蓝牙安全平台设计与安全传输研究

论文摘要

随着蓝牙技术的广泛应用,蓝牙本身的安全性成为业界研究的热点,尤其是如何通过蓝牙传输敏感数据成为用户越来越关注的问题。然而,缺乏适于研究蓝牙安全的平台,严重限制了对该问题的深入研究。本文设计了可用于蓝牙安全应用及安全研究的平台,能够为蓝牙安全研究提供硬件和固件支持,该平台具有处理器控制模块、FPGA算法模块和蓝牙模块,具有基本的蓝牙安全测试固件,支持嵌入式操作系统的移植。在建立安全平台的基础上,研究了蓝牙简单配对协议,针对简单配对中存在的安全漏洞,提出了一种改进的简单配对协议,并利用Spi演算对该协议的安全性进行了形式化证明,该协议可以抵抗针对蓝牙简单配对协议的中间人攻击和干扰攻击。结合改进的简单配对协议,针对蓝牙传输中存在的安全隐患,提出了一种蓝牙安全传输模型。通过对蓝牙安全机制的研究,依据该模型确定了EHCI加密方案的位置,优化了模型中的加密算法,并利用MOAT方法分析、验证了模型的安全性。本文实现了蓝牙安全平台,并对改进的简单配对协议和安全传输模型进行了验证。实验表明,设计的研究平台能够为研究蓝牙安全问题和应用问题提供可靠的、全面的基础支持,且改进后的简单配对协议能够保护蓝牙设备配对的安全性,安全传输模型能够保证数据传输的机密性和完整性。

论文目录

• 目录
• 图目录
• 表目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 蓝牙安全平台的设计
• 2.1 总体设计
• 2.1.1 设计思想
• 2.1.2 整体结构
• 2.2 平台的硬件设计
• 2.2.1 硬件总体设计
• 2.2.2 硬件模块的芯片选型
• 2.2.3 整体硬件架构设计
• 2.3 平台的硬件接口设计
• 2.3.1 蓝牙与ARM接口设计
• 2.3.2 ARM与FPGA接口设计
• 2.3.3 蓝牙与FPGA接口设计
• 2.4 平台的固件设计
• 2.4.1 固件总体结构
• 2.4.2 蓝牙芯片的固件配置
• 2.4.3 ARM与蓝牙通信设计
• 2.4.4 ARM与 FPGA通信设计
• 2.4.5 传输管理器设计
• 2.5 关键问题
• 第三章 简单配对协议研究
• 3.1 简单配对协议的安全漏洞
• 3.1.1 简单配对协议分析
• 3.1.2 简单配对协议的漏洞
• 3.2 改进的简单配对（ISP）协议
• 3.3 ISP协议的安全性分析
• 第四章 蓝牙安全传输研究
• 4.1 蓝牙传输的安全隐患
• 4.2 蓝牙安全传输模型
• 4.2.1 加密传输的位置分析
• 4.2.2 安全传输模型的建立
• 4.2.3 密码算法的选取与 FPGA优化设计
• 4.2.4 工作模式的选取与应用
• 4.3 模型的安全性分析
• 第五章 平台实现与实验
• 5.1 平台实现
• 5.1.1 硬件实现
• 5.1.2 固件实现
• 5.2 平台实验
• 5.2.1 测试环境
• 5.2.2 改进简单配对实验
• 5.2.3 安全传输实验
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 主要创新
• 6.3 未来展望
• 参考文献
• 附录
• 作者简历:攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢