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ULP蓝牙技术的安全设计

来源:IT165收集  发布日期:2011-10-18 15:59:17

2007年6月,Wibree技术被纳入蓝牙技术联盟(SIG),并更名为ULP(超低功耗)蓝牙【1】。它继承了传统蓝牙规范的优点,优化运用,且耗能更少,成本更低,用于小型设备件的简单的数据传输。
 
Wibree作为一项极低耗电量蓝牙技术成为蓝牙规格的一部分,是一种新的低功率无线技术, 为业界开拓了新的市场机会及创新空间。由于采用无线方式进行通信,因此,ULP蓝牙跟传统蓝牙一样面临传输数据被截获的危险。所以如何保证ULP蓝牙运用的安全,是ULP蓝牙技术设计的一个核心问题。
 
本文基于Bluetooth SIG的技术草案【2】,讨论了ULP蓝牙技术安全结构,介绍ULP蓝牙的地址生成,具体研究了ULP蓝牙的认证、密钥生成和匹配原理及相关过程。
 
2.ULP蓝牙的安全构架【3】 

安全性是ULP蓝牙协议中必不可少的一部分,它提供使用的保护和信息保密。如图1所示,ULP蓝牙系统有三个逻辑组成部分:UIP控制器、ULP主机、HCI(主机控制器接口:介于UIP控制器与ULP主机之间,提供通信服务)。ULP控制器由物理层和链路层组成;ULP主机中主要是ULP的L2CAP协议;高层主要是应用层协议,多种剖面在高层中应用。而安全模块位于ULP控制器中的链路层和ULP主机的L2CAP协议中,由主机控制器提供控制和数据。
 
ULP蓝牙工作在2.4GHz的ISM(Industrial Scientific Medical)频段,其工作的中心频率为2402+K*2MHz(K=0~39),即,工作频带宽度为2~3.5MHz。划分为40个物理信道,其中包括3个广播信道和37个数据信道。

结构中的链路层有两种工作状态:空闲状态和连接状态,并且,其链路层只能工作在一种工作状态下。同时,ULP蓝牙设备还有5种工作模式:广播模式,扫描模式,申请模式,主设备,从设备。
 
ULP L2CAP(Logic link control and adaptation protocol)处于链路控制协议之上,属于数据链路层。L2CAP对上层协议可以提供面向连接和无连接数据服务。L2CAP允许高层协议和应用发送和接收最长64K字节数据包(L2CAP服务数据单元,SDU)。

 链路层中的连接加密过程由ULP主机负责,而且它还包含一个由链路层独立负责的加密子进程。加密过程由HCI_Setup_Encryption命令来初始化。使用这个命令后,主设备的ULP主机就表明了链路层连接了新的加密模式。只要有这样一个来自于ULP主机的命令,一个SEC_EMPTY_REQ数据包就会在链路层的连接上被传送.
 
在被用HCI_Command_Completed命令所表示的过程完成之前的时间当中,在HCI_Setup_Encryption命令之后,不允许有来自于ULP主机的任何数据包。


 
3.ULP蓝牙认证及密钥生成过程 

延伸阅读:

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