多年來，我們的許多電子設備都已過渡到無線技術進行通訊。如今，我們不再需要滑鼠、鍵盤、耳機和揚聲器等冗長複雜的線纜，而是擁有易於使用且便利的無線設備，讓我們更能享受科技帶來的樂趣。
由於許多無線設備都依賴藍牙技術，藍牙技術聯盟 (Bluetooth SIG) 在保持便利性和可靠性的同時，也增加了各種安全協定。查看 什麼是新的藍牙 5.1 技術？它與以前的版本有何不同？
藍牙安全之所以能夠實現，是因為它提供的智慧加密方法和演算法。如果您對藍牙安全的設計及其加密應用感興趣，請繼續閱讀。
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最新藍牙版本和低能耗隱私
藍牙安全旨在為支援藍牙的裝置提供關於身份驗證、安全性、機密性和隱私性的標準協議，所有這些協議都使用加密技術。該協議自1998年開始使用，並已經歷了多次迭代。
2010年，隨著對更佳短距離無線技術的需求不斷增長，藍牙技術聯盟開發了新版本的藍牙技術— 藍牙4.0老一代藍牙和藍牙4.0最顯著的差異就是增加了BLE（低功耗藍牙）。
請注意，BLE 中的「低能耗」一詞並不一定意味著該技術消耗更少的電量；它只是意味著它可以很好地與無線耳機等電池容量最小的低功耗設備配合使用。
由於大多數裝置都運行藍牙 4.0 及更高版本，我們將專門討論這些新版本的設計。此外，此版本解決了前幾代藍牙的許多安全問題。
目前版本的藍牙目前使用如下所示的 BLE 堆疊：
我們感興趣的是堆疊第四層的一部分，稱為安全管理器，它處理與身份驗證、安全性、機密性和隱私相關的所有事務。安全管理器透過配對和連接設備來實現其協定。查看 Wi-Fi Direct：以無線方式從 Windows 傳輸文件，速度比藍牙更快.
BLE提供的配對方法
配對是藍牙安全管理的重要組成部分。它會驗證您正在連接的設備是否為目標設備，然後建立加密金鑰，供雙方設備在整個會話過程中使用。
您的裝置可以使用多種身份驗證方法來確保您已連接到目標裝置。這些方法包括：
- 它確實有效：將加密金鑰傳遞給兩個裝置的最快和最不安全的方法。
- OOB （帶外管理）：使用藍牙以外的其他身份驗證方法傳送加密金鑰。例如，透過 NFC 連接或使用您裝置的攝影機掃描對方裝置螢幕上的二維碼。
- 密碼使用者在出現提示時透過提供正確的密碼來驗證自己的身份。
- 數字比較它的工作原理與密鑰類似，但設備會自動發送密鑰。用戶只需確認兩台設備擁有相同的密鑰即可。
BLE加密金鑰演算法
現在您的裝置已經驗證了所連接裝置的身份，它們將發送您的裝置在整個會話過程中用於加密和解密資料的加密金鑰。
藍牙安全管理分為不同的階段，使用不同的加密金鑰演算法來確保正常運作。最新藍牙版本（4.0 以上版本）所使用的最常見加密金鑰演算法包括：
- 對稱金鑰這種類型的加密使用單一金鑰來解密雜湊或密碼。
- 非對稱金鑰這種加密方式使用所謂的公鑰和私鑰。公鑰用於加密數據，私鑰用於解密加密資料。
- 橢圓曲線密碼學（ECC）：使用橢圓曲線方程式建立比對稱或非對稱金鑰短得多但同樣安全的金鑰。
- 高級加密標準 (AES):它是一種跨越 128 位元的對稱分組密碼。
安全管理配對對接流程
安全管理層旨在透過所謂的配對和綁定過程處理藍牙內的所有安全性問題。藍牙連線中始終存在一個主裝置和一個從裝置。
被關注設備是指搜尋支援藍牙的設備並進行廣播的設備。而關注者設備是指向所有人廣播其位置的設備。
主從關係的一個例子是你的手機和無線耳機。你的手機是主設備，因為它會搜尋藍牙設備；而你的無線耳機也是主設備，因為它們會廣播訊號供你的手機找到。
配對過程包含三個安全管理階段中的前兩個階段。配對過程涉及嘗試通訊的設備的初始連線。
- 初始配對時，跟隨裝置和被跟隨裝置都會共用各自裝置的功能清單及其運作的藍牙版本。這些功能包括設備是否具有顯示器、鍵盤、相機和 NFC。
- 在彼此了解自己的能力之後，從設備和主設備將決定使用哪種安全協定和加密演算法。
- 兩台裝置初始配對時所使用的共用加密稱為 STK（短期金鑰）。顧名思義，STK 是主裝置和從裝置在會話結束前都會使用的加密金鑰。
- 兩台裝置成功配對後，它們會使用 STK 加密共用的每個資料包。有了資料加密，任何試圖監視您會話的人都將無法使用 STK 來解密資料。
- STK 的問題在於它僅適用於單次會話。每次會話時，兩台裝置都需要繼續配對才能建立新的 STK。因此，我們開發了一個稱為綁定的附加可選階段。
- 綁定階段是藍牙安全管理的第三階段。它是您在設備上收到的可選提示，當設備檢測到該設備進行廣播時，它會詢問您是否信任該配對設備並希望連接到該設備。
- 由於兩台裝置已配對（透過 STK 安全連線），因此配對過程無需進一步的安全檢查。此步驟將產生一個 LTK（長期金鑰）和一個 IRK（身分解析金鑰）。之後，兩台裝置將使用這些金鑰解密數據，並在藍牙開啟時自動識別您的裝置。
- LTK 是一種類似 STK 的加密金鑰，用於裝置加密和解密資料。差別在於，LTK 使用 ECC 而非 AES-120 生成，並且可長期使用。
為了理解 IRK，我們先簡單介紹一下藍牙 MAC 位址。所有支援藍牙的裝置都配備了網路介面控制器 (NIC)。每個 NIC 都有一個唯一的 MAC（媒體存取控制）位址。您無法變更這些 MAC 位址，因為這些位址是硬編碼到 NIC 的實際硬體中的。
儘管你可以 MAC位址欺騙 然而，當您希望您的裝置被關聯裝置識別時，使用專用應用程式並非可行之選。考慮到這一點，藍牙技術聯盟 (Bluetooth SIG) 增加了 IRK 系統，該系統允許您的裝置被關聯裝置識別，並對未知的藍牙裝置保持匿名。檢查 如何使用 LDAC 讓藍牙耳機獲得更好的音質.
詳細說明
藍牙是一項複雜的技術組合，可提供廣泛的設備相容性、便利性和可靠性。藍牙的本質使得安全性成為一個頗具挑戰性的議題。
以上幾點經過簡化，旨在大致介紹藍牙加密和安全的工作原理。我們希望這能為那些對安全感興趣的人提供一個入門，讓他們能夠更深入地了解這個主題，並更多地了解藍牙的內部工作原理。現在您可以查看： 您的下一輛汽車需要藍牙技術的一些原因.
