藍(lán)牙信息安全研究

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1藍(lán)牙技術(shù)

1.1牙技術(shù)的特點(diǎn)

藍(lán)牙技術(shù)使用高速跳頻和時(shí)分多址等先進(jìn)技術(shù)，在近距離內(nèi)最廉價(jià)地將幾臺(tái)數(shù)字化設(shè)備呈網(wǎng)狀鏈接起來(lái)。

藍(lán)牙是一個(gè)開(kāi)放性的、短距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它可以用來(lái)在較短距離內(nèi)取代目前多種線纜連接方案，穿透墻壁等障礙，通過(guò)統(tǒng)一的短距離無(wú)線鏈路，在各種數(shù)字設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)靈活、安全、低成本、小功耗的話(huà)音和數(shù)據(jù)通信。

藍(lán)牙作為一種新興的短距離無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，它提供低成本、低功耗、近距離的無(wú)線通信，構(gòu)成固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境中的個(gè)人網(wǎng)絡(luò)，使得近距離內(nèi)各種信息設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫資源共享。

1.2藍(lán)牙的起源

藍(lán)牙的名字來(lái)源于10世紀(jì)丹麥國(guó)王HaraldBlatand，因?yàn)樗窒矚g吃藍(lán)梅，所以牙齒每天都帶著藍(lán)色。藍(lán)牙將當(dāng)時(shí)的瑞典、芬蘭與丹麥都統(tǒng)一了起來(lái)。

1999年12月1日，藍(lán)牙特殊利益集團(tuán)——BluetoothSIG了藍(lán)牙技術(shù)最新標(biāo)準(zhǔn)1.0B版。發(fā)展至今，加盟的公司已超過(guò)2000多家。一項(xiàng)公開(kāi)的全球統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范能得到工業(yè)界如此廣泛的關(guān)注和支持是前所未有的。當(dāng)然，這主要得益于藍(lán)牙技術(shù)本身所具有的廣闊應(yīng)用前景和誘人的商機(jī)。

2藍(lán)牙系統(tǒng)的參數(shù)指標(biāo)及組成

2.1藍(lán)牙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本系統(tǒng)參數(shù)及指標(biāo)

工作頻段：ISM頻段2.402GHz—2.480GHz

雙工方式：TDD

業(yè)務(wù)類(lèi)別：同時(shí)支持電路交換及分組交換業(yè)務(wù)

數(shù)據(jù)標(biāo)稱(chēng)速率：1Mbit/s

異步信道速率：非對(duì)稱(chēng)連接723.2kbit/s57.6kbit/s

對(duì)稱(chēng)連接：433.9kbit/s(全雙工模式)

同步信道速率：64kbit/s(3個(gè)全雙工信道)

信道間隔：1MHz

信道數(shù)：79

發(fā)射功率及覆蓋：0dBm(1mW)，1—10m覆蓋，20dBm(100mW)，擴(kuò)展至100m覆蓋

跳頻頻點(diǎn)數(shù)：79個(gè)頻點(diǎn)/MHz(2408+k(MHz)，k=0，1，2……78)；

跳頻速率：1600次/s

工作模式：Active/Sniff/Hold/Park

數(shù)據(jù)連接方式：面向連接業(yè)務(wù)SCO(話(huà)音，電路交換、預(yù)留時(shí)隙)、無(wú)連接業(yè)務(wù)ACL(分組數(shù)據(jù)、分組交換、輪詢(xún))

糾錯(cuò)方式：1/3FEC(3bit重復(fù)碼)，2/3FEC(截短Hamming碼)，CRC—16，ARQ

鑒權(quán)：反應(yīng)邏輯算術(shù)方式

密鑰：以8bits為單位增減，最長(zhǎng)128bits

安全機(jī)制：鏈路級(jí)，認(rèn)證基于共享鏈路密鑰詢(xún)問(wèn)/響應(yīng)機(jī)制，認(rèn)證和加密密鑰生成基于SAFER+算法

話(huà)音編碼方式：CVSD或?qū)?shù)PCM

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：Adhoc(無(wú)中心自組織)結(jié)構(gòu)，Piconet及Scatternet

2.2藍(lán)牙系統(tǒng)的組成

藍(lán)牙系統(tǒng)由無(wú)線單元、鏈路控制單元、鏈路管理和軟件結(jié)構(gòu)和協(xié)議體系組成。

2.2.1無(wú)線單元藍(lán)牙天線屬于微帶天線，空中接口是建立在天線電平為0dBm基礎(chǔ)上的，遵從美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)有關(guān)0dBm電平的ISM頻段的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2鏈路控制單元鏈路控制單元（即基帶）描述了硬件——基帶鏈路控制器的數(shù)字信號(hào)處理規(guī)范。

2.2.3鏈路管理器鏈路管理器(LM)軟件模塊設(shè)計(jì)了鏈路的數(shù)據(jù)設(shè)置、鑒權(quán)、鏈路硬件配置和其它一些協(xié)議。

2.2.4軟件結(jié)構(gòu)和協(xié)議體系藍(lán)牙設(shè)備應(yīng)具有互操作性，即任何藍(lán)牙設(shè)備之間都應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)互通互連，這包括硬件和軟件。

設(shè)計(jì)協(xié)議和協(xié)議棧的主要原則是盡可能地利用現(xiàn)有各種高層協(xié)議，保證現(xiàn)有協(xié)議與藍(lán)牙技術(shù)的融合以及各種應(yīng)用之間的互通性；充分利用兼容藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的軟硬件系統(tǒng)和藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的開(kāi)放性，便于開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用。具體的協(xié)議按SIG的需要分為4層：核心協(xié)、RFCOMM電纜替代協(xié)議、TCS電話(huà)控制協(xié)議以及與Internet相關(guān)的高層協(xié)議

3藍(lán)牙的信息安全機(jī)制

由于藍(lán)牙通信標(biāo)準(zhǔn)是以無(wú)線電波作為媒介，第三方可能輕易截獲信息，所以藍(lán)牙技術(shù)必須采取一定的安全保護(hù)機(jī)制，尤其在電子交易應(yīng)用時(shí)。為了提供使用的安全性和信息的可信度，系統(tǒng)必須在應(yīng)用層和鏈路層提供安全措施。

隨機(jī)數(shù)發(fā)生器在藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)中有重要應(yīng)用，例如在生成認(rèn)證密鑰和加密密鑰中以及查詢(xún)-應(yīng)答方案中等。

藍(lán)牙單元密鑰長(zhǎng)度不能由單元制造者預(yù)置，不能由用戶(hù)設(shè)置。藍(lán)牙基帶標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不接收由高層軟件給出的加密密鑰以防止使用者完全控制密鑰長(zhǎng)度。包括密鑰類(lèi)型、密鑰生成與初始化。

4藍(lán)牙技術(shù)組網(wǎng)方案

給出了一種無(wú)線辦公網(wǎng)絡(luò)具體應(yīng)用的原理圖。藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)通過(guò)RJ45插頭與局域網(wǎng)接入接口相連；圖中的個(gè)人電腦及各種設(shè)備均需安裝有藍(lán)牙通用模塊或藍(lán)牙網(wǎng)卡，以使其藍(lán)牙化。藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)與各終端的最大直線不能大于100m，且一個(gè)藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)最多可連接7個(gè)帶通用外界模塊的設(shè)備。

組網(wǎng)方案中，主要部件功能如下：

4.1藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)

采用時(shí)分多址技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的藍(lán)牙數(shù)據(jù)通信；

具有同時(shí)與有線網(wǎng)絡(luò)和藍(lán)牙設(shè)備通信的接口及能力；在安全的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙地址與IP地址間的地址解釋?zhuān)粚?shí)現(xiàn)IP網(wǎng)際協(xié)議以及TCP傳輸控制協(xié)議，從而能夠完成藍(lán)牙協(xié)議與TCP/IP的協(xié)議轉(zhuǎn)換；在底層協(xié)議棧的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)行特定的藍(lán)牙路由機(jī)制解決匹克網(wǎng)間的路由問(wèn)題，以最終解決藍(lán)牙不同匹克網(wǎng)間不同單元的通信問(wèn)題。

4.2網(wǎng)絡(luò)適配器

安裝在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的PC機(jī)、筆記本電腦上，使設(shè)備藍(lán)牙化。

4.3為了使得辦公室內(nèi)部的打印機(jī)、投影儀、掃描儀等辦公設(shè)備具有藍(lán)牙功能，選用金歐公司的通用藍(lán)牙模塊，該通用藍(lán)牙模塊具有串口、USB和并口可供選擇。

5藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用展望

我們平時(shí)經(jīng)常看到藍(lán)牙技術(shù)在筆記本電腦，手提電腦和蜂窩式電話(huà)方面的應(yīng)用。由于用藍(lán)牙技術(shù)可以組成個(gè)人局域網(wǎng)，它還能應(yīng)用到其他許多方面。例如瑞典律勒歐科技大學(xué)EIS實(shí)驗(yàn)室就開(kāi)發(fā)出無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)，對(duì)曲棍球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，培養(yǎng)曲棍球運(yùn)動(dòng)員。藍(lán)牙技術(shù)還可以用在遙控汽車(chē)上。SigmaComtech介紹了一種用具有藍(lán)牙功能的操作桿來(lái)無(wú)線控制汽車(chē)，輸入指令從操縱桿傳送到計(jì)算機(jī)，由其產(chǎn)生控制信號(hào)發(fā)送給汽車(chē)。這一平臺(tái)還可以在工業(yè)應(yīng)用中使用。

由于市場(chǎng)需求，越來(lái)越多的藍(lán)牙硅片即將投入生產(chǎn)。旅館、郵局、高爾夫球場(chǎng)、飛機(jī)場(chǎng)、零售商場(chǎng)、會(huì)議中心和商業(yè)領(lǐng)域都在采用藍(lán)牙技術(shù)。BluetoothSiG現(xiàn)已擁有2400家會(huì)員公司，預(yù)計(jì)2015年藍(lán)牙芯片將達(dá)14億片，應(yīng)用機(jī)器近7億臺(tái)。

暢游在藍(lán)牙技術(shù)的夢(mèng)想中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)無(wú)所不能。稍稍關(guān)注一下網(wǎng)絡(luò)高科技市場(chǎng)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)從誕生的那一天起，就一直被人們寄予了極高的期望。相信隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，藍(lán)牙技術(shù)必將獲得更加廣泛的應(yīng)用。

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摘要：藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信的無(wú)線電技術(shù)，近年來(lái)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)問(wèn)題并獲得了廣泛的應(yīng)用。本文從藍(lán)牙技術(shù)的起源和特點(diǎn)講起，詳細(xì)介紹了藍(lán)牙系統(tǒng)的組成、藍(lán)牙技術(shù)的信息安全機(jī)制和藍(lán)牙技術(shù)的組網(wǎng)方案，最后對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展做了展望。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙系統(tǒng)組成信息安全機(jī)制組網(wǎng)方案