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1、北京交通大学毕业设计（论文） 第 页中文摘要摘要蓝牙通信技术具有很多优点，但蓝牙通信技术在安全方面仍存在一些隐患。由于蓝牙系统的移动性和开放性，使得其安全问题显得尤为重要。蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，利用蓝牙技术能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话等移动通信终端设备之间、以及这些设备与因特网之间的通信，从而使这些现代化通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速、高效，为无线通信拓宽道路。信息安全在网络迅猛发展的今天，已经成为不容忽视、而且必须解决的问题。自1998年以来，蓝牙技术已广泛应用于个人办公或商务环境中，但是蓝牙通信技术在安全方面仍存在一些隐患。由于蓝牙系统的移动性和开放
2、性，使得其安全问题显得尤为重要。目前关于蓝牙安全研究大部分是蓝牙白皮书规范展开的，虽然Linux内核已经实现了蓝牙通信协议栈，但是采用简单安全机制。由此引发了对蓝牙技术安全性的研究。本论文目的是提高Linux系统所实现的蓝牙技术中的安全机制。本论文首先在深入了解蓝牙技术的白皮书发展历程的基础上，然后研究了蓝牙通信协议栈中专为蓝牙通信开发的核心协议，对蓝牙技术规范和网络安全机制进行了分析，并试用更先进的算法代替已有算法。主要工作包括为: 研究了蓝牙技术特点及蓝牙的组网拓扑，研究了蓝牙技术协议栈，阐述了蓝牙技术体系轮廓和安全技术框架。根据已经提出的蓝牙安全策略及其实现技术，试实现蓝牙数据DES加密
3、的解决方案。对Linux内核及Linux下各种加密算法进行粗浅解析。关键词：蓝牙通信:密钥交换;DES加密;网络攻击与安全，数据加密算法 ，Linux内核AbstractAlthough Bluetooth technology has some advantages, it has some potential problems on security. Considering the open property and mobility of Bluetooth system, the network security is very serious.Bluetooth is a shor
4、t-range wireless communication technology. It can simplify the Communication among mobile terminals like pocket PC, laptop, and cell phone effectively, as well as these equipments access to the Internet so as to make the data transmission between these modem communication equipments and the Internet
5、 more rapid and effective so that it can broaden the road for wireless communication.Since 1998 , Bluetooth has been greatly used in public office or commercial environments, and has brought a widely research in the Bluetooth security of the technologies . .Based on deeply understanding the historyt
6、he study of Bluetooth technology, this paper works on the communication protocol stacks of Bluetooth including some special core and inherited protocols specially developed for Bluetooth analysis the Bluetooth network security technology and try to use the DES arithmetic instead of the E0 arithmetic
7、 to make it more security.Main work is : This thesis worked on Bluetooth specific and its network structure .Worked on Bluetooth protocol stacks, described Bluetooth outline and its security technology frame. By the already exists Bluetooth security tactics and secure technologies, try to realize th
8、e DES encryption in Bluetooth. Do my best to learn the kernel of Linux and studied most of the crypto files and encryption arithmetic.Key Words: Bluetooth Communication; DES Encryption; Network Attack and Security, Data encryption arithmetic, Linux kernel.目录中文摘要1Abstract21引言51.1概述61.2蓝牙名称的由来71.3蓝牙技术
9、国内外研究动态71.3.1国外研究动态71.3.2国内研究动态81.4蓝牙技术及产品发展现状分析91.5本文主要内容112蓝牙技术简介112.1蓝牙技术概况112.2蓝牙关键技术分析介绍122.2.1选择频段、地址码、速率122.2.2跳频扩频与纠错的方案132.2.3射频特性132.2.4链路类型132.2.5安全机制142.3主要技术指标和系统参数142.4蓝牙技术体系结构152.4.1蓝牙硬件系统162.4.2蓝牙软件系统182.6蓝牙技术的特点232.7蓝牙技术的应用243.蓝牙安全系统分析253.1概述253.2.2蓝牙认证过程293.3蓝牙高层安全机制303.4.1蓝牙安全性机制的
10、现状313.5蓝牙系统的安全风险与安全威胁323.6蓝牙安全性分析及建议334 DES数据加密方法在蓝牙技术中的应用344.1蓝牙技术标准中采用的加密算法存在的问题344.1.1蓝牙安全架构的局限性344.1.2 E0流密码算法354.1.3线性反馈寄存器LFSR354.1.4 PIN问题354.2 DES算法374.3 适用于蓝牙技术加密的DES算法原理及实现384.3.1适用于蓝牙技术的DES算法描述384.3.2为实现E0算法的改造，已做工作有：39结论49参考文献501引言1994年蓝牙的名称问世10余年来，蓝牙技术的快速发展不仅填补了近距离无线通信的空白，更重要的是极大地推动、扩大并
11、完善了无线通信的应用范围。从一开始人们期待它能取代家用电器之间互连的线缆，发展到今天进入蓝牙微微网中的各种数据与语音能以极为便利的方式完成交换，蓝牙技术越来越受到人们的关注。蓝牙技术，其英文名为Bluetooth，是1998年由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝等5家公司联合制订的近距离无线通信技术标准。蓝牙的出现是用户需求和通信技术发展的必然。像PDA和移动电话一样，蓝牙产品也是用来满足人们对移动性的需求，但是，与它们相比，蓝牙产品更具有划时代的意义。首先在技术上，它不仅使用成熟、实用和先进的无线技术替代了电缆，而且以网络的形式把所有的固定和移动设备连接在一起;其次在应用范围上，它把无线通
12、信、计算机网络和家电等有机地结合在一起，实现了前所未有的大融合; 最后在开发策略上，蓝牙技术的推动者提出了竞争前合作的思想，开放协议，实现全球统一 。自1998年蓝牙特别兴趣小组成立以来，在短短的几年内，就有近2500多家公司加入，其中包括了信息行业和电子行业所有世界知名的厂家，覆盖了与电子相关的各个行业。蓝牙最初的目标是代替现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的电缆连接。在制定蓝牙规范之初，就建立了统一全球的目标，向全世界公布。工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学(ISM) 频段。由于蓝牙体积小、功率低，其应用研究己经不限于计算机的外设，几乎可以被集成到任何数字设备当中，
13、特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携式设备。应用前景非常广阔。由于蓝牙协议的公开性和频带的无须授权性得到了越来越广泛的应用。但是由于蓝牙网络存在移动性和开放性，没有中心结点并且计算能力很弱，就使得其安全保护存在一定复杂性，虽然蓝牙系统的快速跳频机制和短分组技术能够对防止干扰和攻击起一定作用，但这种安全功能是十分有限的，且蓝牙的流加密本身存在易被破解的弱点。并试图在蓝牙技术中实现DES数据加密来代替流加密，以增强系统的安全性。1.1概述人类正在步入数字化网络信息时代，而数字化设备的有线连接给人们随时随地与信息网络相连和通信带来了很多不便.发展无线通信连接技术，将人们从有线连接的束缚中
14、解放出来，已经成为一种必然趋势。在这方面，移动电话的迅猛发展就是一个例子，广大用户已经深刻地体会到无线技术带来的自由、灵活和便捷。随着计算机技术和移动通信技术的迅猛发展，人们感到越来越迫切需要发展小范围的无线数据与语音通信技术。手机、掌上电脑、便携式电脑、鼠标、键盘、打印机、扫描仪、数码相机、调制解调器等设备逐渐随着计算机网络技术的发展渗透和普及到社会的各个应用领域，信息家电在不久的将来也会很快渗入到人们生活的方方面面，将会对人们的学习、工作和生活起到很大作用，并在很多方面对人们原有的生活方式和现有的生活理念产生了强烈的影响。人们无法想象，如果人们的生活中缺少了这些现代化设备将如何生活和工作。
15、但是，这些现代化设备在为我们提供快捷、高效的生活和工作方式的同时，也为我们带来了不小的麻烦:所有的设备都有各不相同的多种接口，为了使这些各自独立的设备能够连接起来协同工作，人们采用了各种形式不同的连线将这些设备相互连接在一起，这项工作对专业人士来讲，虽不是什么难事，但为了在有限的空间合理布置这些连线，却是一件十分费神的麻烦事:而对非专业人士来讲，如何将这些设备正确地连接起来，确实是一件难以应付的工作。至于移动办公，在这种需要进行复杂的线缆连接到网络环境里几乎不可能。传统局域网络己经越来越不能满足人们对移动和网络的需求，因此如何减少这些繁杂的连线过程，使大家能够方便快捷地实现数据、语音的快速连接，成为当前人们最为关注的问题之一，这种情况下，蓝牙技术应运而生。事实上，多年以来，一些公司和标准化组织开始探寻在不同领域的无线连接技术，并且开发出一系列技术标准，其中有些标准得到了很好的应用。在这些无线技术之中，蓝牙无线通信技术的发展最快，得到的支持最多，具有广阔的应用前景。蓝牙技术是由蓝牙特别兴趣集团(SIG)于1998年提出的。SIG最初由 IBM、INTEL、NOKIA、ERICSSON、TOSHIBA等公司组成。目前，加入SIG的企业
