網絡安全攻防：藍牙安全

作者：佚名 2021-04-23 13:35:41

以下是目前常用的藍牙版本的介紹，分別介紹了各個版本的改進、優勢以及特點。

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1. 藍牙簡介

藍牙（Bluetooth）是一種無線技術標準，可實現固定設備、移動設備和樓宇個人域網之間的短距離數據交換（使用2.4～2.485 GHz的ISM波段的UHF無線電波）。

如今，藍牙由藍牙技術聯盟（SIG，Bluetooth Special Interest Group）管理。藍牙技術聯盟在全球擁有超過25000家成員公司，它們分布在電信、計算機、網絡和消費電子等多重領域。IEEE將藍牙技術列為IEEE 802.15.1，但如今已不再維持該標準。藍牙技術聯盟負責監督藍牙規范的開發，管理認證項目，并維護商標權益。制造商的設備必須符合藍牙技術聯盟的標準才能以“藍牙設備”的名義進入市場。藍牙技術擁有一套專利網絡，可發放給符合標準的設備。

在各大手機廠商以及 PC 廠商的推動下，幾乎所有的移動設備和筆記本電腦中都裝有藍牙的模塊，用戶對于藍牙的使用也比較多。

藍牙用于在不同的設備之間進行無線連接，如連接計算機和外圍設備（打印機、鍵盤等），又或讓個人數碼助理（PDA）與其他附近的 PDA 或計算機進行通信。具備藍牙技術的手機可以連接到計算機、PDA甚至連接到免持聽筒。

藍牙和Wi-Fi（使用IEEE 802.11標準的產品的品牌名稱）有些類似的應用：設置網絡、打印或傳輸文件。Wi-Fi 主要是用于代替工作場所一般局域網接入中使用的高速線纜應用，這類應用有時也稱作無線局域網（WLAN）。藍牙主要是用于便攜式設備及其應用的，這類應用也被稱作無線個人域網（WPAN）。藍牙可以代替很多應用場景中的便攜式設備的線纜，能夠應用于一些固定場所，如智能家庭能源管理（如恒溫器）等。

Wi-Fi和藍牙的應用在某種程度上是互補的。Wi-Fi通常以接入點為中心，通過接入點與路由在網絡里形成非對稱的客戶機—服務器連接。而藍牙通常是兩個藍牙設備間的對稱連接。藍牙適用于兩個設備通過最簡單的配置進行連接的簡單應用，如耳機和遙控器的按鈕，而Wi-Fi更適用于一些能夠進行稍復雜的客戶端設置和需要高速響應的應用，如通過存取節點接入網絡。但是，藍牙接入點確實存在，而且Wi-Fi的點對點連接雖然不像藍牙一般容易，但也是可能的。Wi-Fi Direct為Wi-Fi添加了類似藍牙的點對點功能。

傳統藍牙是指“藍牙4.0規范”之前的藍牙設備，而符合“藍牙4.0規范”的則稱為“低功耗藍牙”。

以下是目前常用的藍牙版本的介紹，分別介紹了各個版本的改進、優勢以及特點。

（1）Bluetooth 2.1

Bluetooth 2.1+EDR 進一步減少耗電量，并簡化了設備間的配對過程。2007年，耗電量方面則是藍牙2.1改進最大的地方。在藍牙2.0標準中，規定的是每隔0.1 s手機就需要和藍牙設備進行聯系配對一次，而2.1版本中則將這個時間限制延長至0.5 s，手機和藍牙設備無形中節省了很多電量，大大提升了續航能力。

（2）Bluetooth 3.0

Bluetooth 3.0+HS,高速傳輸，速率提高到約24 Mbit/s。2009年4月21日，Bluetooth SIG正式頒布了“Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed”（藍牙核心規范3.0版高速），藍牙3.0的核心是“Generic Alternate MAC/PHY”(AMP)，這是一種新的交替射頻技術，允許藍牙協議棧針對任一任務動態地選擇正確射頻。最初被期望用于新規范的技術包括802.11以及UMB，但是新規范中取消了UMB的應用。

作為新版規范，藍牙3.0的傳輸速度自然會更高，而秘密就在802.11無線協議上。通過集成“802.11 PAL”（協議適應層），藍牙3.0的數據傳輸率提高到了大約24～25 Mbit/s（即可在需要的時候調用802.11Wi-Fi用于實現高速數據傳輸），是藍牙2.0的8倍，可以輕松用于錄像機至高清電視、PC至PMP、UMPC至打印機之間的資料傳輸。

功耗方面，通過藍牙 3.0 高速傳送大量數據，自然會消耗更多能量，但由于引入了增強電源控制（EPC）機制，再輔以802.11，實際空閑功耗會明顯降低。

（3）Bluetooth 4.0

藍牙技術聯盟于2010年6月30日正式推出藍牙核心規格4.0（稱為Bluetooth Smart）。它包括經典藍牙、高速藍牙和藍牙低功耗協議。高速藍牙基于 Wi-Fi，經典藍牙則包括舊有藍牙協議。藍牙4.0的改進之處主要體現在3個方面：電池續航時間、節能和設備種類。此外，藍牙 4.0 的有效傳輸距離也有所提升。藍牙 4.0 最重要的特性是省電科技，極低的運行和待機功耗可以使一粒紐扣電池連續工作數年之久。此外，低成本和跨廠商互操作性，3 ms低延遲、100 m以上超長距離、AES-128加密等諸多特色，可以用于計步器、心律監視器、智能儀表、傳感器物聯網等眾多領域，大大擴展藍牙技術的應用范圍。

（4）Bluetooth 5.0

Bluetooth 5是藍牙技術聯盟（Bluetooth Special Interest Group）于2016年6月16日發布的新一代藍牙標準。藍牙5.0的開發人員稱，新版本的藍牙傳輸速度上限為2 Mbit/s，是之前4.2LE版本的兩倍。藍牙5.0 的另外一個重要改進是，它的有效距離是上一版本的4倍，理論上，藍牙發射和接收設備之間的有效工作距離可達300 m。藍牙5.0將添加更多的導航功能，因此，該技術可以作為室內導航信標或類似定位設備使用，結合Wi-Fi可以實現精度小于1m的室內定位。

2. 低功耗藍牙

藍牙低功耗（BLE，Bluetooth Low Energy）（或BTLE）是Bluetooth v4.0的一項關鍵功能，將重新定義藍牙技術的使用方式。藍牙低功耗延續“傳統”藍牙技術的精神，包括低成本、短距離、可互操作，工作在免許可的2.4 GHz ISM射頻頻段，同時增加了創新的超低功耗運作模式，提供多種新類型的使用案例和應用可能性。雖然藍牙 4.0 又號稱低功耗和較遠距離連接，但實際情況下，智能手機和硬件設備間的連接距離沒有理論給出的遠。藍牙低功耗技術是低成本、短距離、可互操作的頑健性無線技術，工作在免許可的2.4 GHz ISM射頻頻段。低功耗技術從一開始就設計為超低功耗（ULP）無線程技術。它利用許多智能手段最大限度地降低功耗。

BLE分為3部分：Service、Characteristic、Descriptor，這3部分都由UUID作為唯一標識符。一個藍牙4.0的終端可以包含多個Service，一個Service可以包含多個Characteristic，一個Characteristic包含一個Value和多個Descriptor，一個Descriptor包含一個Value。

BLE工作在ISM頻帶，定義了兩個頻段，2.4 GHz頻段和896/915 MHz頻段。BLE工作在2.4 GHz頻段，僅適用3個廣播通道，適用于所有藍牙規范版本通用的自適應調頻技術。

（1）藍牙設備掃描

目前許多手機自帶了藍牙功能，當然也能掃描藍牙設備。但是手機自帶的這些功能往往只是提供了最基本的信息，而沒有過多的信息，甚至只有一個藍牙設備的名稱。

在Android設備上有一款名為BLE Scanner的軟件，可以提供更全面的信息掃描，詳細到信號強度以及硬件地址和方位，而且還擁有歷史記錄等功能，如圖1所示。