة لجميع القنوات الثماني 270.833  كيلوبت/ثانية، ومدة الإطار 4.615 مللي ثانية. [ 25 ] ضوضاء TDMA هي تداخل يمكن سماعه على مكبرات الصوت القريبة من هاتف GSM يستخدم TDMA، ويُسمع كصوت طنين. [ 26 ]

تقتصر طاقة الإرسال في الهاتف المحمول على 2 واط كحد أقصى في GSM 850/900 و 1 واط في GSM 1800/1900 .

برامج ترميز الصوت

استخدمت تقنية GSM مجموعة متنوعة من برامج ترميز الصوت لضغط  الصوت بتردد 3.1 كيلوهرتز في نطاق سرعة يتراوح بين 7 و13  كيلوبت/ثانية. في البداية، استُخدم برنامجا ترميز، سُمّيا نسبةً إلى نوع قناة البيانات المخصصة لهما، وهما: نصف المعدل (6.5  كيلوبت/ثانية) والمعدل الكامل (13  كيلوبت/ثانية). اعتمد هذان البرنامجان على نظام ترميز تنبؤي خطي (LPC). إضافةً إلى كفاءتهما في معدلات نقل البيانات ، سهّل هذان البرنامجان تحديد الأجزاء الأكثر أهمية من الصوت، مما سمح لطبقة واجهة الهواء بإعطاء الأولوية لهذه الأجزاء من الإشارة وحمايتها بشكل أفضل. تم تطوير تقنية GSM بشكل أكبر في عام 1997 [ 27 ] باستخدام برنامج الترميز المحسّن للمعدل الكامل (EFR)، وهو  برنامج ترميز بسرعة 12.2 كيلوبت/ثانية يستخدم قناة كاملة المعدل. وأخيرًا، مع تطور UMTS ، تمت إعادة هيكلة EFR إلى برنامج ترميز متغير المعدل يسمى AMR-Narrowband ، وهو عالي الجودة وقوي ضد التداخل عند استخدامه على قنوات كاملة المعدل، أو أقل قوة ولكنه لا يزال عالي الجودة نسبيًا عند استخدامه في ظروف راديو جيدة على قناة نصف المعدل.

وحدة تعريف المشترك (SIM)

شريحة نانو سيم تُستخدم في الهواتف المحمولة

من أبرز ميزات نظام GSM وحدة تعريف المشترك ، والمعروفة باسم شريحة SIM . شريحة SIM عبارة عن بطاقة ذكية قابلة للفصل [ 3 ] تحتوي على معلومات اشتراك المستخدم ودليل الهاتف. يتيح ذلك للمستخدمين الاحتفاظ بمعلوماتهم بعد تغيير الهاتف. كما يمكن للمستخدمين تغيير الشبكات أو هويات الشبكات دون الحاجة إلى تغيير الهاتف، وذلك ببساطة عن طريق تغيير شريحة SIM.

قفل الهاتف

أحيانًا، يقيّد مشغلو شبكات الهاتف المحمول استخدام الهواتف التي يبيعونها حصريًا على شبكتهم. يُعرف هذا بقفل شريحة SIM ، ويتم تنفيذه عبر ميزة برمجية في الهاتف. عادةً ما يستطيع المشترك التواصل مع مزود الخدمة لإزالة القفل مقابل رسوم، أو الاستعانة بخدمات خاصة لإزالته، أو استخدام برامج ومواقع إلكترونية لفتح قفل الهاتف بنفسه. من الممكن اختراق هاتف مقفل من قِبل مشغل الشبكة.

في بعض البلدان والمناطق (مثل البرازيل وألمانيا ) تُباع جميع الهواتف مفتوحة الشبكة نظرًا لوفرة الهواتف ثنائية الشريحة وشركات الاتصالات. [ 28 ]

أمن GSM

كان الهدف من نظام GSM أن يكون نظامًا لاسلكيًا آمنًا. وقد اعتمد على مصادقة المستخدم باستخدام مفتاح مشترك مسبقًا وآلية التحدي والاستجابة ، بالإضافة إلى التشفير اللاسلكي. ومع ذلك، فإن نظام GSM عرضة لأنواع مختلفة من الهجمات، يستهدف كل منها جزءًا مختلفًا من الشبكة. [ 29 ]

تشير نتائج الأبحاث إلى أن نظام GSM عرضة للاختراق من قبل مخترقين مبتدئين ، وهو مصطلح يُطلق على الأفراد غير المتمرسين الذين يستخدمون أجهزة وبرامج متاحة بسهولة. تنشأ هذه الثغرة الأمنية من سهولة الوصول إلى أدوات مثل موالف التلفزيون الرقمي الأرضي (DVB-T)، مما يُشكل تهديدًا لمستخدمي الهواتف المحمولة والشبكات على حد سواء. على الرغم من أن مصطلح "مخترقين مبتدئين" يوحي بنقص المهارات التقنية، إلا أن عواقب هجماتهم على نظام GSM قد تكون وخيمة، مما يؤثر على أداء شبكات الهاتف المحمول . ونظرًا لأن نظام GSM لا يزال المصدر الرئيسي لتكنولوجيا الاتصالات الخلوية في العديد من البلدان، فإن قابليته للتهديدات المحتملة من الهجمات الخبيثة تُعد مسألة تستدعي المعالجة. [ 30 ]

أدى تطوير نظام UMTS إلى إدخال وحدة هوية المشترك العالمية (USIM) الاختيارية ، والتي تستخدم مفتاح مصادقة أطول لتوفير أمان أكبر، بالإضافة إلى المصادقة المتبادلة بين الشبكة والمستخدم، بينما يقتصر نظام GSM على مصادقة المستخدم للشبكة فقط (وليس العكس). ولذلك، يوفر نموذج الأمان السرية والمصادقة، ولكنه يتميز بقدرات محدودة على التفويض، ولا يدعم مبدأ عدم الإنكار .

يستخدم نظام GSM عدة خوارزميات تشفير لأغراض الأمان. تُستخدم خوارزميات التشفير المتدفقة A5/1 و A5/2 و A5/3 لضمان خصوصية المكالمات الصوتية عبر الأثير. طُوّرت خوارزمية A5/1 أولًا، وهي خوارزمية أقوى تُستخدم في أوروبا والولايات المتحدة؛ أما خوارزمية A5/2 فهي أضعف وتُستخدم في دول أخرى. وقد اكتُشفت نقاط ضعف خطيرة في كلتا الخوارزميتين: إذ يُمكن اختراق A5/2 في الوقت الفعلي باستخدام هجوم يعتمد على النص المشفر فقط ، وفي يناير 2007، أطلقت شركة The Hacker's Choice مشروعًا لاختراق A5/1، مع خطط لاستخدام معالجات FPGA التي تسمح باختراق A5/1 باستخدام هجوم جدول قوس قزح . [ 31 ] يدعم النظام خوارزميات متعددة، ما يسمح للمشغلين باستبدال خوارزمية التشفير بأخرى أقوى.

منذ عام 2000، بُذلت جهودٌ حثيثة لفك تشفير خوارزميات A5. وقد تم اختراق خوارزميتي A5/1 وA5/2، ونُشرت تحليلاتهما في المراجع العلمية. فعلى سبيل المثال، طوّر كارستن نول عددًا من جداول قوس قزح (قيم ثابتة تُقلل الوقت اللازم لتنفيذ الهجوم) واكتشف مصادر جديدة لهجمات النص الصريح المعروفة . [ 32 ] وذكر أنه من الممكن بناء "جهاز اعتراض كامل لشبكات GSM  ... من مكونات مفتوحة المصدر"، لكنهم لم يفعلوا ذلك لأسباب قانونية. [ 33 ] وادّعى نول أنه تمكّن من اعتراض المحادثات الصوتية والنصية بانتحال شخصية مستخدم آخر للاستماع إلى البريد الصوتي ، أو إجراء المكالمات، أو إرسال الرسائل النصية باستخدام هاتف موتورولا عمره سبع سنوات وبرنامج فك تشفير متاح مجانًا على الإنترنت. [ 34 ]

تستخدم شبكة GSM خدمة الراديو العامة للبيانات (GPRS) لنقل البيانات مثل تصفح الإنترنت. وقد تم اختراق أكثر خوارزميات التشفير استخداماً في GPRS علنًا في عام 2011. [ 35 ]

كشف الباحثون عن ثغرات في خوارزميتي التشفير GEA/1 وGEA/2 (اختصارًا لخوارزميتي تشفير GPRS 1 و2) الشائعتين، ونشروا برنامج "gprsdecode" مفتوح المصدر لتحليل شبكات GPRS. وأشاروا أيضًا إلى أن بعض شركات الاتصالات لا تشفر البيانات (أي تستخدم GEA/0) لكشف استخدام بروتوكولات أو بيانات غير مرغوب فيها (مثل Skype )، مما يعرض العملاء للخطر. ويبدو أن GEA/3 لا تزال عصية على الاختراق نسبيًا، ويُقال إنها لا تزال مستخدمة في بعض الشبكات الحديثة. وإذا استُخدمت مع شريحة USIM لمنع الاتصالات بمحطات البث الوهمية وهجمات خفض مستوى الخدمة ، فسيكون المستخدمون محميين على المدى المتوسط، مع التوصية بالانتقال إلى GEA/4 ذي 128 بت.

أُجري أول تحليل تشفير علني لخوارزميتي GEA/1 وGEA/2 (المعروفتين أيضًا باسم GEA-1 وGEA-2) في عام 2021. وخلص التحليل إلى أنه على الرغم من استخدام مفتاح 64 بت، فإن خوارزمية GEA-1 لا توفر في الواقع سوى 40 بت من الأمان، وذلك بسبب وجود علاقة بين جزأين من الخوارزمية. ووجد الباحثون أن هذه العلاقة من المستبعد جدًا حدوثها إن لم تكن مقصودة. وقد يكون ذلك بهدف الامتثال للضوابط الأوروبية المتعلقة بتصدير برامج التشفير. [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]

معلومات المعايير

تم وصف أنظمة وخدمات GSM في مجموعة من المعايير التي تحكمها ETSI ، حيث يتم الاحتفاظ بقائمة كاملة. [ 39 ]

براءات الاختراع وتطبيقات المصادر المفتوحة

توجد العديد من مشاريع البرمجيات مفتوحة المصدر التي توفر بعض ميزات GSM، [ 40 ] مثل محطة الإرسال والاستقبال الأساسية من OpenBTS ومجموعة Osmocom التي توفر أجزاءً مختلفة. [ 41 ]

لا تزال براءات الاختراع تشكل عائقًا أمام أي تطبيق مفتوح المصدر لتقنية GSM، إذ يستحيل على GNU أو أي موزع برمجيات حرة آخر ضمان الحصانة من جميع الدعاوى القضائية التي قد يرفعها أصحاب براءات الاختراع ضد المستخدمين. علاوة على ذلك، تُضاف ميزات جديدة إلى المعيار باستمرار، ما يعني تمتعها بحماية براءات الاختراع لسنوات عديدة.

قد تكون تطبيقات GSM الأصلية من عام 1991 خالية تمامًا من قيود براءات الاختراع، إلا أن حرية استخدام براءات الاختراع غير مؤكدة بسبب نظام "الأسبقية في الاختراع" في الولايات المتحدة، والذي كان ساريًا حتى عام 2012. يُمكن لهذا النظام، بالإضافة إلى " تعديل مدة براءة الاختراع "، أن يُمدد عمر براءة الاختراع الأمريكية لأكثر من 20 عامًا من تاريخ أسبقيتها. ولا يزال من غير الواضح ما إذا كان OpenBTS سيتمكن من تطبيق ميزات تلك المواصفات الأولية دون قيود. ومع ذلك، يُمكن إضافة هذه الميزات إلى النسخة مفتوحة المصدر مع انتهاء صلاحية براءات الاختراع لاحقًا. ( اعتبارًا من عام 2011)لم تُرفع أي دعاوى قضائية ضد مستخدمي OpenBTS بسبب استخدام GSM.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ساوتر، مارتن (21 نوفمبر 2013). "شعار GSM: حل لغز النقاط الأربع" . مؤرشف من الأصل في 4 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 23 نوفمبر 2013. [...] إليكم ما قاله [ينجف زيترستروم، مقرر مجموعة التسويق والتخطيط (MP) التابعة لمذكرة التفاهم (التي أصبحت فيما بعد جمعية GSM (GSMA)) في عام 1989] لحل اللغز: "[ترمز النقاط] إلى ثلاثة [عملاء] في الشبكة المنزلية وعميل واحد متجول". ها هو ذا، إجابة من المصدر الأصلي!
  2. 1 2 "نظام GSM العالمي للاتصالات المتنقلة" . 4G Americas. مؤرشف من الأصل في 8 فبراير 2014. تم الاطلاع عليه في 22 مارس 2014 .
  3. 1 2 "GSM BRANDS علامة تجارية لشركة GSM Sales LLC - رقم التسجيل 5523328 - الرقم التسلسلي 87703883 :: Justia Trademarks" . trademarks.justia.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 فبراير 2023 . 
  4. ↑ "برنامج ترميز الصوت GSM: Vocoder: AMR، CELP، إلخ.. » ملاحظات إلكترونية" . electronics-notes.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 فبراير 2023 . 
  5. ↑ أنطون أ. هورديمان، التاريخ العالمي للاتصالات السلكية واللاسلكية ، جون وايلي وأولاده، 31 يوليو 2003، صفحة 529
  6. ↑ "معركة المعايير - GSM مقابل CDMA" .
  7. ↑ «مقترحات بشأن الإجراءات المتعلقة بنقل مواصفات GSM إلى 3GPP» (ملف PDF) . www.3gpp.org . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 31 ديسمبر 2025. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 فبراير 2026 .
  8. ↑ "GSM (الجيل الثاني من الهواتف المحمولة)" . التفاعل مع الاتصالات . مؤرشف من الأصل في 30 يناير 2023. تم الاسترجاع في 23 مايو 2023 .
  9. ↑ ليدر (7 سبتمبر 2007). "عيد ميلاد سعيد يا GSM" . zdnet.co.uk . سي بي إس إنتراكتيف . تم الاطلاع عليه في 5 مايو 2011. قبل ظهور GSM، كانت أوروبا تعاني من مزيج كارثي من المعايير التناظرية الوطنية في الهواتف والتلفزيون، والتي صُممت لحماية الصناعات الوطنية ، ولكنها بدلاً من ذلك خلقت أسواقًا مجزأة عرضة لقوى خارجية كبيرة.{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  10. 1 2 "GSM" . etsi.org . المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات. 2011. مؤرشف من الأصل في 11 فبراير 2012. تم الاسترجاع في 5 مايو 2011. صُممت تقنية GSM بشكل أساسي للاتصالات الصوتية، ولكن تم تحديد مجموعة من خدمات النقل... مما يسمح باتصالات البيانات ذات التبديل الدائري بسرعة تصل إلى 9600 بت/ثانية.
  11. 1 2 3 4 5 "التاريخ" . gsmworld.com . جمعية GSM. 2001. مؤرشف من الأصل في 19 مايو 2011. تم الاسترجاع في 5 مايو 2011. في عام 1982 ، تم تشكيل المجموعة الخاصة للهواتف المحمولة (GSM) من قبل الاتحاد الأوروبي للبريد والاتصالات (CEPT) لتصميم تقنية اتصالات متنقلة على مستوى أوروبا.
  12. 1 2 " تاريخ الاتصالات الخلوية" . etsi.org . المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات. 2011. مؤرشف من الأصل في 17 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه في 5 مايو 2011. أُسندت المهمة إلى لجنة تُعرف باسم المجموعة الخاصة للاتصالات المتنقلة (GSMTM)، بمساعدة "نواة دائمة" من موظفي الدعم الفني، ومقرها باريس.
  13. ↑ "من ابتكر نظام GSM؟" . ستيفن تمبل. 7 يناير 2007. تم الاطلاع عليه في 7 أبريل 2013. قبل نظام GSM، كانت أوروبا تعاني من مزيج كارثي من المعايير التناظرية الوطنية في الهواتف والتلفزيون، والتي صُممت لحماية الصناعات الوطنية ولكنها بدلاً من ذلك خلقت أسواقًا مجزأة عرضة لتأثير الشركات الكبرى من الخارج.
  14. ↑ «دوق كامبريدج يُقدّم ميداليات ماكسويل لمطوري GSM» . فرع المملكة المتحدة وأيرلندا التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. 1 سبتمبر 2018. تاريخ الاطلاع: 10 ديسمبر 2020 .
  15. ↑ " Maailman ensimmäinen GSM-puhelu" [ أول مكالمة GSM في العالم ] . yle.fi . Yelisradio OY. 22 فبراير 2008. مؤرشف من الأصل في 6 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 5 مايو 2011. أجرى هاري هولكيري أول مكالمة على شبكة راديولينيا (التابعة لشركة إليسا)، في حفل الافتتاح في هلسنكي في 7 يناير 1991.
  16. ↑ "Ensimmäinen gsm-puhelu soitettiin 30 vuotta sitten " [ تم إجراء أول مكالمة GSM في العالم منذ 30 عامًا ] . hs.fi . هلسنجين سانومات. 1 يوليو 2021 . تم الاسترجاع في 11 أكتوبر 2022 . Tasan 30 vuotta sitten Esplanadin puistossa tehtiin historiaa. Kulisseissa vaikutti Nokian nykyinen toimitusjohtaja Pekka Lundmark. حسنًا، يجب أن يكون هناك 10 نوافذ من الأثاث.
  17. ↑ "إحصائيات GSM العالمية" . gsmworld.com . جمعية GSM. 2010. مؤرشف من الأصل في 21 مايو 2010. تم الاطلاع عليه في 8 يونيو 2010 .
  18. ↑ "تقنيات الهاتف المحمول GSM" . مؤرشف من الأصل في 30 مارس 2014. تم الاطلاع عليه في 7 نوفمبر 2013 .
  19. ↑ مارتن ساوتر (23 يونيو 2014). من GSM إلى LTE-Advanced : مقدمة في شبكات الهاتف المحمول والنطاق العريض المتنقل ( الطبعة الثانية). جون وايلي وأولاده، المحدودة. ISBN   9781118861929.
  20. ↑ "شركة تيلسترا تُوقف شبكة GSM" . TeleGeography. 2 ديسمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 ديسمبر 2016 .
  21. أغلقت شركة bmobile في ترينيداد وتوباغو شبكة الجيل الثاني GSM الخاصة بها في ديسمبر 2017. "غروب الجيل الثاني" (ملف PDF) . شركة AT&T Mobility . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 10 مايو 2016. تم الاطلاع عليه في 10 أغسطس 2016 .
  22. ↑ "أوبتوس تُنهي إيقاف تشغيل شبكة الجيل الثاني" . أوبتوس. 1 أغسطس 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 نوفمبر 2020 .
  23. ↑ «بيان صحفي مشترك صادر عن هيئة تطوير الإعلام والاتصالات (IMDA) وشركة M1 وشركة Singtel وشركة StarHub: ستتوقف خدمات الجيل الثاني (2G) في 1 أبريل 2017» . M1. 27 مارس 2017. مؤرشف من الأصل في 22 ديسمبر 2018. تم الاطلاع عليه في 22 أكتوبر 2017 .
  24. ↑ موتورولا تستعرض قدرة GSM طويلة المدى - تغطية أكبر بنسبة 300% مع خلية موسعة جديدة ، مؤرشفة من الأصل بتاريخ 19 فبراير 2012
  25. ↑ "بنية إطار GSM: إطار متعدد، إطار فائق، إطار فائق » ملاحظات إلكترونية" . www.electronics-notes.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 فبراير 2023 . 
  26. ↑ "AN-1496 الضوضاء، ضوضاء TDMA، وتقنيات كبحها" (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس . تقرير التطبيق SNAA033D ( طبعة منقحة). مايو 2013. 
  27. ↑ "GSM 06.51 الإصدار 4.0.1" (ملف مضغوط) . المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات. ديسمبر 1997. تم الاطلاع عليه في 5 سبتمبر 2007 .
  28. ↑ فيكتوريا شانون (2007). "محكمة ألمانية تقضي بضرورة عرض هاتف آيفون بدون قيود تعاقدية" . صحيفة نيويورك تايمز . تاريخ الاطلاع: 2 فبراير 2011 .
  29. ↑ حلول لنقاط الضعف الأمنية في نظام GSM ، وقائع المؤتمر الدولي الثاني لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات حول تطبيقات وخدمات وتقنيات الجيل التالي للهواتف المحمولة (NGMAST2008)، الصفحات 576-581، كارديف، المملكة المتحدة، سبتمبر 2008، arXiv : 1002.3175
  30. ↑ نانتوغيان، كريستوفوروس؛ فالتاس، غريغوريس؛ كابيتاناكيس، نيكوس؛ لالاجيانيس، فايدون؛ كاروبولوس، جورجيوس؛ زيناكيس، كريستوس (2015)، "مهاجمة شبكات GSM كهاوٍ مبتدئ باستخدام أجهزة وبرامج تجارية" ، في فيشر-هوبنر، سيمون؛ لامبرينوداكيس، كوستاس؛ لوبيز، خافيير (محررون)، الثقة والخصوصية والأمن في الأعمال الرقمية ، المجلد 9264، تشام: دار نشر سبرينغر الدولية، الصفحات 73-86 ، doi : 10.1007/978-3-319-22906-5_6 ، ISBN   978-3-319-22905-8تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 ديسمبر 2023
  31. ↑ ستيف. "مشروع تكسير A5/1" . تم الاسترجاع في 3 نوفمبر 2011 – عبر Scribd.
  32. ↑ كيفن ج. أوبراين (28 ديسمبر 2009). "الكشف عن شفرة تشفير الهاتف المحمول" . صحيفة نيويورك تايمز .
  33. ↑ "مشروع اختراق A5/1" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 ديسمبر 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 ديسمبر 2009 .
  34. ↑ أوانو، نانسي (27 ديسمبر 2011). " هواتف GSM - خبير أمني: إنها غير آمنة" . مؤرشف من الأصل في 3 يناير 2012. تم الاطلاع عليه في 27 ديسمبر 2011. صرّح نوهل بأنه تمكّن من اعتراض المحادثات الصوتية والنصية بانتحال شخصية مستخدم آخر للاستماع إلى رسائله الصوتية أو إجراء مكالمات أو إرسال رسائل نصية. والأكثر إثارة للقلق أنه استطاع فعل ذلك باستخدام هاتف موتورولا عمره سبع سنوات وبرنامج فك تشفير متاح مجانًا على الإنترنت.
  35. ↑ "خبير فك الشفرات كارستن نول: لماذا هاتفك غير آمن بطبيعته؟" . Forbes.com . ١٢ أغسطس ٢٠١١. تم الاطلاع عليه بتاريخ ١٣ أغسطس ٢٠١١ .
  36. ↑ لورينزو فرانشيسكي-بيكيراي (12 يونيو 2021). "تقرير صادم يكشف عن إضعاف تشفير شبكة الهاتف عمداً" . Vice.com .
  37. ^ كريستوف بييرل. وآخرون . (18 يونيو 2021). “تحليل التشفير لخوارزميات تشفير GPRS GEA-1 و GEA-2”. التقدم في علم التشفير – EUROCRYPT 2021 (PDF) . ملاحظات محاضرة في علوم الكمبيوتر. المجلد. 12697. ص 155 – 183. دوى : 10.1007 / 978-3-030-77886-6_6 . رقم ISBN    978-3-030-77885-9. S2CID 235452714 . مؤرشف (PDF) من الأصل في 16 يونيو 2021. 
  38. ↑ ماثيو سباركس (17 يونيو 2021). "ثغرة في شفرة تشفير الهواتف المحمولة القديمة يمكن استغلالها للتجسس" . مجلة نيو ساينتست .
  39. ↑ "مرجع ترقيم GSM UMTS 3GPP" . ETSI . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 ديسمبر 2009 .
  40. ↑ دونالد، إيني؛ فايفر، أوساجي نوسا (أكتوبر 2016). "تحليل انعدام الأمن في شبكات GSM". المجلة الدولية للبحوث والابتكار العلمي . 3 (10): 10. ISSN 2321-2705 . S2CID 212468467 .  
  41. ↑ "OsmocomBB" . Bb.osmocom.org. مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 فبراير 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أبريل 2010 .

للمزيد من القراءة

  • ريدل، سيغموند م.؛ ويبر، ماتياس ك.؛ أوليفانت، مالكولم و. (فبراير 1995). مقدمة إلى نظام GSM . دار أرتيك هاوس. ISBN 978-0-89006-785-7.
  • ريدل، سيغموند م.؛ ويبر، ماتياس ك.؛ أوليفانت، مالكولم و. (أبريل 1998). دليل الاتصالات الشخصية وشبكات GSM . مكتبة الاتصالات المتنقلة، دار أرتيك هاوس. دار أرتيك هاوس. ISBN 978-0-89006-957-8.
  • هيلبراند، فريدهيلم، محرر. (ديسمبر 2001). GSM وUMTS، نشأة الاتصالات المتنقلة العالمية . جون وايلي وأولاده. ISBN 978-0-470-84322-2.
  • مولي، ميشيل؛ بوتيه، ماري-برنارديه (يونيو 2002). نظام GSM للاتصالات المتنقلة . دار نشر الاتصالات. ISBN 978-0-945592-15-0.
  • سالجويس، سالجويس ب. (أبريل 1997). الاتصالات المتنقلة GSM DCS . هيرميس (  الطبعة الثانية). منشورات هيرميس للعلوم. رقم ISBN 978-2866016067.