RadioGuard: خدمة فرعية للدفاع الخلوي بثقة صفرية لنظام أندرويد

RadioGuard هو تطبيق أمني لنظام أندرويد مفتوح المصدر، جاهز للإنتاج، ومتوافق مع متجر Google Play، ويعمل كخدمة فرعية في الخلفية. يكتشف بنشاط أبراج الاتصال الخبيثة (أجهزة اعتراض IMSI / محاكيات مواقع الخلايا / أجهزة بث الرسائل النصية)، ويحدد التلاعب العدائي بشبكات 2G/4G الخلوية، وينشر حجراً صحياً للتوجيه الآمن بالتشفير لحماية الأجهزة المحمولة على روابط خلوية غير موثوقة.

جدول المحتويات

1. نموذج التهديد ولماذا يوجد RadioGuard
2. البنية الأساسية والمكونات
3. الميزات الرئيسية
4. ضمانات سلامة الذاكرة ومنع تجاوز سعة المخزن المؤقت
5. اختبار الإجهاد العدائي وتقوية الثغرات
6. الحماية من العبث واختطاف العمليات الفرعية
7. واجهة المستخدم وتخطيط لوحة التحكم
8. التحقق الآلي ومجموعة الاختبارات
9. الامتثال لمتجر Google Play ودليل النشر
10. البناء من المصدر

نموذج التهديد ولماذا يوجد RadioGuard

تعاني الشبكات الخلوية (2G و3G و4G LTE) من نقاط ضعف بروتوكولية أساسية:

• تسريبات الهوية قبل المصادقة: تكشف الأجهزة عن معرّفات IMSI وIMEI الدائمة عبر نص صريح خام قبل إنشاء المصادقة المتبادلة (3GPP TS 24.008 / TS 24.301).
• مصادقة 2G أحادية الجانب: لا تصادق أبراج GSM نفسها على الهواتف أبداً، مما يسمح للأبراج المزيفة بفرض تشفير صفري (A5/0) أو كسر تشفير A5/1 في الوقت الفعلي.
• فجوة سلامة مستوى المستخدم في 4G LTE (هجوم aLTEr / CVE-2018-18544): بينما تمتلك إشارات التحكم في 4G فحوصات سلامة، تفتقر حزم IP على مستوى المستخدم إلى حماية السلامة، مما يسمح بهجمات قلب البتات النشطة على استعلامات DNS.
• أجهزة بث الرسائل النصية: تصدر أجهزة SDR المحمولة إشارات 2G عالية الطاقة لدفع رسائل التصيد مباشرة إلى الهواتف دون تدخل مشغل الشبكة.

فلسفة RadioGuard: تعامل مع الرابط الخلوي كشبكة عامة غير موثوقة (راديو بثقة صفرية). بدلاً من الأمل في أن يكون البرج شرعياً، يراقب الهاتف بشكل مستقل القياسات الخلوية ويغلف حركة المرور داخل أنفاق تشفيرية موثقة.

البنية الأساسية والمكونات

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                       RadioGuard Architecture Topology                      │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  [ UI Layer (Jetpack Compose) ]                                             │
│    • DashboardScreen: Real-time threat gauge, active telemetry, controls    │
│    • Device Integrity Banner: Displays kernel/root compromise warnings      │
│    • Forensic Incident Exporter: Generates JSON evidence dumps              │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  [ Core Service Layer ]                                                     │
│    • RadioGuardService: Foreground sentry monitoring TelephonyCallback      │
│    • Telemetry Liveness Watchdog: Polls modem every 5s to defeat RIL freeze │
│    • Emergency 911/112 Fail-Safe: Auto-suspends killswitch during calls     │
│    • SafeTunnelVpnService: Native VPN killswitch (TunnelCrack hardened)     │
│    • ShizukuRadioBridge: Privileged non-root band locker & airplane pulse   │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  [ Analytical Engine ]                                                      │
│    • AnomalyEngine: Normalized Bayesian multi-factor anomaly scoring        │
│    • Macro-Cell Shadow Clone Detector: Step-gradient Delta-RSRP tracking    │
│    • Hysteresis Buffer: 2-sample window filters Carrier Aggregation flits   │
│    • SmsFilterHelper: PDU inspector catching Type-0 Silent SMS pings        │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  [ Storage & Integrity Layer ]                                              │
│    • TowerDatabase (Room SQLite): Local OpenCelliD / BeaconDB baseline      │
│    • Circular Storage Pruning: Caps incident log to 1,000 to prevent DoS   │
│    • AppIntegrityValidator: Runtime SHA-256 APK signing cert verification   │
│    • RuntimeAntiHijackGuard: Anti-ptrace & /proc/self/maps hook scanner     │
│    • DeviceIntegritySentry: Hardware TEE, SELinux, and rootkit auditor      │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

الميزات الرئيسية

1. محرك تقييم الشذوذ متعدد العوامل (MFASE):
   • التحقق المتقاطع المكاني: يقارن موقع البرج المرصود مقابل قاعدة بيانات SQLite محلية غير متصلة بالإنترنت (مصدرها OpenCelliD وBeaconDB). يحدد الانحرافات $> 10\text{ km}$.
   • كشف فخ العزل: يكتشف وحدات eNodeB الخبيثة لـ LTE التي تبث قوائم جيران SIB4/SIB5 فارغة.
   • حارس التخفيض اللاإرادي إلى 2G: يحدد الانخفاضات المفاجئة القسرية من 4G/5G إلى 2G GSM القديم غير الموثق.
   • سلامة التقدم الزمني: يتحقق من توقيت الذهاب والإياب للنطاق الأساسي مقابل الإحداثيات الفيزيائية للجهاز.
2. الحجر الصحي للتوجيه الآمن ومفتاح الإيقاف:
   • يستخدم VpnService الأصلي في أندرويد مع setBlocking(true) كمفتاح إيقاف يفرضه نظام التشغيل.
   • تقسيم المسار المزدوج /1: يهزم TunnelCrack (CVE-2023-36672 / CVE-2023-35838) بتقسيم المسارات إلى 0.0.0.0/1 و128.0.0.0/1، متجاوزاً أي إعادة توجيه خبيثة للشبكة الفرعية المحلية.
   • صفر سباق نطاق: يستخدم عناوين IP ثابتة مضمّنة (9.9.9.9، 1.1.1.1) مع تثبيت شهادة SPKI لمنع اختطاف DNS عبر aLTEr قبل النفق.
3. أمان فشل الطوارئ 911/112:
   • يربط TelephonyCallback.CallStateListener.
   • في اللحظة التي يتم فيها طلب مكالمة طوارئ (911، 112، 999)، يقوم RadioGuard واستعادة جميع نطاقات الراديو، مما يضمن الامتثال للوائح إرسال E911. يعيد التفعيل تلقائياً بمجرد إنهاء المكالمة.

ضمانات سلامة الذاكرة ومنع تجاوز سعة المخزن المؤقت

سلامة الذاكرة على مستوى التطبيق (Kotlin / ART)

• يعمل RadioGuard داخل بيئة تشغيل أندرويد (ART):
  • صفر تلف للمؤشرات: يتم القضاء رياضياً على تجاوزات المخزن المؤقت في المكدس والكومة، والاستخدام بعد التحرير، وثغرات سلاسل التنسيق بفضل تصميم اللغة.
  • فرض حدود المصفوفات: جميع مخازن الحزم المؤقتة (ByteBuffer.allocate(32768)) ومصفوفات بايت PDU تخضع لفحص حدود صارم. تتسبب التجاوزات في رمي IndexOutOfBoundsException المُدار بدلاً من إتلاف الذاكرة.
  • حماية DoS من استنفاد التخزين: يتم تحديد سعة تخزين الحوادث المحلية باستخدام مخزن مؤقت دائري تلقائي (pruneOldIncidents) يحتفظ بأحدث 1,000 سجل، مما يمنع الأبراج الخبيثة من ملء ذاكرة الفلاش في الجهاز.

تجاوزات المخزن المؤقت في النطاق الأساسي الخلوي (وكيف نخففها)

• تحدث معظم تجاوزات المخزن المؤقت الخلوية في البرامج الثابتة C/C++ الخاصة بوحدات DSP للمودم (مثل أخطاء محلل ASN.1 في النطاقات الأساسية لـ Qualcomm أو MediaTek أو Samsung Shannon):
  • تعطيل 2G يلغي حوالي 80% من المحللات المعرضة للثغرات: يفتقر كود مكدس GSM القديم المكتوب في التسعينيات إلى ASLR الحديث وحراس المكدس. تعطيل 2G يضع سطح الهجوم هذا بأكمله خارج الخدمة.
  • عزل IOMMU للمودم: على أجهزة أندرويد الحديثة، يكون المودم الخلوي معزولاً فيزيائياً عن معالج التطبيقات (AP) عبر IOMMU للأجهزة.
  • مراقب حيوية القياسات: إذا حاول مهاجم إجراء اختبار عشوائي على النطاق الأساسي وتسبب في تعطل RIL صامت، يكتشف مراقب الحيوية في RadioGuard توقف الاستدعاء وينبه المستخدم.

اختبار الإجهاد العدائي وتقوية الثغرات

تم تقوية RadioGuard ضد تقنيات التجاوز المنشورة:

الحماية من العبث واختطاف العمليات الفرعية

لضمان عدم إمكانية اختراق RadioGuard بواسطة تطبيقات خبيثة أو برامج ضارة محلية:

1. التحقق من توقيع APK في وقت التشغيل (AppIntegrityValidator.kt):
   • يتحقق من شهادة توقيع SHA-256 لـ APK في وقت التشغيل. إذا تم العبث به أو فك تجميعه وإعادة توقيعه، ينهي التطبيق نفسه (Process.killProcess()).
2. رموز مصادقة IPC مؤقتة في الذاكرة:
   • يتم توقيع جميع النوايا الداخلية بين واجهة المستخدم والخدمات الخلفية برمز مؤقت 256 بت محفوظ في الذاكرة، مما يرفض النوايا المزيفة من تطبيقات الطرف الثالث.
3. حارس مكافحة الاختطاف في وقت التشغيل (RuntimeAntiHijackGuard.kt):
   • استطلاع TracerPid: يفحص /proc/self/status كل 3 ثوانٍ. يكتشف ارتباطات ptrace وgdb ووكلاء Frida.
   • كشف خطافات خريطة الذاكرة: يفحص /proc/self/maps بحثاً عن حقن المكتبات الديناميكية (frida-agent.so، xposed.so، zygisk، sandhook).

واجهة المستخدم وتخطيط لوحة التحكم

تم بناء واجهة المستخدم باستخدام Jetpack Compose (Material 3) بمظهر داكن للدفاع السيبراني:

• بطاقة حالة التهديد: تعرض مقياس تهديد مرئي ديناميكي (أخضر / كهرماني / أحمر) مع نسبة مخاطر الشذوذ المحسوبة وأسباب الكشف النشطة.
• لافتة تحذير سلامة الجهاز المضيف: تعرض تنبيهاً أحمر فورياً إذا تم اكتشاف ثنائيات الجذر أو SELinux المتساهل أو مفاتيح اختبار غير موثقة.
• بطاقة قياسات الخلية الخادمة: قراءات حية لجيل الراديو النشط (2G/3G/4G/5G)، وMCC/MNC، ومنطقة التتبع (TAC)، ومعرّف الخلية (CID)، وقوة الإشارة (RSRP)، وعدد الجيران.
• عناصر التحكم في الدفاع النشط:
  • مفتاح الحارس المستمر.
  • مفتاح إيقاف التوجيه الآمن للطوارئ.
  • زر إجراء "نبض الراديو / كسر قفل البرج (Shizuku)".
• بطاقة الحوادث الجنائية: تعرض عدد أحداث الأبراج الخبيثة المسجلة مع زر "تصدير التقرير" بنقرة واحدة.
• حالة قاعدة البيانات المرجعية غير المتصلة: تعرض عدد الأبراج الكبيرة الموثقة.

التحقق الآلي ومجموعة الاختبارات

يتضمن المشروع مجموعة اختبارات تحقق قابلة للتنفيذ (test_suite.py) تتحقق من جميع الخوارزميات وانتقالات الحالة وحدود الرياضيات:

python test_suite.py

نتائج تغطية الاختبارات:

test_01_normal_macro_cell_passes ......................... [OK]
test_02_involuntary_2g_downgrade ......................... [OK]
test_03_macro_cell_shadow_clone_jump ..................... [OK]
test_04_hysteresis_filtering ............................. [OK]
test_05_spatial_drift_detection .......................... [OK]
test_06_tunnelcrack_dual_route_coverage .................. [OK]
test_07_storage_bounds_circular_pruning .................. [OK]
test_08_emergency_call_fail_safe_transitions ............. [OK]

Ran 8 tests in 0.001s - OK (100% Passing)

بالإضافة إلى ذلك، توجد اختبارات الوحدة لبناء Android Studio / Gradle في:

• AnomalyEngineTest.kt
• UiAndStateTest.kt

الامتثال لمتجر Google Play ودليل النشر

عند تقديم RadioGuard إلى وحدة تحكم مطوري Google Play، أعلن عن الأذونات على النحو التالي:

البناء من المصدر

المتطلبات الأساسية

• Android Studio Jellyfish (2024.1+) أو JDK 17+
• Android SDK 34 (مستوى API 34)

الأوامر

# Clone or open workspace
cd C:\Users\pushk\.gemini\antigravity\scratch\radioguard

# Build debug APK
./gradlew assembleDebug

# Build release APK (configured with ProGuard & R8)
./gradlew assembleRelease