蓝牙协议分析(11)_BLE安全机制之SM

作者:wowo 发布于:2017-9-7 19:49 分类:蓝牙

注1:此SM是Security Manager的缩写,非彼SM,大家不要理解歪了!

书接上文,我们在“蓝牙协议分析(10)_BLE安全机制之LE Encryption”中介绍了BLE安全机制中的终极武器----数据加密。不过使用这把武器有个前提,那就是双方要共同拥有一个加密key(LTK,Long Term Key)。这个key至关重要,怎么生成、怎么由通信的双方共享,关系到加密的成败。因此蓝牙协议定义了一系列的复杂机制,用于处理和加密key有关的操作,这就是SM(Security Manager)。

另外,在加密链路建立之后,通信的双方可以在该链路上共享其它的key(例如在“蓝牙协议分析(9)_BLE安全机制之LL Privacy”中提到的IRK),SM也顺便定义了相应的规范。

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标签: 蓝牙 Bluetooth BLE SMP 配对 pairing 鉴权 authentication security

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蓝牙协议分析(10)_BLE安全机制之LE Encryption

作者:wowo 发布于:2017-3-28 11:52 分类:蓝牙

前面文章介绍了两种BLE的安全机制:白名单[4]和LL privacy[3]。说实话,在这危机四伏的年代,这两种“捂着脸讲话(其它人不知道是谁在讲话,因而不能插话、不能假传圣旨,但讲话的内容却听得一清二楚)”的方法,实在是小儿科。对于物联网的应用场景来说,要做到安全,就必须对传输的数据进行加密,这就是LE Encryption要完成的事情(当然,只针对面向连接的数据),具体请参考本文的介绍。

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标签: 蓝牙 Bluetooth BLE 安全 Encryption

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玩转BLE(3)_使用微信蓝牙精简协议伪造记步数据

作者:wowo 发布于:2017-3-11 11:42 分类:蓝牙

在物联网时代,有一个问题肯定会让人头疼(现在已经初露端倪了):

物联网中的IOT设备有两个主要特点:
1)简单小巧(不具备复杂的人机交互接口,需要手机等终端设备辅助完成配置、控制等功能)。
2)数量和种类繁多(消费者面对的可是数量众多的不同厂家、不同类型的设备)。

基于这两个特点,手机等终端设备一般通过APP(或APK)对IOT设备进行控制,不同厂家的不同设备,通常需要不同的APP/APK。于是出现了这样的结果:
如果你家里有一个小米yeelight的床头灯,你需要安装一个yeelight的APP/APK;
如果你手上戴一个百度智能手环,你需要安装一个百度智能手环APP/APK;
如果你跑步时戴一个xxx运动蓝牙耳机,你需要安装一个xxx运动蓝牙耳机APP/APK;
如果你要骑摩拜单车,你需要安装一个摩拜单车APP/APK;
如果你也行骑一下优拜单车,你需要安装一个优拜单车APP/APK;
……(要列的话,我觉得永远都列不完,大家可以想象一下,这是不是一个灾难??)

既然有问题,肯定就有人试图解决,于是微信IoT、阿里小智、亚马逊IoT等等,互联网大佬们就各显神通了。最终谁能称霸天下,现在还不得而知,本文也不去讨论这些。

作为蓝牙BLE的介绍文章,本文将以微信IoT的“微信蓝牙精简协议”为例,通过“把一个蓝牙适配器模拟成微信计步器”,分别从BLE技术(怎样注册一个GATT service)和微信IoT(微信物联网平台的思路和想法)两个角度,窥一窥IoT江湖的冰山一角(权当开阔眼界了)。

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标签: 蓝牙 Bluetooth BLE golang 微信 airsync iot

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快讯:蓝牙5.0发布(新特性速览)

作者:wowo 发布于:2016-12-8 11:05 分类:蓝牙

2016年12月6日,蓝牙SIG发布了5.0版本的核心规范,该规范从距离、速度等多个方面,对BLE进行了增强,蓝牙官网的总结如下[1]

With the launch of Bluetooth 5, Bluetooth® technology continues to evolve to meet the needs of the industry as the global wireless standard for simple, secure connectivity. With 4x range, 2x speed and 8x broadcasting message capacity, the enhancements of Bluetooth 5 focus on increasing the functionality of Bluetooth for the IoT. These features, along with improved interoperability and coexistence with other wireless technologies, continue to advance the IoT experience by enabling simple and effortless interactions across the vast range of connected devices.

相比蓝牙4.2,新增的特性包括[3]

Several new features are introduced in the Bluetooth Core Specification 5.0
Release. The major areas of improvement are:
• Slot Availability Mask (SAM)
• 2 Msym/s PHY for LE
• LE Long Range
• High Duty Cycle Non-Connectable Advertising
• LE Advertising Extensions
• LE Channel Selection Algorithm #2

下面对一些比较有意思的做个简单的介绍(后续有时间会做比较细致的分析)。

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标签: 蓝牙 Bluetooth 5.0 2M Extensions

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蓝牙协议分析(9)_BLE安全机制之LL Privacy

作者:wowo 发布于:2016-11-25 16:28 分类:蓝牙

在上一篇文章[1]中,我们介绍了BLE的白名单机制,这是一种通过地址进行简单的访问控制的安全机制。同时我们也提到了,这种安全机制只防君子,不防小人,试想这样一种场景:

A设备表示只信任B、C、D设备,因此就把它们的地址加入到了自己的白名单中,表示只愿意和它们沟通。与此同时,E设备对它们的沟通非常感兴趣,但A对自己不信任啊,肿么办?

E眼珠子一转,想出一个坏主意:把自己的地址伪装成成B、C、D中任意一个(这个还是很容易办到的,随便扫描一下就得它们的地址了)就行了,嘿嘿嘿!

那么问题来了,怎么摆脱“小人E“的偷听呢?不着急,我们还有手段:“链路层的Privacy(隐私)机制”。

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标签: 蓝牙 BLE resolvable privacy 安全

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蓝牙协议分析(8)_BLE安全机制之白名单

作者:wowo 发布于:2016-11-10 14:20 分类:蓝牙

在万物联网的时代,安全问题将会受到非常严峻的挑战(相应地,也会获得最大的关注度),因为我们身边的每一个IOT设备,都是一个处于封印状态的天眼,随时都有被开启的危险。想想下面的场景吧:

凌晨2点,x米手环的闹钟意外启动,将你从睡梦中惊醒,然后床头的灯光忽明忽暗……

你的心率、血压、睡眠质量等信息,默默地被竞争对手收集着,并通过大数据分析你的情绪、健康等,随时准备给你致命一击……

我知道你家里有几盏灯、几台电器、几个人,知道你几点睡觉几时醒来,知道你一周做过几顿饭,甚至知道你有一个xx棒、一周使用几次、每次使用多久……

……

算了,不罗列了,有时间的话可以建个iot eyes的站点,专门收集、整理物联网安全有关的内容。这里就先言归正传。

经过前面几篇的蓝牙协议分析,我们对蓝牙(特别是蓝牙低功耗)已经有了一个比较全面的了解。随后几篇文章,我会focus在BLE的安全机制上。毕竟,知己知彼,才能攻防有度。

话说,蓝牙SIG深知物联网安全的水有多深,因此使用了大量的篇幅,定义BLE安全有关的机制,甚至可以不夸张的说,BLE协议中内容最多、最难理解的部分,非安全机制莫属。本文先从介绍最简单的----白名单机制(White list)。

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标签: 蓝牙 Bluetooth BLE 白名单 white_list

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蓝牙协议分析(7)_BLE连接有关的技术分析

作者:wowo 发布于:2016-7-1 17:17 分类:蓝牙

了解蓝牙的人都知道,在经典蓝牙中,保持连接(Connection)是一个相当消耗资源(power和带宽)的过程。特别是当没有数据传输的时候,所消耗的资源完全被浪费了。因而,对很多蓝牙设备来说(特别是功耗敏感的设备),希望在无数可传的时候,能够断开连接。但是,由于跳频(hopping)以及物理通道(Physical Channel)划分的缘故,经典蓝牙连接建立的速度实在难以忍受(要好几秒)。对那些突发的数据传输来说,几秒钟的连接延迟,简直是灾难。

因此,蓝牙SIG制订BLE规范的时候,充分考虑了这方面的需求,极大的简化了连接的建立过程,使连接速度可以达到毫秒级(最快3.75ms就可以搞定)。与此同时,为了节省功耗,也调整了跳频的策略。至此,相比广播通信而言,BLE面向连接的通信,几乎没有额外的代价。

在“蓝牙协议分析(5)_BLE广播通信相关的技术分析”中,我们对BLE的广播通信有了比较全面的了解,本文将接着分析和面向连接的通信有关的技术,包括连接的建立和断开、BLE跳频(Hopping)技术、Link Layer的应答、重传、流控、等等。

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标签: 蓝牙 BLE connection 跳频 流控 hopping flow_control

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蓝牙协议分析(6)_BLE地址类型

作者:wowo 发布于:2016-6-7 11:40 分类:蓝牙

也许关注BLE的同学都注意到了,BLE设备有多种类型的设备地址,如Public Device Address、Random Device Address、Static Device Address、Private Device Address等等。如果不了解内情,大家肯定会被它们绕晕。不过存在即合理,这样看似奇怪的设计,实际上反映了BLE的设计思路以及所针对的应用场景。让我们通过本文一窥究竟。

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标签: 蓝牙 BLE public random static private resolvable address

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蓝牙协议分析(5)_BLE广播通信相关的技术分析

作者:wowo 发布于:2016-5-27 16:15 分类:蓝牙

大家都知道,相比传统蓝牙,蓝牙低功耗(BLE)最大的突破就是加大了对广播通信(Advertising)的支持和利用。关于广播通信,通过“玩转BLE(1)_Eddystone beacon”和“玩转BLE(2)_使用bluepy扫描BLE的广播数据”两篇文章的介绍,我们已经有了一个整体的认识。本文将依此为基础,从技术的角度,分析和理解BLE协议中有关广播通信的定义和实现。

注1:之前的蓝牙协议分析文章(如“蓝牙协议分析(3)_蓝牙低功耗(BLE)协议栈介绍”),偏向于从横向、从大而全的角度,介绍蓝牙协议,以便让大家有一个整体的认识。而从本文开始,我们会收敛到一个个的功能点上,以功能为出发点,从纵向的角度,游走于蓝牙协议的各个层次中,以加深对蓝牙协议的理解,进而达到融会贯通的目的。

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标签: 蓝牙 BLE scan advertising 广播 discover connect

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玩转BLE(2)_使用bluepy扫描BLE的广播数据

作者:wowo 发布于:2016-5-19 15:17 分类:蓝牙

在linux平台下,bluez是一个很不错的软件,提供了很多基于命令行的测试工具,如hciconfig、hcitool、hcidump、bluetoothctl等。利用这些工具,我们可以方便的测试、demo各种蓝牙功能。例如,在“玩转BLE(1)_Eddystone beacon”中,我们利用hcitool命令,演示了将手机变成一个Beacon设备的神奇效果。

Beacon的演示,从本质上看,是BLE Advertising(广播)功能的测试和验证。自然而然的,我们会好奇:怎么接收这些广播数据呢(其实就是BLE Scanning功能)?这就是本文要介绍的内容。

虽然hcitool(以及后来的bluetoothctl)可以进行简单的LE scan操作,但返回的结果仅包括简单的地址和名称,显然无法满足我们的需求(要知道,BLE的广播数据可能包含其它内容哦,如我们的Beacon演示)。怎么办呢?不着急,强大的python出马了。

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标签: 蓝牙 Bluetooth BLE scan bluepy advertising

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