Le specifiche tecniche delle reti GSM sono state implementate anni fa dal GSM Consortium sulla base di due priorità:

• Un sistema standard a livello mondiale.

• Un sistema particolarmente sicuro, soprattutto per difendersi dalla clonazione degli apparati (tecnica illegale molto diffusa fra i vecchi terminali ETACS).

Il sistema GSM si compone essenzialmente di 4 sottosistemi:

• MOBILE STATION (MS o terminale): Di fatto è un complesso e articolato ricetrasmettitore UHF full duplex con duplexer.

• BASE STATION SUBSYSTEM (BSS o "ponte"): E' composta a sua volta di due elementi strutturali: la BTS (Base Transceiver Station) che si occupa di stabilire un contatto radio full duplex con il terminale GSM, e la BSC (Base Station Controller) che interagisce con la rete cellulare e con le altre BTS in zona.

• NETWORK SUBSYSTEM (NS o nodo di commutazione): Funziona come nodo di commutazione per una determinata zona, provvedendo altresì all'impostazione delle chiamate e alle procedure di autenticazione.

• OPERATION AND SUPPORT SUBSYSTEM (OSS o "centrale"): E' la struttura tecnica che gestisce in maniera centralizzata e computerizzata tutto il network GSM di un determinato operatore di telefonia mobile.

Esistono vari ostacoli: innanzitutto i segnali radio non sono "in chiaro", cioè non sono comprensibili all'orecchio umano, ma si presentano criptati con chiavi diverse per ogni abbonato e vengono trasmessi compattati in pacchetti digitali (burst); L'orecchio umano può percepire solo una sorta di "ronzio" privo di ogni comprensibilità. Con questa tecnica di trasmissione, un singolo canale radio può ospitare contemporaneamente numerose conversazioni.

Gli algoritmi di codifica utilizzati dal sistema sono essenzialmente 3:

• L'algoritmo A3 (protegge il codice di identificazione dell'abbonato ed è memorizzato nella SIM card);

• L'algoritmo A8 (algoritmo a 128 bit che protegge la "chiave personale di autenticazione" o "chiave di partenza" ed è memorizzato nella SIM card. La chiave personale di autenticazione è utilizzata anche per la generazione delle chiavi temporanee a 64 bit dette "chiavi di sessione"); Sebbene a 128 bit, l'algoritmo A8 è considerato tutt'altro che sicuro.

• L'algoritmo "stream cipher" A5/AX (algoritmo a 64 bit custodito nell'hardware del terminale e nella BTS o "ponte"); anche questo algoritmo sembra essere stato "indebolito" forse artificialmente. E' di fatto il criptatore delle conversazioni trasmesse via radio.

Un ruolo fondamentale è rappresentato dalla SIM card, un microchip che contiene due algoritmi di codifica, tre codici  utente oltre a numerosi altri dati memorizzati in maniera sia volatile che non volatile. La SIM card appartiene (sia per tecnica di programmazione che per modalità di funzionamento) alla famiglia delle "smartcard".

Tali algoritmi interagiscono fra di loro sulla base di una chiave di partenza fissa protetta dall'algoritmo A8 a 128 bit (chiave personale di autenticazione memorizzata nella SIM card) e generano automaticamente altri elementi variabili ad ogni chiamata e ad ogni accesso alla rete. Queste iterazioni sono strutturate in maniera tale le credenziali di identificazione non vengano mai trasmesse sul canale radio (tecnica di "challenge response"), fatta eccezione per il codice identificativo criptato dell'utente (IMSI) ma solo limitatamente ad un istante (vedi sotto); La chiave "di partenza", che fa capo all'algoritmo a 128 bit, interagisce ad ogni connessione con il network al fine di consentire da parte dello stesso la generazione casuale della seconda chiave (questa volta temporanea, cioè che varia ad ogni chiamata) detta "chiave di sessione" (64 bit). La "chiave di sessione" generata dal network giunge dal network fino alla BTS (ponte) ma non viene mai trasmessa via radio .

Quindi per poter intercettare una conversazione di uno specifico utente si rende necessario di volta in volta un intero pacchetto di parametri, (fissi e variabili) presenti sia sulla SIM card sia nel network dell'operatore. Alcune chiavi di questi algoritmi di criptazione sono variabili. Il sistema GSM protegge anche l'invio in rete dell'IMSI (International Mobile Subscriber Identification, l'unico codice fisso in grado di identificare in maniera univoca un utente e utile perlomeno alla sua localizzazione fisica), sostituendolo temporaneamente ad ogni chiamata con un codice casuale e variabile detto "TMSI" (codice di identificazione provvisoria). Tale codice viene scritto in una partizione volatile della SIM e varia ad ogni accesso alla rete. In questo modo si è "mascherato" (oltrechè ovviamente criptato) anche l'unico codice fisso che per un breve istante (e inevitabilmente!) deve essere trasmesso via radio, cioè l'IMSI.

In sintesi il sistema è tutt'altro che semplice da attaccare, FORSE TROPPO SICURO PER "QUALCUNO" CHE NON HA GRADITO QUESTA BLINDATURA (vedi oltre).