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2017年,某安全公司發現黑客利用智能魚缸竊取關鍵數據。這些魚缸配備了接入網絡的智能傳感器,原用于監控水溫、水箱清潔度等數據。黑客通過魚缸傳感網絡,成功入侵網絡,竊取了大量數據,并將數據發送至指定地點,對魚缸所在企業造成較大經濟損失以及其他損失。因此物聯網數據安全尤為重要。
藍牙通信協議常作為物聯網通信協議,應用到各大物聯網場景中。藍牙數據是可以通過空中抓包而被抓取到的,因此發送前需要對數據進行加密,即使別人截獲了加密后的數據,也無法識別利用該數據。
目前市面上大部分低功耗藍牙BLE產品具備AES加密功能。AES(Advanced Encryption Standard)是對稱加密算法的一個標準,主要用于保護電子數據的安全。AES 支持128、192、和256位密鑰長度,其中AES-128是最常用的一種,它使用128位(16字節)的密鑰進行加密和解密操作。AES屬于分組密碼,每次操作128位(16字節)的數據塊。
下面簡單了解一下AES 加密原理
加密過程:需要加密的數據 A 與秘鑰 KEY 進行一定的算法,獲得加密過的數據 B。
解密過程:解密與加密正好相反,加密過的數據 B 與秘鑰 KEY 進行一定的逆運算算法,就能獲得加密前的數據 A。
因此,在 BLE 連接交互數據時,可以對明文數據進行加密,確保數據的機密性,從而抵御攻擊者。機密性是指第三方“攻擊者”由于沒有加密鏈路的共享密鑰,因此無法攔截、破譯或讀取消息的原始內容。
藍牙兩種AES加密形式
硬件支持:一些藍牙芯片在硬件設計時就集成了AES加密模塊,這些芯片能夠直接支持AES加密功能。
軟件支持:對于沒有硬件AES加密模塊的藍牙芯片,可以通過軟件實現AES加密。然而,這種方式可能會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,一些藍牙模塊具有隨機數產生器(Random Number Generator)。該功能可通過軟件實現,也可以通過硬件實現。主要優勢體現在:
在保障通信安全方面,隨機數生成器能夠輸出非重復且隨機變化的數值。這些數值是構建多種安全機制的基礎,例如鑒權與加密過程,從而顯著提升藍牙通信的安全性。
在競爭應答機制中,隨機數生成器也發揮著關鍵作用。它確保了在多個設備競爭同一資源時,能夠依據公平且隨機的原則分配訪問權,有效避免通信沖突與擁塞現象的發生。
同時,隨機數生成器還能有效防御重放攻擊。通過引入由隨機數生成器產生的隨機數作為時間戳或序列號,系統能夠識別并拒絕重復使用的舊消息,從而防止攻擊者利用歷史信息進行欺詐。
此外,隨機數生成器還可以用于生成藍牙網絡中的網絡密鑰和會話密鑰,這些密鑰用于保護網絡層通信和上層傳輸層的數據安全。
HY-2340系列模塊采用的就是128位秘鑰的AES加密。主控芯片CC2340集成了AES-128加密模塊與隨機數生成器模塊,使得模塊整體功耗更低,加密效果更好,安全性更高。HY-2340系列模塊安全設計使其可應用在對安全要求更高的各個領域,如:穿戴、醫療設備、汽車等。