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蓝牙AES+RNG如何保障物联网信息安全
邓妙双 | 2024-11-08 15:33:33    阅读:21   发布文章

‌2017年,某安全公司发现黑客利用智能鱼缸窃取关键数据‌。这些鱼缸配备了接入网络的智能传感器用于监控水温、水箱清洁度等数据。黑客通过鱼缸传感网络,成功入侵网络,窃取了大量数据,并将数据发送至指定地点,对鱼缸所在企业造成较大经济损失以及其他损失因此物联网数据安全尤为重要。

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蓝牙通信协议常作为物联网通信协议,应用到各大物联网场景中。蓝牙数据是可以通过空中抓包而被抓取到的,因此发送前需要对数据进行加密,即使别人截获了加密后的数据,也无法识别利用该数据。

目前市面上大部分低功耗蓝牙BLE产品具备AES加密功能AES(Advanced Encryption Standard)是对称加密算法的一个标准,主要用于保护电子数据的安全。AES 支持128、192、和256位密钥长度,其中AES-128是最常用的一种,它使用128位(16字节)的密钥进行加密和解密操作。AES属于分组密码,每次操作128位(16字节)的数据块。

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下面简单了解一下AES 加密原理

加密过程:需要加密的数据 A 与秘钥 KEY 进行一定的算法,获得加密过的数据 B。

解密过程:解密与加密正好相反,加密过的数据 B 与秘钥 KEY 进行一定的逆运算算法,就能获得加密前的数据 A。

因此,在 BLE 连接交互数据时,可以对明文数据进行加密,确保数据的机密性,从而抵御攻击者。机密性是指第三方“攻击者”由于没有加密链路的共享密钥,因此无法****、破译或读取消息的原始内容。

蓝牙两种AES加密形式

硬件支持:一些蓝牙芯片在硬件设计时就集成了AES加密模块,这些芯片能够直接支持AES加密功能。

软件支持:对于没有硬件AES加密模块的蓝牙芯片,可以通过软件实现AES加密。然而,这种方式可能会增加芯片的功耗和成本,并且加密性能可能不如硬件加密。

除了AES外,一些蓝牙模块具有随机数产生器(Random Number Generator)。该功能可通过软件实现,也可以通过硬件实现。主要优势体现在:

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在保障通信安全方面,随机数生成器能够输出非重复且随机变化的数值。这些数值是构建多种安全机制的基础,例如鉴权与加密过程,从而显著提升蓝牙通信的安全性。

在竞争应答机制中,随机数生成器也发挥着关键作用。它确保了在多个设备竞争同一资源时,能够依据公平且随机的原则分配访问权,有效避免通信冲突与拥塞现象的发生。

同时,随机数生成器还能有效防御重放攻击。通过引入由随机数生成器产生的随机数作为时间戳或序列号,系统能够识别并拒绝重复使用的旧消息,从而防止攻击者利用历史信息进行欺诈。

此外,随机数生成器还可以用于生成蓝牙网络中的网络密钥和会话密钥,这些密钥用于保护网络层通信和上层传输层的数据安全。

HY-2340系列模块采用的就是128位秘钥的AES加密。主控芯片CC2340集成了AES-128加密模块与随机数生成器模块,使得模块整体功耗更低,加密效果更好,安全性更高。HY-2340系列模块安全设计使其可应用在对安全要求更高的各个领域,如:穿戴、医疗设备、汽车等。

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