Mobilfunknetze bilden das Rückgrat der globalen Kommunikation und ermöglichen den Zugang zu Telefondiensten und dem Internet, häufig auch in Regionen, in denen keine alternativen Zugangstechnologien verfügbar sind. Die zunehmende Komplexität dieser Netze, bedingt durch architektonische Innovationen (z. B. Voice over IP, eSIMs) sowie durch kommerzielle Dynamiken (z. B. Roaming, virtuelle Netzbetreiber, Zero-Rating), ist jedoch bislang nur unzureichend erforscht. Ein wesentlicher Grund hierfür ist das Fehlen offener, skalierbarer und geografisch diverser Messwerkzeuge sowie unabhängiger empirischer Messstudien. Darüber hinaus ist der Zugang zu Mobilfunkdiensten heute nicht mehr ausschließlich auf die klassische Funkschnittstelle beschränkt. Technologien wie Voice-over-WiFi (VoWiFi) ermöglichen alternative Zugangspfade über das Internet und erweitern damit die Reichweite von Netzbetreibern auf Umgebungen mit eingeschränkter Netzabdeckung. Gleichzeitig haben sich sogenannte Over-the-Top-(OTT-)Messaging-Dienste wie WhatsApp und Signal zu zentralen Bestandteilen moderner Kommunikation entwickelt. Sie tragen einen erheblichen Anteil des weltweiten Nachrichten- und Sprachverkehrs, ohne dabei auf die traditionellen, von Mobilfunkbetreibern kontrollierten Signalisierungs- und Abrechnungsstrukturen zurückzugreifen. Diese Dissertation adressiert die genannten Herausforderungen durch die Entwicklung neuer Ansätze für unabhängige, skalierbare und reproduzierbare Messungen mobiler Kommunikationssysteme, ohne eine Kooperation mit Netz- oder Plattformbetreibern vorauszusetzen. Hierzu werden Messplattformen entworfen, implementiert und als Open-Source-Software veröffentlicht, die kontrollierte Experimente über Mobilfunkzugangsnetze, betreiberseitige Dienste sowie OTT-Messaging-Anwendungen hinweg ermöglichen. Mithilfe dieser Werkzeuge werden umfassende empirische Studien durchgeführt, die sicherheits- und privatsphärerelevante Schwachstellen aufdecken, darunter Inkonsistenzen bei Roaming-Abrechnung und Traffic-Klassifikation, unsichere VoWiFi-Konfigurationen, sowie Metadatenleaks in weit verbreiteten Messaging-Plattformen, die eine unbemerkte Überwachung von Nutzer:innen und Denial-of-Service-Angriffe ermöglichen. Insgesamt zeigt diese Arbeit, dass unabhängige, aktive Messungen unerlässlich sind, um das sich wandelnde Mobilfunkkommunikationssystem zu verstehen. Sie stellt praxisnahe Werkzeuge und empirische Erkenntnisse bereit, die die Transparenz erhöhen und zukünftige Forschung zur Sicherheit und zum Schutz der Privatsphäre moderner mobiler Kommunikationssysteme unterstützen.
Gabriel Karl Gegenhuber (Thu,) studied this question.