一、 概述
藍牙(bluetooth)是一種實現多種設備之間短距離無線連接的協議，通訊速度快，廣泛應用於無線設備、圖像處理、安全產品、消費娛樂、汽車產品和家用電器等領域。做爲一種無線技術，藍牙技術提供了諸如密鑰管理、認證和保密等安全機制。然而，過去幾年，一些針對藍牙技術的***方法被提出，包括信息漏泄、數據竊取、假冒***等，藍牙技術的安全問題主要有以下幾點:
1、整個藍牙系統的安全性依耐於PIN碼的保密性。由於安全意識不高，用戶所選擇的PIN碼長度通常較短，導致PIN碼被破解的可能性大大增加。
2、 藍牙協議所使用的密碼算法是藍牙設計者自行發明的，這些密碼算法比較簡單。從密碼分析的角度看，一個成熟的密碼算法必須經過長期的實踐纔會被人們所認可，由於缺乏測試，新的密碼算法有可能隱含着某種缺陷。
3 、藍牙適用於10米以內的短距離通訊，***者要想接近***目標確實比較困難。但設想在一個步行街上或者在一個堵車的環境中，***者通過啓動了藍牙功能的設備，是有可能搜索到周圍10米內的藍牙通訊。而且，最新的IEEE 802.11標準已經可以比較便宜的擴展藍牙通訊的距離。
4、由於藍牙技術越來越普及，特別是藍牙軟件可以安裝在PDA和便攜式電腦上，存放在PDA和便攜式電腦上的信息也越來越引起***的興趣。
二、 術語介紹
配對:配對是指兩個藍牙設備首次通訊時，相互確認的過程。兩個藍牙設備之間一經配對之後，隨後的通訊連接就不必每次都要做確認，非常的方便。
PIN(Personal Identification Number):個人識別碼，藍牙使用的PIN碼長度爲1-8個十進制位(8-128比特)。
DB_ADDR: 藍牙設備地址。每個藍牙收發器被分配了唯一的一個48位的設備地址,類似於PC機網卡的MAC地址。兩個藍牙設備在通訊開始時通過詢問的方式獲取對方的DB_ADDR地址。
三、 藍牙配對和認證過程
藍牙支持三種安全模式，第一種是設備沒有任何安全措施的"無安全操作"模式。第二種是信道建立之前不需啓動安全協議的"業務級安全模式"。第三種是要求終端在鏈路建立前就需啓動安全協議的"鏈路級安全模式"。其中，最後“鏈路級安全模式”安全級別最高，本文所討論的就是針對這種級別的***技術。
1、配對和認證
藍牙通訊初始化過程需要三個步驟:生成初始密鑰(Kinit)、生成鏈路密鑰(Kab)和雙方認證。接着，用加密密鑰來保護往後的通訊。在配對之前，需要事先將PIN碼輸入到藍牙設備中，在某些設備(像無線耳機)，PIN是固定不可改變的。必須注意的是，兩邊的PIN必須匹配，否則不能通訊。下面我們將討論配對和雙方認證的細節。
.生成初始密鑰(Kinit)
初始密鑰Kinit t長度爲128位，由E22算法產生，圖1描述了生成Kinit密鑰的過程。首先提出通信要求的設備稱爲主設備(Master)，用A表示;被動進行通信的設備稱爲從設備(Slave),用B表示。從圖中可以看到，E22算法的輸入(明文)由以下三部分組成:
1)從設備的物理地址:BD_ADDR，在生成Kinit前，主設備通過詢問方式獲得從設備的地址BD_ADDR。
2)PIN碼及其長度，PIN碼是雙方設備預先設定的。
3)一個128位的隨機數(IN_RAND)。由主設備產生，並以明文方式傳送給從設備。
由於主、從設備使用了相同的E22算法，如果雙方設備以上三部分的值都相等，那麼各自算出來的Kinit也應該相同。
圖1
.生成鏈路密鑰Kab
見圖2，首先主設備A產生128位的隨機數LK_RANDA，從設備B也產生128位的隨機數LK_RANDB。在主設備A中，Kinit與LK_RANDA進行位比特邏輯異或運算，異或結果發送給B設備;同樣的，在B設備中，Kinit和LK_RANDB進行位比特邏輯異或運算，結果發送給A設備。通過這些交換後，A和B設備都具有相同的Kinit、LK_RANDA和LK_RANDB。按照圖2，設備A和B分別用E21算法將LK_RANDA和BD_ADDRA、LK_RANDB和BD_RANDRB加密，並將結果進行異或得到Kab。
圖2
.雙向認證
雙向認證採用challenge-response(挑戰-應答)方式。如圖3所示，主設備A爲應答方，從設備B爲請求方。做爲應答方的A設備產生一個128位的隨機數AU_RANDA，並以明文方式傳送至B設備。A、B設備都用E1算法將各自得到的AU_RANDA、Kab和BD_ANDRB加密運算分別生成32位的SRESA和SRESB。B設備將結果SRESB傳送給A設備，A設備比較SRESA和SRESB，如果相等，此次認證通過，否則認證不通過。執行完此次認證後，A設備和B設備的角色對換，即A設備做爲請求方，B設備做爲應答方，採用同樣的方式進行認證。
以上就是配對和雙方認證過程，在這一過程中，我們提到了三個密碼算法E22、E21和E1，這三個算法都是根據SAFER+算法進行少量的修改而成的。SAFER+算法屬於分組算法，明文塊爲128位，提供了128、 192和256三種不同的密鑰長度，藍牙標準採用128位的密鑰。SAFER+包括:
1、KSA 一個密鑰調度算法，它產生17個不同的128位的密鑰
2、8輪運算
3、輸出變換 由最後一輪運算的輸出和最後一個密鑰異或而成。
有興趣的朋友可以參看有關介紹，這裏不詳細介紹。
圖3
四、 PIN***方法
從第三部分對藍牙技術配對和雙方認證過程的分析，我們可以看出，藍牙技術所用的認證方
式屬於簡單的弱認證方式，其安全性完全依賴於PIN碼的保密性。
這一部分我們討論***者通過收集必要的消息是怎麼樣用暴力破解方式猜測PIN的。
表中列出了在配對和認證過程中，兩個藍牙設備A和B之間交換的通訊消息。