【正文】 的不足與問題。由于藍(lán)牙通信標(biāo)準(zhǔn)是以無線電波作為媒介，第三方可能輕易截獲信息，所以藍(lán)牙技術(shù)必須采取一定的安全保護(hù)機(jī)制，尤其在電子交易應(yīng)用時。由于采用軟件實(shí)現(xiàn)的藍(lán)牙認(rèn)證算法具有良好的可移植性，因而對今后藍(lán)牙的應(yīng)用研究和開發(fā)具有重要的實(shí)踐意義。但由于在芯片級集成藍(lán)牙的認(rèn)證功能增加了藍(lán)牙芯片的設(shè)計復(fù)雜度、體積和商業(yè)成本，因而如能將藍(lán)牙的認(rèn)證功能采用軟件的方式實(shí)現(xiàn)，無疑將有助于藍(lán)牙技術(shù)的推廣應(yīng)用。 } void main()//主函數(shù)：略 程序運(yùn)行結(jié)果如圖 所示。m16。 (rand, roundkey1)。 } roundkeygenerate(K1,roundkey1)。m++) { rand[m]=rand[m]^RAND[m]。 for(m=0。 roundkeygenerate(K,roundkey)。[1]=K[1]^2 29。[15]=(K[15]+131)%256。?。//地址擴(kuò)展 K39。m16。 } } } //實(shí)現(xiàn)認(rèn)證算法 E1： void function_E1(int_8bit address[6],int_8bit RAND[16],int_8bit K[16]) { int_8bit address128[16]。 default:*(rand+m)=(*(rand+m)+roundkey[16][m])%256。m++) { switch(m) {case 0: ?? case15:*(rand+m)=*(rand+m)^roundkey[16][m]。 } for( int_8bit m=0。k8。i++) RAND[i]=rand[i]。 for(int_8bit i=0。： void function_Ar39。break。break。m++) { switch(m) {case0:?。 } for(int_8bit m=0。k++) { roundencrypt(k,rand,roundkey)。 } } } //以下函數(shù)實(shí)現(xiàn) Ar： void function_Ar(int_8bit*rand,int_8bit roundkey[17][16]) { for(int_8bit k=0。 default:*(rand+m)^=roundkey[2*k+1][m]。 case15:*(rand+m)=(*(rand+m)+roundkey[2*k+1][m])。m16。j++) { roundkey[i+1][j]=tmp_key[(j+i+1)%17]+B[i+1][15j]%256 。//定義轉(zhuǎn)移函數(shù)，對密鑰每個字節(jié)循環(huán)左移 3位； for(int j=0。i16。[15]=(K[15]+131)mod256. 3. 認(rèn)證算法的 VC++實(shí)現(xiàn) 藍(lán)牙認(rèn)證算法的 VC++實(shí)現(xiàn)代碼核心步驟如下： int_8bit*function_E21()//生成半永久性鏈路密鑰，略 int_8bit*function_E22()//生成臨時性鏈路密鑰，略 int_8bitroundkey[17][16]。[13]=(K[13]+167)mod256, K39。[11]=(K[ 11]+193)mod256, K39。[9]=(K[9]+229)mod256, K39。[7]=K[7]⊕131, K39。[5]=K[5]⊕167, K39。[3]=K[3]⊕193, K39。[1]=K[1]⊕229, K39。的產(chǎn)生與 K有關(guān)，它們 的關(guān)系如下所示： K39。第二次計算 Ar(實(shí)際上是 Ar39。],[E(I2,L)+16(K,I1⊕16I1)]) 式中 +16 表示 128 位逐位加，然后模 (Mod)256； ⊕16 表示 128 位逐位異和 (XOR)。算法描述如下： 圖 藍(lán)牙 認(rèn)證算法 E1 數(shù)據(jù)流程 E1： {0,1}128{0,1}128{0,1}48→{0,1}32{0,1}96 (K， RAND， BD_ADDR)|→(SRES,ACO) 式中， SRES=Hash(K,RAND,BD_ADDR,6)[0,? ， 3] ACO=Hash(K,RAND,BD_ADDR,6)[4,?,15] Hash 是一個哈希函數(shù)，定義如下所示： Hash:{0,1}128{0,1}128{0,1}8L{6,12}→{0,1}128 (K,I1,I2,L)|→Ar39。若經(jīng)過了多次認(rèn)證，則保留最后一次認(rèn)證的 ACO。）， 設(shè)備 B 將自己的 SRES 發(fā)送給設(shè)備 A以便與 SRES39。認(rèn)證算法為 E1， 圖 藍(lán)牙設(shè)備通信認(rèn)證過程 輸入?yún)?shù)如圖 所示。(X,Y) 其中： X=RAND[0?14]∪(RAND[15]⊕6) Y=BD_ADDR[0(mod6)]∪BD_ADDR[1(mod6)]∪?∪BD_ADDR[15(mod6)] 藍(lán)牙認(rèn)證過程及認(rèn)證算法 藍(lán)牙的認(rèn)證是在鏈路密 鑰（圖 中的 K，下同）的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，它可以是臨時鏈路密鑰，也可以是半永久性鏈路密鑰。輸入?yún)?shù)為 RAND 和 BD_ADDR。)] Y=RAND[0?14]∪(RAND[15]⊕L39。)]∪?∪PIN39。)]∪PIN39。=min{16,L+6} X=PIN39。)|→Ar39。算法描述如下： E22： {0,1}8L′{0,1}128{1,2,?,16}→{0,1}128 (PIN39。在該算法中，輸入?yún)?shù)為： RAND、 PIN39。 鏈路密鑰生成算法 E2 如上所述，鏈路密鑰分為臨時鏈路密鑰和半永久性鏈路密鑰。藍(lán)牙安全通信中的初始密鑰和主單元密鑰都屬于臨時鏈路密鑰；半永久性鏈路密鑰在當(dāng)前會話終止后仍可使用的鏈路密 鑰，半永久性鏈路密鑰由 E21 算法產(chǎn)生。 4. 鏈路密鑰 鏈路密鑰分為臨時性鏈路密鑰和半永久性鏈路密鑰。 PIN 碼真實(shí)長度為 PIN39。在很多應(yīng)用中， PIN碼為 4 位十進(jìn)制數(shù)。 3. PIN 碼 PIN 碼是個人識別碼 ，其最長為 128 位。 2. 隨機(jī)數(shù)（ RAND） 隨機(jī)數(shù)由藍(lán)牙芯片的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成，為 128 位長。 2. 藍(lán)牙認(rèn)證算法描述 [2] 幾個重要參數(shù) 1. 藍(lán)牙設(shè)備地址（ BD_ADDR） 每個藍(lán)牙設(shè)備都有全球唯一且遵循 IEEE802 標(biāo)準(zhǔn)的 48位地址，其地址空間為 232，藍(lán)牙地址由三部分組成：低 24位地址（ LAP）、高 8位地址（ UAP）和 16 位非重要地址（ NAP）。藍(lán)牙的的信息安全是指要保證通信雙方所傳遞的信息不被第三方竊聽和篡改，這對于藍(lán)牙AdHoc 網(wǎng)絡(luò)尤其重要。藍(lán)牙的安全包含兩個層面的內(nèi)容：一是生態(tài)安全，即藍(lán)牙設(shè)備的電磁輻射對人體的危害。以滿足在會議室、廣場、車站等場合進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的需要。微網(wǎng)之間還可以形成散射網(wǎng)（ Scatter），從而擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。 藍(lán)牙的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是微網(wǎng)（ Pico）。它支持異步數(shù)據(jù)信道和同步語音信道，還可以用一個信道同時傳送異步數(shù)據(jù)和同步語音。其最終目標(biāo)是建立一個全球統(tǒng)一的無線連接標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備制造商生產(chǎn)的產(chǎn)品在近距離內(nèi)無需電纜線就可實(shí)現(xiàn)相互通信。藍(lán)牙認(rèn)證算法及其 VC++ 實(shí)現(xiàn) 鄭武 1 金純 2 蘇開榮 1 （ ，重慶， 400065； ，重慶， 400039） 摘 要：本文介紹了藍(lán)牙技術(shù)的主要特點(diǎn)及其安全特性，在引入藍(lán)牙鏈路密鑰及其它藍(lán)牙認(rèn)證相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了藍(lán)牙的認(rèn)證過程，用數(shù)學(xué)語言分析了藍(lán)牙的認(rèn)證算法（ E1），描述了該算法的實(shí)現(xiàn)流程，最后，給出了用 VC++語言實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙認(rèn)證算法的關(guān)鍵步驟及運(yùn)行結(jié)果。 關(guān)鍵詞： 藍(lán)牙 認(rèn)證 算法 VC++ 中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 1. 藍(lán)牙技術(shù)及其安全特性 藍(lán)牙（ Bluetooth） [1]技術(shù)是由 Ericsson、 IBM、 Intel、 Nokia 和東芝等公司于 1994 年聯(lián)合推出的一項短距離無線通信協(xié)議。藍(lán)牙具有使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、低功耗、低輻射等諸多優(yōu)點(diǎn)。 2020年 3 月， IEEE 批準(zhǔn)了兼容藍(lán)牙 版本的 WPAN 標(biāo)準(zhǔn) “” ，同時還專門成立了四個工作組專門負(fù)責(zé) 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善動作。在微網(wǎng)中只有一個主設(shè)備（ Master），它可以同時和至多 7 個處于激活狀態(tài)的從設(shè)備（ Slave）以及至多 255個處于休眠狀態(tài)的從設(shè)建立連接關(guān)系。鑒于藍(lán)牙的以上特性，使得它非常適合用來構(gòu)建無線 AdHoc 網(wǎng)絡(luò)。 作為正在迅速發(fā)展的短距離無線通信技術(shù)，藍(lán)牙的安全問題同樣越來越受到人們的關(guān)注。由于藍(lán)牙設(shè)備的輸出功率只相當(dāng)于手機(jī)的幾分之一，在不能證明手機(jī)對人體有害的前提下，可以認(rèn)為藍(lán)牙的生態(tài)安全性是可靠的；二是信息安全。本文只討論藍(lán)牙的信息安全問題，并給出藍(lán)牙認(rèn)證算法的 VisualC++實(shí)現(xiàn)方案。藍(lán)牙地址可通過藍(lán)牙設(shè)備的查詢規(guī)則自動獲得，也可通過人機(jī)接口交互獲得。它在藍(lán)牙的安全功能中扮演著重要作用。它可以是藍(lán)牙設(shè)備提供的固定值，也可以由用戶通過人機(jī)接口輸入值，其默認(rèn)值為 0。如果 PIN碼的長度小于 128 位，則其余位由藍(lán)牙設(shè)備地址自動補(bǔ)充，這樣 PIN 碼被增強(qiáng)為 PIN39。所占的字節(jié)數(shù)。臨時鏈路密鑰在當(dāng)前會話結(jié)束后就不再用，它由 E22 算法產(chǎn)生。藍(lán)牙安全通信中的單元密鑰和組合密鑰都屬于半永久性密鑰。臨時鏈路密鑰的生成算法 E22 如圖（ A）所示。和 L39。,RAND,L39。(X,Y) 式中， L為用戶輸入的 PIN 字節(jié)數(shù)， L39。[0(modL39。[1(modL39。[15(modL39。) Ar:{0,1}128{0,1}128→{0,1}128 ； (kx)|→t 圖 臨時鏈路密鑰生成算法（ A）和半永久性鏈路密鑰 生成算法（ B） 半永久性鏈路密鑰的生成算法 E21 如圖 （ B）所示。算法描述如下： E21： {0,1}128{0,1}48→{0,1}128 (RAND,BD_ADDR)|→Ar39。認(rèn)證可以單向進(jìn)行，也可互相認(rèn)證。認(rèn)證時，認(rèn)證設(shè)備 A生成隨機(jī)數(shù) RANDA 并將其發(fā)送給被認(rèn)證設(shè)備 B，同時，設(shè)備 A和 B各自單獨(dú)運(yùn)算得到結(jié)果 ACO和 SRES（ SRES39。進(jìn)行核對，如二者不相等，則認(rèn)證失敗，本鏈路關(guān)閉，過一段時間后才會允許新一輪的認(rèn)證；如果認(rèn)證成功，則 ACO 會被認(rèn)證雙方保留并作為將來生成加密密鑰用。 藍(lán)牙認(rèn)證算法 E1 由 Ar 構(gòu)造，其算法流程如圖 。([K39。 函數(shù) E 把一個 L字節(jié)的字 X 擴(kuò)展到 128 位，如下所示： E： {0,1}8L{6,12}→{0,1}816 (X[0,?,L 1],L)|→(X[i(modL)]i=0?15) 這樣，我們每算一次 E1，就要計算 Ar 兩次。)時，密鑰 K39。[0]=(K[0]+233)mod256,K39。[2]=(K[2]+223)mod256,K39。[4]=(K[4]+179)mod256,K39。[6]=(K[6]+149)mod256,K39。[8]=K[8]⊕233,K39。[10]=K[10]⊕223,K39。[12]=K[12]⊕179,K39。[14]=K[14]⊕149,K39。//定義輪密鑰數(shù)組，作為生成輪密鑰的輸入?yún)?shù) //以下函數(shù)生成輪密鑰 K： void roundkeygenerate(int_8bit inputkey[16],int_8bit roundkey[17][16]) { ?? for(i=0。i++) { shift(tmp_key)。j16。 } } } //以下函數(shù)實(shí)現(xiàn)輪加密： void roundencrypt(int_8bit k,int_8bit* rand,int_8bit roundkey[17][16]) {?? for(m=0。m++) { switch(m) {case0:??。break。break。k8。 ??。m16。 case15:*(rand+m)=*(rand+m)^roundkey[16][m]。 default:*(rand+m)=(*(rand+m)+roundkey[16][m])%256。 } } } //以下函數(shù)實(shí)現(xiàn) Ar3