关于蓝牙的安全机制
关于蓝牙的安全机制
蓝牙技术提供短距离的对等通信，它在应用层和链路层上都采取了保密措施以保证通信的安全性，所有蓝牙设备都采用相同的认证和加密方式。在链路层，使用４个参数来加强通信的安全性，即蓝牙设备地址BD_ADDR、认证私钥、加密私钥和随机码RAND。
蓝牙设备地址是一个48位的IEEE地址，它唯一地识别蓝牙设备，对所有蓝牙设备都是公开的；认证私钥在设备初始化期间生成，其长度为128比特；加密私钥通常在认证期间由认证私钥生成，其长度根据算法要求选择8~128比特之间的数（８的整数倍），对于目前的绝大多数应用，采用64比特的加密私钥就可保证其安全性；随机码由蓝牙设备的伪随机过程产生，其长度为128比特。
一、随机码生成
每个蓝牙设备都有一个伪随机码发生器，它产生的随机数可作为认证私钥和加密私钥。在蓝牙技术中，仅要求随机码是不重复的和随机产生的。“不重复”是指在认证私钥生存期间，该随机码重复的可能性极小，如日期／时间戳；“随机产生”是指在随机码产生前不可能预测码字的实际值。
二、密钥管理
加密私钥的长度是由厂商预先设定的，用户不能更改。为防止用户使用不允许的密钥长度，蓝牙基带处理器不接受高层软件提供的加密私钥。
若想改变连接密钥，必须按基带规范的步骤进行，其具体步骤取决于连接密钥类型。
１．密钥类型
连接密钥是一个128比特的随机数，它由两个或多个成员共享，是成员间进行安全事务的基础，它本身用于认证过程，同时也作为生成加密私钥的参数。
连接密钥可以是半永久的或临时的。半永久连接密钥保存在非易失性存储器中，即使当前通话结束后也可使用，因此，它可作为数个并发连接的蓝牙设备间的认证码。临时连接密钥仅用于当前通话。在点对多点的通信中，当主设备发送广播信息时，将采用一个公共密钥临时替换各从设备当前的连接密钥。 为适应各种应用，定义如下密钥类型：
组合密钥KAB：设备密钥KA；临时密钥Kmaster；初始密钥Kinit。
此外，Ｋc表示加密私钥。任何时候执行连接管理器（LM）命令进行加密时，加密私钥就会自动改变。
对蓝牙设备而言，KAB和ＫA在功能上没有区别，只是生成方法不同而已。ＫＡ由设备自身生成，且保持不变；KAB由设备Ａ和设备Ｂ提供的信息共同生成，只要有两个设备产生一个新的连接，就会生成一个KAB。
究竟采用KA或KAB，取决于具体应用。对于存储容量较小的蓝牙设备或者对于处于大用户群中的设备，适合采用ＫＡ，此时只需存储单个密钥。对于要求较高安全级别的应用，适宜采用KAB，但要求设备拥有较大的存储空间。
Kmaster仅用于当前通话，它可以临时替换连接密钥。
Kinit在初始化期间用作连接密钥，以保证初始化参数的安全传送，它由一个随机数、PIN码的低８位及BD_ADDR生成。
PIN码可以是蓝牙设备提供的一个固定码，也可以由用户任意指定，但两个设备中的PIN码必须匹配。在两个设备中采用用户指定的PIN码比采用设备自身提供的PIN码更安全；即使采用固定的PIN码方式，也应该允许能够改变PIN码，以防止获得该PIN码的用户重新初始化设备。如果找不到可用的PIN码，则使用缺省值０。短PIN码可以满足许多具体应用的安全性要求，但存在不确定的非安全因素；过长的PIN码不利于交换，需要应用层软件的支持。因而，在实际应用中，常采用短的数据串作为PIN码，其长度一般不超过16字节。
２．密钥生成及初始化
蓝牙设备必须生成各种连接密钥，以便认证例程使用。连接密钥有保密性要求，因而不能象设备地址那样公开查询。进行认证和加密的两个设备在初始化阶段单独地交换密钥，初始化过程包括以下5个部分：生成kinit；认证；生成连接密钥；交换连接密钥；各自生成加密私钥。
初始化后，设备间可继续通信，也可断开连接。若想对信息加密，则利用当前连接密钥生成的加密私钥，采用E0算法（此文中提到的E0、Ｅ21、Ｅ22和Ｅ3等算法，均作为名词使用，而不给出具体的公式）进行加密。在两个设备间建立新的连接时，则使用公共连接密钥代替Kinit进行认证。在进行一次新的加密时，将由特定的连接密钥生成一个新的加密私钥。如果没有连接密钥有效，ＬＭ将自动开始一个初始化过程。
（１）初始密钥Kinit生成
初始化期间使用的连接密钥称之为Kinit，其长度为128比特，由Ｅ22算法生成，算法的输入参数为申请连接的设备地址BD_ADDR、PIN码、PIN码的长度及随机数IN_RAND。Kinit用于连接密钥生成期间的密钥交换和未登记连接密钥的两设备间的认证，它在连接密钥交换完成后废弃。
Kinit生成后，PIN码将会随着申请设备的BD_ADDR而增长。算法要求PIN码的长度最大不超过16字节，以便确保只有特定的设备才能连接上。非法用户需要试验大量的PIN码，而且每次都必须使用不同的BD_ADDR，否则进行下一次实验需等待的时间间隔将按指数增长，这样可以减小入侵者对合法用户的威胁。 （２）认证
如果两个设备未曾联系过，它们将把Kinit作为连接密钥。在每次认证期间，都会产生一个新的认证随机数AU_RANDA。相互认证时，首先进行单向认证，再进行反方向认证。
当认证成功时，就会计算出一个辅助参数－－认证加密偏移量ACO。在相互认证时，一般保留第二次认证时计算出的ACO，如果认证事件在两个设备中同时发生，则两个设备都将使用主设备产生的ACO。
（３）设备密钥KA的生成
KA在蓝牙设备首次工作时由Ｅ21算法生成并保存在非易失性存储器中，以后基本不变。初始化后，若KA发生了变化，则此前已初始化的设备保存的连接密钥将是错误的。初始化期间，应用程序一般选择存储能力较小的设备的KA作为连接密钥。
（４）组合密钥KAB的生成
组合密钥在初始化期间由设备Ａ和Ｂ分别产生的随机数合成。首先，设备Ａ、Ｂ分别产生随机数LK_RANDAＬ和LK_RANDB；然后，设备Ａ、Ｂ采用如下算法再分别生成随机数LK_KA和LK_KB，即：
LK_KA ＝ Ｅ21LK_RANDA，BD_ADDRA ， EQ21
LK_KB ＝ Ｅ21LK_RANDA，BD_ADDRB ； EQ22
接着，设备Ａ、Ｂ分别计算CA＝LK_RANDA Ｋ和CB＝LK_RANDB Ｋ（在初始化时，K＝Kinit）并交换计算结果；之后，设备Ａ、Ｂ分别计算LK_KB（EQＱ22）和LK_KA（EQ21）；最后，设备Ａ、Ｂ通过异或运算分别生成128比特的组合密钥KAB和KBA，两者是相等的。
（５）加密私钥Kc的生成
加密私钥Kc由当前的连接密钥、96比特的加密偏移量（COF）、128比特的随机数通过E3算法生成。其中：
COF＝BD_ADDR串联BD_ADDR链路密钥为Kmaster时 ACO其它 （EQ23）
每当ＬＭ激活加密进程时，设备都将采用E3算法自动改变加密私钥Kc。
（６）点对多点通信
使用加密方式进行点对多点的通信时，主设备可以使用不同的加密私钥与每一个从设备进行通信。如果某个应用要求从设备接收广播信息，从设备却是单独收发信息的，将造成网络通信容量的减小。另外，蓝牙从设备不支持两个或多个密钥的实时交换，因而在蓝牙技术中，主设备通知各从设备采用一个公用密钥Kmaster接收加密的广播信息。对于多数应用来说，此密钥只具有临时意义。
主设备在确认所有从设备都能成功接收后，就发送一条指令，让各从设备用Kmaster替换它们当前的连接密钥。进行加密之前，主设备将产生并分发一个公共的随机数EN_RAND给所有从设备，从设备就使用Kmaster和EN_RAND产生新的加密私钥。
当所有从设备都得到了必要的数据后，主设备将使用新的加密私钥在网络中进行通信联系。显然，拥有Kmaster的从设备不仅能获得发送给自己的信息，还能获取所有加密的广播信息。如有必要，主设备可令所有从设备同时恢复使用以前的连接密钥。
（７）连接密钥的修改
在某些情况下，需要修改基于设备密钥的连接密钥。设备密钥在设备首次使用时创建，由于多个设备可能共享作为连接密钥的同一个设备密钥，因此，一旦创建几乎不再更改，否则将重新初始化所有试图连接的设备。在某些应用中这样做是必要的，如拒绝以前访问过的设备接入。 如果密钥的更改涉及到组合密钥，只需将当前的组合密钥作为连接密钥。这一更改密钥的过程可以在认证和加密开始后的任何时侯进行，其实组合密钥可以在每次连接建立时更改，这还有利于提高系统的安全性。
（８）Kmaster的生成
创建Kmaster时，需要如下步骤.。
1)主设备采用E22算法，将128比特的随机数RAND1、RAND2作为输入参数，生成新的连接密钥Kmaster＝ E22（RAND1，RAND2，16）
2)主设备将另一个随机数RAND发送给从设备，用当前连接密钥Ｋ和RAND作为E22算法的输入参数，然后主、从设备都计算出一个128比特掩码OVL＝E22（Ｋ，RAND，16）
3)主设备将掩码与当前连接密钥进行异或运算，并将运算结果Ｃ＝OVL钥Kmaster发送给从设备，从设备重新计算Kmaster＝OVLＣ
4)为确保交换成功，主、从设备将使用新的连接密钥进行认证，所有接收新的连接密钥的从设备都将重复此认证过程，由于在主设备恢复以前的连接密钥时还需要当前的ＡＣＯ计算密文密钥，因此从相关身分认证过程得到的ACO值不能替代当前ACO
5)各从设备重新计算新的加密私钥Kc＝E3（KmasterEN_RAND，COF）
三、加密
采用加密方式可以保护用户信息，但接入码和报头不加密。在蓝牙技术中，用序列加密算法E0加密用户信息。
序列加密算法E0由三部分组成，即载荷密钥生成、密钥比特流生成、加／解密运算。载荷密钥发生器按一定顺序组合输入比特流，并将它们移入密钥比特流发生器的线性反馈移位寄存器（LFSRｓ）；密钥比特流发生器是序列加密体系的核心部分，它采用Massey和Rueppel提出的组合序列密码发生器，该方法已通过全面论证，其性能优异。尽管组合序列密码发生器在抗相干攻击方面存在缺陷，但采用频繁同步的方法可瓦解相干攻击。
１．加密私钥长度协商
每一个蓝牙设备都有参数Lmax，它定义了设备所允许的最大密钥长度，１≤Lmax≤１６字节；参数Lmin则定义了某个特定应用中可接受的最小密钥长度。在产生加密私钥前，所有相关设备必须协商密钥的实际长度，其协商过程如下：
1)主设备发送一个建议值Lmsug给从设备，初始时，建议值设为Lmmax，如果Lsmin≤Lmsug且从设备支持建议长度，则从设备确认该长度并将它作为连接中密钥长度。
关于蓝牙安全机制的研究
爆■薯醺 量
黧 鬟攀 ｌｌ
摘要：简要介绍了蓝牙系统的安
全机制。首先，对蓝牙应用协议栈作
了简单的介绍，接着重点研究了蓝牙
的安全机制和原理。其中对蓝牙链接
字管理及产生过程、鉴权过程和加密
过程作了详细的说明。最后给出了一
个蓝牙应用的实例，以加强对蓝牙安
全机制的总体认识。
关键词：蓝牙，安全，结构，鉴权，
加密，字管理
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｓｔａｃｋｓ ｏｆ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ａｒｅ ｄｉｓ—
ｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒ－
￣＂ｌｃｅ ｏｆ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｉｓ ｐｒｅ－
ｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｂａｓｉｃ ｔｈｅｏｒｙ
ｏｆ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｉ—
ｎａｌｌｙ，ａｌｌ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｎ ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ａｐｐｌｉｃａ—
ｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔＯ ｇｉｖｅ ａ ｇｅｎ－
ｅｒａｌ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ｓｅｃｕｒｉｔｙ
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ。
张伟恒华中科技大学电信系硕士研究生 彭容修华中科技大学电宦系教授 随着计算机网络和移动电话技术的迅猛发展，人们感到越来越
迫切需要发展小范围的无线数据与语音通信技术。于是爱立信、ＩＢＭ、
英特尔、诺基亚和东芝等公司在１９９８年联合推出了一项新的无线网
络技术，即蓝牙（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）技术。蓝牙技术可以解决小型移动设备间
的无线互连问题，它的硬件市场非常广阔，涵盖了局域网中的各类数
据及语音设备，如计算机、移动电话、小型个人数字助理（ＰＤＡ）等。蓝
牙技术面向的是移动设备间的小范围连接，从本质上说它是一种代
替电缆的技术。为了保证移动设备间数据传输的安全性，该技术支持
蓝牙技术浅析
蓝牙技术浅析
摘要：蓝牙是一种支持设备短距离通信得无线电技术,近年来差不多成为研究得热点咨询题并获得了广泛得应用.本文从蓝牙技术得起源和特点讲起,详细介绍了蓝牙系统得组成、蓝牙技术得信息安全机制和蓝牙技术得组网方案,最后对蓝牙技术得进展做了展望.
关键词：蓝牙 系统组成 信息安全机制 组网方案
1 蓝牙技术概况
11 蓝牙得起源
蓝牙得名字来源于10世纪丹麦国王harald blatand,因为他十分喜爱吃蓝梅,因此牙齿每天都带着蓝色.蓝牙将当时得瑞典、芬兰与丹麦都统一了起来.
1999年12月1日,蓝牙特别利益集团——bluetooth sig公布了蓝牙技术最新标准10b版.进展至今,加盟得公司已超过2000多家.一项公开得全球统一得技术规范能得到工业界如此广泛得关注和支持是前所未有得.所以,这要紧得益于蓝牙技术本身所具有得宽阔应用前景和诱人得商机.
12 蓝牙技术得特点
蓝牙技术使用高速跳频和时分多址等先进技术,在近距离内最廉价地将几台数字化设备呈网状链接起来.wwWcoM
蓝牙是一个开放性得、短距离无线通信技术标准.它能够用来在较短距离内取代目前多种线缆连接方案,穿透墙壁等障碍,通过统一得短距离无线链路,在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗得话音和数据通信.
蓝牙作为一种新兴得短距离无线通信技术差不多在各个领域得到广泛应用,它提供低成本、低功耗、近距离得无线通信,构成固定与移动设备通信环境中得个人网络,使得近距离内各种信息设备能够实现无缝资源共享.
2 蓝牙系统得参数指标及组成
21 蓝牙系统结构差不多系统参数及指标
工作频段：ism频段2402ghz—2480ghz
蓝牙安全体系的研究和实现
仪器仪表用户
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—１０４１．２０１２．０２．０３８
蓝牙安全体系的研究和实现
张超，蔚俊刚
（成都理工大学信息工程学院，成都６１００５９）
摘要：蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环 境建立一种无线连接…。本文分析和研究了蓝牙安全体系的组织构架和工作过程，并设计实现了蓝牙设备的安全模块。该
蓝牙安全模块实现了：本地设备的安全模式设置。输入输出设置、两个或多个蓝牙设备的安全连接等功能。 关键词：蓝牙；蓝牙安全体系；安全模式 中图分类号：ＴＰ３３６ 文献标志码：Ｂ
Ｏ 引言
在信息化的现代社会，我们面临如下问题：计算机和各种
外设之间的连接在家庭和办公室四处蔓延。在日益插件化的
社会里，那些插入设备开始为有限的接人空间展开激烈的竞
争。在这样的大环境下蓝牙无限技术受到产业观察家的欢
迎，并被视为近２０年无线通信领域内最重大的发展。
ｌ蓝牙概述
所谓的蓝牙，实际上就是一种短距离（１０～１００米）的无
线连接技术，把一种微型、廉价的通信模块嵌入各类信息设备
中，实现这些设备的无线互联，而不用电缆。它可实现语音、
数据无线传输及进入网络 。它采用全世界统一的开放性规
范，使不同厂家的移动电话、计算机、信息家电互联互通成为
可能。蓝牙的安全机制主要包括：射频和基带的安全机制，链
路层的安全机制，应用层的安全机制。
２蓝牙安全模式
蓝牙技术提供了一种短距离的无线通信标准，同其它无
线技术一样，蓝牙技术的无线传输特性使它非常容易受到攻
击，因此安全机制在蓝牙技术中显得尤为重要。
２００７年７月２６日，蓝牙ＳＩＧ组织发布的蓝牙内核规范
中，已经规定了蓝牙具有４级安全模式 ｊ，值得一提的是二级
安全模式和三级安全模式和四级安全模式：
１）安全模式１
不采用任何安全机制，当设备没有重要的应用是使用。
在这种模式下，设备屏蔽链路级安全功能，适用于非敏感信息
蓝牙无线传输的安全性探讨
蓝牙无线传输的安全性探讨
----宋停云与您分享----
----宋停云与您分享---- 蓝牙无线传输的安全性探讨
蓝牙无线传输技术是一种常见的无线通信技术，广泛应用于各类设备之间的数据传输。然而，由于其无线特性，蓝牙传输存在一定的安全性风险。本文将从以下几个步骤来探讨蓝牙无线传输的安全性。
第一步：了解蓝牙传输的基本原理
蓝牙技术是通过无线电波进行通信的，它使用短距离通信技术，通常传输范围在10米左右。蓝牙传输使用的是频率跳跃技术，将通信频率分成多个小片段，然后在不同频段间跳跃传输数据，以减少干扰和提高安全性。
第二步：了解蓝牙传输的安全性问题
蓝牙传输存在一些安全性问题，主要包括以下几点：
1. 蓝牙设备的配对和认证：蓝牙设备在进行通信前需要进行配对和认证过程，以确保双方的身份和数据的安全。 ----宋停云与您分享----
----宋停云与您分享---- 2. 蓝牙传输的加密：通过使用加密算法，可以对传输的数据进行加密，防止被未经授权的人窃听和篡改。
3. 蓝牙设备的可见性和可连接性：蓝牙设备在某些情况下可能会被设置为可见和可连接状态，这增加了设备被攻击的风险。
第三步：了解蓝牙传输的安全性措施
为了提高蓝牙传输的安全性，可以采取以下措施：
1. 设备配对和认证：在配对和认证过程中，可以使用密码或PIN码来验证设备的身份，确保通信的双方是合法的。
2. 数据加密：应该使用强大的加密算法对传输的数据进行加密，确保数据的机密性和完整性。
3. 控制设备的可见性和可连接性：在不需要与其他设备通信时，将设备设置为不可见和不可连接状态，以减少被攻击的风险。
第四步：了解蓝牙传输的潜在安全风险
虽然蓝牙传输采取了一系列的安全措施，但仍然存在一些潜在的安全风险： ----宋停云与您分享----
----宋停云与您分享---- 1. 蓝牙设备的漏洞：由于蓝牙设备的复杂性，可能存在各种漏洞，攻击者可以利用这些漏洞进行攻击。
蓝牙安全机制在密码学上的应用
》》》软律 界
蓝牙安全机制在密码学上的应用
高建明 浙江越秀外国语学院
【摘要】分析了蓝牙加密机制中的加密算法，包括这些算法的背景、原理以及工作流程，探讨了蓝牙认证、蓝牙安全配对协议的应用、蓝牙安全技术在ＰＩＮ码
破译攻击等蓝牙安全机制在密码学上的应用。
【关键词】加密算法；ＡＦＥＲ＋；认证协议
蓝牙是用在无线网络，表示不同的无
线通信设备在不同的操作平台上能进行无
线通信的技术。蓝牙技术允许不同厂家生
产的无限装置在不同的操作系统Ｆ进行通
信，其技术特点是能耗低，计算量小，适
合简单、小型的通信装置。如今许多便捷
式设备都有蓝牙功能．如ＰＤＡ、手提电脑、
手机及各式嵌入式系统等。由于受计算能 力的限制，蓝牙密码技术只能使用不需要
许多计算资源密码算法。
１蓝牙加密算法运行机制
蓝牙是在ＰＩＣＯ网上实现的一个自组织
和自配置的动态无线网，它允许新设备动 态加入和动态离开网内设备，同时不需要
使用固定的通信设施和无线网切入点。一
个ＰＩＣＯ网一般可以支持８个通信设备使用在
同一个频道通信，ＰＩＣＯ网内所有的设备是
对等的，可直接进行通信。
蓝牙使用ＳＡＦＥＲ＋分组加密算法认证
设备，ＳＡＦＥＲ＋即ＳＡＦＥＲ的改进版。ＳＡＦＥＲ是 “安全与快速加密程序”的缩写，它是由
ＪＡＭＥＳ Ｌ．ＭＡＳＳＥＹ于１９９３年设计的，ＳＡＦＥＲ是
ＦＥＩＳＴＥＬ密码体系的一种具体实施，其分
组大小为６４比特，而且同ＡＥｓ一样允许三种
长度的密钥，分别为２５６比特、１９２比特和
１２８比特。蓝牙使用密钥长度为１２８比特的 ＳＡＦＥＲ＋， 己为ＳＡＦＥＲ＋Ｋ一１ ２８。 与任何ＦＥＩｓＴＥＬ密码体系相同， 十Ｋ一１２８
包含一个子钥产生算法及加密和解密算法。
ＳＡＦＥＲ＋Ｋ一１２８加密算法由８轮相同的运算和一
个输出转换组成，共需要１７个子钥：每轮运
算过程中各需要两个子钥，而输出转换则需
要一个子钥。ＳＡＦＥＲ＋子钥： 令Ｋ＝ｘ．ｘ２ｘ ……ｘ． 为ｋ字节二元字符串，
基于蓝牙的安全连接与传输研究综述
基于蓝牙的安全连接与传输研究综述
摘要 蓝牙是一种常用的近程通信技术手段，被广泛运用于各类便携式穿戴设备。但是，发展至今日，蓝牙存在的轮询访问功耗大，数据加密安全性不够高的问题依旧存在。本文分析蓝牙存在的问题，分析其发展趋势。
关键词 安全连接；蓝牙；无线通信
前言
蓝牙是一种被广泛使用的短距离通信技术，但是，随着攻击手段发展，蓝牙也逐渐暴露出其在连接过程中使用PIN码进行身份认证的安全性问题。同时，其存在的功耗大、连接过程较为烦琐的问题依然得不到很好的解决。本文在研究蓝牙技术手段特点的基础上，讨论蓝牙技术存在的问题，分析其发展趋势。
1 蓝牙技术概述
蓝牙诞生于1998年5月，当时的数据传输速率可以达到1MB/S[1]。蓝牙最初的应用目标是取代现代通信设备有线连接的形式，而采用无线连接的方式，以此来降低产品的成本。蓝牙的工作频段为2.4GHz，这是统一开放的工业、科学和医学（Industrial，Scientific and Medical，ISM）频段[2]。因其體积小、功耗低等特点致使蓝牙几乎可以被应用到任何终端设备上，例如手机、个人电脑等。蓝牙系统构成如图1所示。
蓝牙技术有着以下几个特点：①全球范围适用。②支持音频数据和一般数据的传输。③可建立临时性的对等连接（Ad-hoc Connection）。④对抗信号干扰的能力优秀。⑤体积小、功耗低、成本低、易于集成。⑥开放的接口标准。
2 蓝牙建立的过程和安全机制
蓝牙在组建微微网时，设备可分为主设备（Master）和从设备（Slave）。在建立连接的过程中，首先，Master会向周围所有蓝牙设备进行广播式的寻呼，等待Slave的连接请求[3]。如果，这时某一Slave发出连接请求，Master会立即响应，对连接请求进行应答。Master对于Slave的请求往往会先进行一次判断，检查该Slave是否已经存在于已经经过认证的设备列表当中，如果列表中已经存在该设备，说明该设备之前已经完成了验证，那么连接请求就会被接受，Master会从设备列表中直接取出链路密钥，连接建立完成；如果不在列表当中，那么则需要通过PIN码的方式进行身份认证，蓝牙设备能够经过PIN码建立约定的link
蓝牙的安全技术
与应用 ｃａｔｉｏｎ
．．．・・・盎 萎拳 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ￣ｏ．．， 武汉大学计算机学院 曾 承 曹加・巨 叶 可 高 强 摘要 蓝牙的移动性和开放性使得安全问题倍受关注，虽然蓝牙系统所采用的跳频技术已经提 供了一定的安全保障，但是蓝牙系统仍然需要链路层和应用层的安全管理。该文根据蓝牙技术的特点， 分析了现有的蓝牙网络安全技术，探讨了有关蓝牙安全标准的不足之处和未来的发展方向． 关键词 链路层安全认证加密 １引言 蓝牙作为新的无线通信技术．推动和扩大了无 线通信的应用范围，使网络中的各种数据和语音设 各互连互通，实现个人区域内快速灵活的数据和语 音通信。然而．由于蓝牙网络是基于无线信道传输的 通信系统，在安全性方面还存在一些特殊的威胁，在 安全保护方面也存在特殊的困难。虽然蓝牙系统所 采用的跳频技术已经提供了一定的安全保障，蓝牙 系统仍然需要链路层和应用层的安全管理。在链路 层中，蓝牙系统提供了认证、加密和密钥管理等功 能，链路层安全机制提供了大量的认证方案和一个 灵活的加密方案。 ２蓝牙的安全机制 蓝牙协议提供了一组安全机制以保护蓝牙设备 间传送的数据，并且也让其它蓝牙设备通过认证和授 权能够访问某个设备或者服务。认证和加密都运行在 基带协议上，这两种机制都是基于Ｐｉｎ ｃｏｄｅ（个人 信息码）的密钥交换。如果设备不能满足相应认证或 加密请求，设备不能接入到网络中， ２ １密钥管理 通信双方的所有信息都需要链路加密。以生命 期来区分，加密密钥可分为永久密钥，半永久密钥和 临时密钥。按照不同的应用类型来区分，链路密钥 ４８ ２００２ Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．３２ ＮＯ．５ 可以分为组合密钥（ｃｏｍｂｉｎａｔｉＯｎ ｋｅｙｓ），单元密 钥（ｕｎｉｔ ｋｅｙｓ），主密钥和初始密钥（ｍｍｓｔｅｒ ｋｅｙｓ ａｎｄ ｉｎｉｔｉ ａ１ｉｚａｔｉ Ｏｉｌ ｋｅｙｓ）。其中实现组合密 钥和单元密钥的算法被称为Ｅ２ ｌ，实现主密钥和初 始密钥的算法被称为Ｅ２２。 单元密钥在设备加载成功之后生成，是每个设 备特有的私有密钥；组合密钥内容由通信设各双方 的地址确定；主密钥用于当设备进行点到多点通信 时，代替当前链路密钥；初始化密钥在初始化过程 中作为链路密钥，仅仅在设备加载时使用 除使用链路密钥之外，密钥管理还包括报文加 密密钥，Ｅ３即是实现报文加密密钥的算法 报文加密 密钥由链路密钥，ｇ６比特的密码偏移（ＣＯＦ）和ｌ２８位 随机数生成。报文加密进程由ＬＭ（链路管理程序）启 动，加密进程每次运行时都生成不同的报文密钥。 ２ ２加密算法 蓝牙系统加密算法为数据包中的净荷即数据部 分加密，其核心部分是数据流密码机（Ｓｔ ｒ ｅ ａ ｍ ｃ ｉｐｈｅｒ）Ｅ０．它包括净荷密钥生成器，密钥流生成 器，和加／解密模块。 由于密钥长度从８比特到Ｉ２８比特不等．信息 交互双方必须通过协商确定密钥长度。其过程是： 主设备（ｍａ ｓｔｅＴ）发送其使用的密钥长度．从设各 （ｅｌａｖｅ）可咀接受主设备的建议并发送确认信息．也
蓝牙技术讲座 第4讲 蓝牙系统的安全技术
蓝牙技术讲座 第４讲蓝牙系统的安全技术 时和平马秀芳 （解放军西安通信学院西安７１０１０６） 摘要蓝牙作为新的无线通信技术，推动和扩大了无线通信的应用范围，使网络中的各种数据和语音 设备能互连互通．实现个人区域内快速灵活的数据和语音通信。但蓝牙网络同样也存在安全隐患，奉文介 绍了蓝牙网络存在的安全隐患、蓝牙系统的安全模式和蓝牙系统的安全技术。 关键词蓝牙安全模式安全技术 １ 引言 近几年，随着网络技术的发展，网络安全已成为 事关国家政治、经济和国防安全的重大问题，因而引 起了人们的高度重视。网络互连技术的发展，为各种 不同网络的用户之间信息传递提供了统一的传输平 台，同时，这种高度开放的环境也为各种形式的攻击 提供了更大的可能，攻击的手段更加多样化，对社会 的危害程度也越来越大，甚至，对敌对国网络设施的 攻击已必然地成为未来战争的重要作战手段。一方 面，我们在不断地扩大网络的应用范围，使得网络在 国家政治、经济和国防各个方面的作用日益突出；另 一方面网络安全问题也越来越严重地呈现出来，如 何解决这一矛盾已成为网络技术发展过程中必须解 决的重大问题。蓝牙作为新的无线通信技术，它的移 动性和开放性使得安全问题极端重要。它的安全问 题如不得到解决，岿将影响蓝牙技术的发展。 蓝牙采用的无线跳频技术使人们误认为蓝牙的 安全机制已经解决 可是实际上，无线跳频技术对于 窃听者和截取者不是一个技术障碍。目前的蓝牙芯 片和设备并不具备数据的保密、数据的完整性和用 户身份认证等安全措施。 互联网在设计之初，由于没有考虑安全机制的设 计，时至今日仍然面对着许多安全问题。第一代移动 通信同样没有设计安全机制，致使第一代移动通信 设备可以被仿造和监听。第二代移动通信ＧＳＭ网络 虽然使用了加密算法对用户进行鉴别，但是加密算 法比较弱，已经十分容易被破译，在互联网上就可以 下载破译软件；对语音信号没有有效的加密措施，不 但手机上没有加密措施，机站问也没有加密措施。 目前，互联网和第三代移动通信以及ＷＡＰ都 采用ＰＫ］技术及公开密钥算法和对称密钥算法的 混合使用来保证可鉴别性、数据完整性和保密性以 及通信的不可否定性。 现在，蓝牙技术在ＳＩＧ讨论蓝牙协议２．０版本 的同时，工业界已实施蓝牙协议的１．０版本和１．０Ｂ 版本。目前，基于１．０Ｂ版本的协议栈已进入实用阶 段，各种蓝牙设备业已面世或正在研发之中。 同其他无线通信网络一样，蓝牙网络也是一个 开放的网络。蓝牙技术在诞生之初，并没有考虑其安 全性的问题。虽然现在已提供１２８位的芯片号作为 设备的鉴权号，可是它在通信中可以被篡改和冒用 ＳＩＧ最近开始重视蓝牙的安全问题，并且初步 提出了蓝牙安全的模式ｌ、模式２和模式３。模式３ 的详细安全方案仍在讨论中。目前主要应用的是安 全模式２ Ｃ／Ｚ￣ＺＡ ＤＡＴＡ 西 删Ｊ ＇ 脚一ａ 肋．
蓝牙协议中的安全机制
强
代
计
算
橇 ＾ 总
第
一 ： ： 二 囊 国圃圈圆圈圆圆圈圆
祁波，李之堂
（华中科技大学计算机学院，武汉４３００７４）
摘要：奉文以蓝牙安全协议为切八点，概括介绍了蓝干系统爰其安全特性。并对蓝牙安奎的缺陷和末束
进行７探讨。
关羹词；蓝牙；网络安奎；密荫管理
引 言
ｌ９９８年５月，爱立信、ＩＢＭ、Ｉｎｔｅ｜、诺基亚、东芝
等５家公司联合制定近距离无线通信标准。其目
的是实现最高数据速率ＩＭｂ／ｓ（有效速率为７２１ｋｂ
／ｓ）、最大传输距离１０ｍ，该标准被命名为蓝牙。蓝
牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球
规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固
定与移动通信环境建立一个特别连接。
同其他网络技术一样，蓝牙网络在安全性方面
也面临各种威胁，如假冒、窃听、非授权访问、信息
丢失和损坏、抵赖、伪造、服务拒绝等。又由于蓝牙
网络是基于无线信道传输的通信系统，其通信单元
具有移动性，更增加了安全机制的不确定性。
１ 蓝牙网络中的安全威胁和安全任务
１．１蓝牙网络中的安全威胁
蓝牙网络的安全威胁来源于假冒、窃听、非授
权访问和服务拒绝。不同的安全威胁会给网络带
来不同程度的破坏。具体说明如下：
（１）假冒（Ｍａｓｑｕｅｒａｄｅ Ｏｒ Ｓｐｏｏｆｉｎｇ）：￣指攻击者
装扮成另一合法用户来非法访问受害者的资源以
获取某种利益或达到破坏的目的。
（２）窃听（Ｅａ ｓｄｒｏｐｐｉｎｇ）是指攻击者通过对传
输煤介的监听非法获取传输的信息，是对通信网络
最常见的攻击方法。
●Ｉ ＭｏｎＥＲＮ ｃ０ Ｐｕ Ｅ ￣００２．２ （３）非授权访问（Ｕｍｕｔｈｏｒｉｚｅｄ Ａｃｃｅｓｓ）是攻击
者违反安全策略，利用安全系统的缺陷非法占有系
统资源或访问本应受保护的信息。所以，必须对网
络中的通信单元增加认证机制，以防止非法用户使
用网络资源。
（４）服务拒鲍（Ｄｅｎｉａ￣ｏｆｓｅｒｖｉｃｅ）是指入侵者通
诠释蓝牙的安全技术
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆
Ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｂｌｕｅ—－ｔｏｏｔｈ
摘 要 随着移动通信和蓝牙投 适发展 网络在安全性方面也面临各种威肋、 文０ 了鼍牙阳 络的安全任务、安全机制、加密方式和巫待 ∞问题 关键词蓝牙安全威胁安全技。－ 一、蓝牙网络中的安全威胁 蓝牙网络的安全威胁采源于假冒、窃听、非授权访问 和服务拒绝。而不同的安全威胁会给网络带采不同程度的 破坏。 假冒是指攻击者装扮成另一合法用户非法访问受害者 的资源以获取某种利益或达到破坏的目的。这样假冒攻击 需要一些特殊的工具来处理协议数据单元（ＰＤＵ），并且可 能需要一些特定的访问权限。所以网络中的结点必须具有 非法用户无法模仿的特征，并且能够正确处理合法用户的 这些特征，保证系统安全。 窃听是指攻击者通过对传输媒介的监ｏｈ￣Ｆ－法获取传输 的信息，是对通信网络最常见的攻击方法。这种威胁完全 来源于无线链路的开放性，但是由于无线网络传输距离受 到功率与信噪比的限制，窃听结点必须与源结点距离较近， 所以与以太网、ＦＤＤＩ等典型有线网络相比，更容易发现外 部窃听结点。 非授权访问指是攻击者违反安全策略，利用安全系统 的缺陷非法占有系统资源或访问本应受保护的信息。所以， 必须对网络中的通信单元增加认证机制，以防止非法用户 使用网络资源。 服务拒绝是指八侵者通过某些手段使合法的网络买体 ｌｎｆｏｒｍａｔｉｏ 。。 年第 期 ０Ｉ ｏｉ … ．１一…５ ７６１・Ｏ部队 白木庾晋子荫 无法获得其应有的网络服务。在蓝牙网络中，这种威胁包 括阻止合法用户连接的建立，或通过向网络或指定网络单 元发送大量数据采破坏合法用户的正常通信。对于这种威 胁，通常可采用认证机制和流量控制机制采防止。 二、蓝牙网络安全任务 蓝牙网络安全任务包括：可获得性、授权与密钥管理、 身份识别与完整性。 可获得性：蓝牙网络中保证系统的可获得性比传统网 络更加重要，由于网络中的结点具有可移动性，网络拓扑 不固定，所以更容易受到拒绝服务攻击。攻击结点只需阻 塞无线信道，或者发送虚假的路由信息，就可以达到破坏 的目的。需要特别指出的是，现有的路由协议没有考虑安 全机制，安全的路由协议必须能够正确处理网络拓扑的变 化，并且可以剔除恶意用户发送的虚假路由信息。可获得 性的另一个威胁是“能源消耗攻击”，现有蓝牙设备为节约 电池能量，使用节能机制，在不进行通信日寸进八休眠状态。 “能源消耗攻击”可破坏节能机制，如不停地发送连接请 求，使设备无法进行节能模式，最终达到消耗能量的目的。 目前对“能源消耗攻击”还没有行之有效的办法。 授权与密钥管理：授权与密钥管理也是个复杂问题， 由于网络没有固定拓扑，无法确定业务授权中心。同日寸，如 果网络中结点数目较多，并且移动性较强，就会造成认证 机制相对复杂，通常需要第三方介八。基于多方认证的 Ｄｉｆｆｉｅ－Ｈｅｌｌｍａｎ密钥交换算法的提出，很好地解决了网络 移动性强、拓扑不固定的问题。 身份识别与完整性：由于无线信道的开放性，如果不 Ｙ＆Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ＠ｊ０ｌ０ ｊ ｊ ｌ １ ｌ ｌ