藍(lán)牙技術(shù)的安全機(jī)制

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上藍(lán)牙技術(shù)的安全機(jī)制藍(lán)牙技術(shù)提供了一種短距離的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，同其它無線技術(shù)一樣，藍(lán)牙技術(shù)的無線傳輸特性使它非常容易受到攻擊，因此安全機(jī)制在藍(lán)牙技術(shù)中顯得尤為重要。雖 然藍(lán)牙系統(tǒng)所采用的跳頻技術(shù)已經(jīng)提供了一定的安全保障，但是藍(lán)牙系統(tǒng)仍然需要鏈路層和應(yīng)用層的安全管理。本文首先討論無線網(wǎng)絡(luò)的安全問題，然后介紹了在藍(lán) 牙系統(tǒng)中采用的安全技術(shù)。一、無線網(wǎng)絡(luò)中的安全問題藍(lán)牙技術(shù)可以提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(廣播)的無線連接，采用藍(lán)牙技術(shù)，多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備能夠臨時(shí)組構(gòu)無線通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息的交換和處理。這種無線網(wǎng)絡(luò)的安全威脅來源于非法竊聽、非授權(quán)訪問和服務(wù)拒絕等，不同的安全威脅會(huì)給網(wǎng)絡(luò)帶來不同

2、程度的破壞。非法竊聽是指入侵者通過對(duì)無線信道的監(jiān)聽來獲取傳輸?shù)男畔?，是?duì)通信網(wǎng)絡(luò)最常見的攻擊方法。這種威脅源于無線鏈路的開放性，但是由于無線傳輸距離受到功率 和信噪比的限制，竊聽者必須與源結(jié)點(diǎn)距離較近。藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建議采用較低的發(fā)射功率，標(biāo)準(zhǔn)通信距離僅有十米，這在一定程度上保證了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。非法訪問是指入侵者偽裝成合法用戶來訪問網(wǎng)絡(luò)資源，以期達(dá)到破壞目的；或者是違反安全策略，利用安全系統(tǒng)的缺陷非法占有系統(tǒng)資源或訪問本應(yīng)受保護(hù)的信息。必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的通信設(shè)備增加認(rèn)證機(jī)制，以防止非授權(quán)用戶使用網(wǎng)絡(luò)資源。服務(wù)拒絕是指入侵者通過某些手段使合法用戶無法獲得其應(yīng)有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這種攻擊方式在Internet

3、中最為常見，也最為有效。在藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)中，這種威脅包 括阻止合法用戶建立連接，或通過向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送大量垃圾數(shù)據(jù)來破壞合法用戶的正常通信。對(duì)于這種威脅，通?？刹捎谜J(rèn)證機(jī)制和流量控制機(jī)制來防止。耗能攻擊也稱為能源消耗攻擊，現(xiàn)有藍(lán)牙設(shè)備為節(jié)約電池能量，使用節(jié)能機(jī)制，在不進(jìn)行通信時(shí)進(jìn)入休眠狀態(tài)。能源消耗攻擊目的是破壞節(jié)能機(jī)制，如不停地發(fā)送連接請(qǐng)求，使設(shè)備無法進(jìn)入節(jié)能模式，最終達(dá)到消耗能量的目的。目前對(duì)這種攻擊還沒有行之有效的辦法。二、藍(lán)牙采用的安全技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)除了采用上述的跳頻擴(kuò)頻技術(shù)和低發(fā)射功率等常規(guī)安全技術(shù)外，還采用內(nèi)置的安全機(jī)制來保證無線傳輸?shù)陌踩浴?. 安全模式   

4、; 在藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中定義了三種安全模式：    安全模式1：無安全要求    安全模式2：強(qiáng)制業(yè)務(wù)級(jí)安全    安全模式3：強(qiáng)制鏈路級(jí)安全安全模式1為無安全機(jī)制的模式，在這種模式下藍(lán)牙設(shè)備屏蔽鏈路級(jí)的安全功能，適于非敏感信息的數(shù)據(jù)庫的訪問。這方面的典型的例子有自動(dòng)交換名片和日歷(即vCard和vCalendar)。安全模式2提供業(yè)務(wù)級(jí)的安全機(jī)制，允許更多靈活的訪問過程，例如，并行運(yùn)行一些有不同安全要求的應(yīng)用程序。在這種模式中，藍(lán)牙設(shè)備在信道建立后啟動(dòng)安全性過程，也就是說它的安全過程在較高層協(xié)議進(jìn)行。安全模

5、式3提供鏈路級(jí)的安全機(jī)制，鏈路管理器對(duì)所有建立連接的應(yīng)用程序，以一種公共的等級(jí)強(qiáng)制執(zhí)行安全標(biāo)準(zhǔn)。在這種模式中，藍(lán)牙設(shè)備在信道建立以前啟動(dòng)安全性過程，也就是說它的安全過程在較低層協(xié)議進(jìn)行。 2. 設(shè)備和業(yè)務(wù)的安全等級(jí)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)牙設(shè)備和業(yè)務(wù)定義安全等級(jí)，其中設(shè)備定義了三個(gè)級(jí)別的信任等級(jí)： 可信任設(shè)備：設(shè)備已通過鑒權(quán)，存儲(chǔ)了鏈路密鑰，在設(shè)備數(shù)據(jù)庫中標(biāo)識(shí)為“可信任”，可信任設(shè)備可以無限制的訪問所有的業(yè)務(wù)；不可信任設(shè)備：設(shè)備已通過鑒權(quán)，存儲(chǔ)了鏈路密鑰，但在設(shè)備數(shù)據(jù)庫中沒有標(biāo)識(shí)為“可信任，；不可信任設(shè)備訪問業(yè)務(wù)是受限的；未知設(shè)備：無此設(shè)備的安全性信息，為不可信任設(shè)備。實(shí)現(xiàn)安全功能的途徑之一是采用一個(gè)

6、安全管理器，這些信息保存在藍(lán)牙安全架構(gòu)的設(shè)備數(shù)據(jù)庫中，由安全管理器維護(hù)。對(duì)于業(yè)務(wù)，藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定義了三種安全級(jí)別：需要授權(quán)與鑒權(quán)的業(yè)務(wù)、僅需鑒權(quán)的業(yè)務(wù)以及對(duì)所有設(shè)備開放的業(yè)務(wù)。一個(gè)業(yè)務(wù)的安全等級(jí)由下述三個(gè)屬性決定，它們保存在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中。需授權(quán)只允許信任設(shè)備自動(dòng)訪問的業(yè)務(wù)(例如，在設(shè)備數(shù)據(jù)庫中已登記的那些設(shè)備)。不信任的設(shè)備需要在授權(quán)過程完成后才能訪問該業(yè)務(wù)。授權(quán)總是需要鑒權(quán)以確認(rèn)遠(yuǎn)端設(shè)備是正確的設(shè)備。需鑒權(quán)在連接到應(yīng)用程序之前，遠(yuǎn)端設(shè)備必須接受鑒權(quán)。需加密在允許訪問業(yè)務(wù)前必須切換到加密模式下。3. 鏈路級(jí)安全參數(shù)藍(lán)牙技術(shù)在應(yīng)用層和鏈路層上提供了安全措施。鏈路層采用表1所示的四種不同實(shí)體來保證

7、安全。所有鏈路級(jí)的安全功能都是基于鏈路密鑰的概念實(shí)現(xiàn)的，鏈路密鑰是對(duì)應(yīng)每一對(duì)設(shè)備單獨(dú)存儲(chǔ)的一些128位的隨機(jī)數(shù)。4. 密鑰管理藍(lán)牙系統(tǒng)用于確保安全傳輸?shù)拿荑€有幾種，其中最重要的密鑰是用于兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間鑒權(quán)的鏈路密鑰。加密密鑰可以由鏈路密鑰推算出來，這將確保數(shù)據(jù)包的安全，而且每次傳輸都會(huì)重新生成。最后還有PIN碼，用于設(shè)備之間互相識(shí)別。鏈路密鑰：一共有四種可能存在的鏈路密鑰(見表2)，所有鏈路密鑰都是128位的隨機(jī)數(shù)，它們或者是臨時(shí)的或者是半永久性的。加密密鑰由當(dāng)前的鏈路密鑰推算而來。每次需要加密密鑰時(shí)它會(huì)自動(dòng)更換。之所以將加密密鑰與鑒權(quán)密鑰分離開，是因?yàn)榭梢允褂幂^短的加密密鑰而不減弱鑒權(quán)過程

8、的安全性。藍(lán)牙安全碼通常稱為PIN(個(gè)人識(shí)別號(hào)碼)，是一個(gè)由用戶選擇或固定的數(shù)字，長度可以為16個(gè)字節(jié)，通常采用四位十進(jìn)制數(shù)。用戶在需要時(shí)可以改變它，這樣 就增加了系統(tǒng)的安全性。另外，同時(shí)在兩個(gè)設(shè)備輸入PIN比其中一個(gè)使用固定的PIN要安全得多。事實(shí)上它是唯一的可信的用于生成密鑰的數(shù)據(jù)，典型情況是四 位十進(jìn)制PIN碼與其他變量結(jié)合生成鏈路密鑰和加密密鑰。5. 加密算法藍(lán)牙系統(tǒng)加密算法為數(shù)據(jù)包中的凈荷(即數(shù)據(jù)部分)加密，其核心部分是數(shù)據(jù)流密碼機(jī)E0，它包括凈荷密鑰生成器，密鑰流生成器，和加/解密模塊。由于密鑰長度從8比特到128比特不等，信息交互雙方必須通過協(xié)商確定密鑰長度。有幾種加密模式可供使

9、用，如果使用了單元密鑰或者聯(lián)合密鑰，廣播的數(shù)據(jù)流將不進(jìn)行加密。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流可以加密也可以不加密。如果使用了主密鑰，則有三種可能的模式：    加密模式1：不對(duì)任何進(jìn)行加密；    加密模式2：廣播數(shù)據(jù)流不加密，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)流用臨時(shí)密鑰Kmaste進(jìn)行加密；    加密模式3：所有數(shù)據(jù)流均用臨時(shí)密鑰Kmaste進(jìn)行加密。    每個(gè)應(yīng)用程序?qū)γ荑€長度有嚴(yán)格的限制，當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)現(xiàn)協(xié)商后得到的密鑰長度與程序要求不符，就會(huì)廢棄協(xié)商的密鑰長度。這主要是為了防止惡意用戶通過協(xié)商過程減小應(yīng)

10、用程序密鑰長度，以便對(duì)系統(tǒng)造成破壞。    6. 認(rèn)證機(jī)制兩個(gè)設(shè)備第一次通信時(shí)，借助“結(jié)對(duì)”初始化過程生成一個(gè)共用的鏈路密鑰，結(jié)對(duì)過程要求用戶輸入16字節(jié)(或128位)PIN到兩個(gè)設(shè)備，根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)對(duì)過程如下：根據(jù)用戶輸入的PIN生成一個(gè)共用隨機(jī)數(shù)作為初始化密鑰，此密鑰只用一次，然后即被丟棄。在整個(gè)鑒權(quán)過程中，始終檢查PIN是否與結(jié)對(duì)設(shè)備相符。生成一個(gè)普通的128位隨機(jī)數(shù)鏈路密鑰，暫時(shí)儲(chǔ)存在結(jié)對(duì)的設(shè)備中。只要該鏈路密鑰儲(chǔ)存在雙方設(shè)備中，就不再需要重復(fù)結(jié)對(duì)過程，只需實(shí)現(xiàn)鑒權(quán)過程?；鶐нB接加密不需要用戶的輸入，當(dāng)成功鑒權(quán)并檢索到當(dāng)前鏈路密鑰后，鏈路密鑰會(huì)為每個(gè)

11、通信會(huì)話生成一個(gè)新的加密密鑰，加密密鑰長度依據(jù)對(duì)安全等級(jí)而定，一般在8128比特之間，最大的加密長度受硬件能力的限制。    為防止非授權(quán)用戶的攻擊，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如果認(rèn)證失敗，藍(lán)牙設(shè)備會(huì)推遲一段時(shí)間重新請(qǐng)求認(rèn)證，每增加一次認(rèn)證請(qǐng)求，推遲時(shí)間就會(huì)增加一倍，直到推遲時(shí)間達(dá)到最大值。同樣認(rèn)證請(qǐng)求成功后，推遲時(shí)間也相應(yīng)地成倍遞減，直到達(dá)到最小值。    7. 藍(lán)牙安全架構(gòu)    藍(lán)牙安全架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的選擇性訪問，藍(lán)牙安全架構(gòu)建立在L2CAP層之上，特別是RFCOMM層。其它協(xié)議層對(duì)藍(lán)牙架構(gòu)沒有什么特別的處

12、理，它們可 能有其自身的安全特征。藍(lán)牙安全架構(gòu)允許協(xié)議棧中的協(xié)議強(qiáng)化其安全策略，例如，L2CAP在無繩電話方面強(qiáng)化了藍(lán)牙安全策略，RFCOMM則是在撥號(hào)網(wǎng)絡(luò) 方面強(qiáng)化了藍(lán)牙安全策略，OBEX在文件傳輸和同步應(yīng)用方面使用自己的安全策略。藍(lán)牙安全架構(gòu)提供了一個(gè)靈活的安全框架，此框架指出了何時(shí)涉及用戶的操 作，下層協(xié)議層需要哪些動(dòng)作來支持所需的安全檢查等。在藍(lán)牙系統(tǒng)中，安全架構(gòu)是建立在鏈路級(jí)安全特征之上的，一般的架構(gòu)如圖1所示，其中實(shí)線為“問詢”過 程，虛線為“注冊(cè)”過程。    安全管理器是藍(lán)牙安全架構(gòu)中最重要的部分，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)與業(yè)務(wù)和設(shè)備安全有關(guān)的信息，響應(yīng)來自協(xié)議或

13、應(yīng)用程序的訪問要求，連接到應(yīng)用程序前加強(qiáng)鑒權(quán)和加密，初始化或處理來自用戶或者外部安全控制實(shí)體的輸入，在設(shè)備級(jí)建立信任連接等。三、藍(lán)牙安全技術(shù)存在的問題    用戶隱私：由于藍(lán)牙設(shè)備內(nèi)的藍(lán)牙地址具有全球唯一性，一旦這個(gè)地址與某用戶相關(guān)聯(lián)，他的行動(dòng)都可以被記錄，所以隱私就得不到保障。    PIN問題：為了初始化一個(gè)安全連接，兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備必須輸入相同的PIN碼。PIN是唯一的可信的用于生成密鑰的數(shù)據(jù)，鏈路密鑰和加密密鑰都與它有關(guān)。用 戶有可能將其存在設(shè)備上，或者輸入過于簡(jiǎn)單，所以PIN易受到攻擊，解決的方法是使用較長的PIN，或者使用密鑰變更系統(tǒng)。    鏈路密鑰：鑒權(quán)和加密都是基于雙方共享的鏈路密鑰，這樣，某一設(shè)備很可能利用早就得到鏈路密鑰以及