本文關鍵詞：低功耗藍牙安全連接機制及其算法應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著藍牙4.0核心規(guī)范的頒布,低功耗藍牙技術正式發(fā)布,得到了廣泛的關注。低功耗藍牙與傳統(tǒng)藍牙相比有著極低的功耗和快速的連接,被廣泛的應用到可穿戴設備、醫(yī)療設備、智能手機、平板電腦等電子設備中。更多的信息通過低功耗藍牙進行傳輸、分享。因此,低功耗藍牙的安全性就顯得至關重要。然而,國內對藍牙安全的研究依然停留在傳統(tǒng)藍牙階段�；谏鲜鲈�,本文對低功耗藍牙的安全連接機制以及采用的高級加密標準(Advanced Encryption Standard,AES)算法展開研究。通過對藍牙V4.0核心規(guī)范分析,總結了低功耗藍牙的安全連接機制,包括:安全保護功能、安全模型以及配對、認證、綁定、加密的詳細過程。同時,對AES算法的設計原則、設計原理、加密和解密過程進行了總結描述。在分析對藍牙和AES算法的常見攻擊方法的基礎上,進一步分析低功耗藍牙的安全連接機制和AES算法的安全隱患,并對AES算法中S盒的數學特性和密鑰擴展算法進行分析,設計了一種新的低功耗藍牙的安全連接機制,并在CC2541低功耗藍牙開發(fā)平臺上基于BLE-Stack協(xié)議棧和OSAL操作系統(tǒng)實現了該連接機制。本文的創(chuàng)新之處在于在應用層加強了低功耗藍牙的安全性和在數學特性上加強了AES算法的安全性。在低功耗藍牙的應用層通過設置加密廣播、隨機PIN碼、強制配對、確認按鈕以及二次加密等提高其安全性。在AES算法中,將S盒的代數表達式提高至最高255項,仿射變換周期提高至最高16,迭代輸出周期提高至最高256,同時改進密鑰擴展算法,防止向前和向后推導輪密鑰,從而加強了AES算法的安全強度,并將該算法應用到低功耗藍牙的應用層。
【關鍵詞】：低功耗藍牙 安全 高級加密標準 S盒 密鑰擴展
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國內外研究歷史及現狀11-13
• 1.2.1 國外研究現狀11-12
• 1.2.2 國內研究現狀12-13
• 1.3 課題論文思路與研究內容13
• 1.3.1 研究思路13
• 1.3.2 研究內容13
• 1.4 本文的組織結構13-16
• 第2章 低功耗藍牙技術及其安全連接機制16-22
• 2.1 低功耗藍牙通信協(xié)議概述16-18
• 2.2 低功耗藍牙的安全機制概述18-19
• 2.2.1 連接模式18
• 2.2.2 密鑰生成功能18-19
• 2.2.3 加密功能19
• 2.2.4 數字簽名功能19
• 2.2.5 隱私保護功能19
• 2.3 低功耗藍牙的安全模式19-21
• 2.4 本章小結21-22
• 第3章 低功耗藍牙安全AES算法分析與改進22-44
• 3.1 AES算法描述22-30
• 3.1.1 AES算法設計原理22-25
• 3.1.2 AES的算法加密和解密過程25-30
• 3.2 AES算法的安全性分析30-39
• 3.2.1 AES算法設計原則30
• 3.2.2 AES算法的抵御攻擊能力分析30-32
• 3.2.3 AES算法安全性分析32-39
• 3.3 AES算法改進方案39-43
• 3.3.1 S盒生成改進方案39-41
• 3.3.2 S盒生成改進方案分析41
• 3.3.3 密鑰擴展改進方案41-43
• 3.3.4 密鑰擴展改進方案分析43
• 3.4 本章小結43-44
• 第4章 低功耗藍牙安全機制分析與設計44-58
• 4.1 低功耗藍牙安全連接機制的分析44-51
• 4.1.1 配對過程分析44-45
• 4.1.2 鏈路認證過程分析45-47
• 4.1.3 綁定過程分析47-48
• 4.1.4 鏈路加密連接分析48-51
• 4.1.5 低功耗藍牙其他安全問題分析51
• 4.2 低功耗藍牙安全機制的抵御攻擊能力分析51-54
• 4.2.1 抵御鏈路密鑰攻擊能力分析51-52
• 4.2.2 抵御中間人攻擊能力分析52-53
• 4.2.3 抵御PIN碼攻擊能力分析53-54
• 4.3 低功耗藍牙新的安全連接機制設計54-57
• 4.3.1 PIN碼防御方案54-55
• 4.3.2 廣播模式防御方案55-56
• 4.3.3 無加密模式防御方案56
• 4.3.4 AES算法攻擊防御方案56
• 4.3.5 低功耗藍牙新的安全機制總體設計56-57
• 4.4 本章小結57-58
• 第5章 低功耗藍牙安全連接的實現與測試58-74
• 5.1 低功耗藍牙安全連接機制的實現58-66
• 5.1.1 固件實現58-64
• 5.1.2 AES算法改進方案的實現64-65
• 5.1.3 應用軟件的實現65-66
• 5.2 低功耗藍牙安全連接的測試66-72
• 5.2.1 固件程序的下載66-67
• 5.2.2 安全連接的測試67-69
• 5.2.3 加密數據傳輸測試69-70
• 5.2.4 PIN碼攻擊測試70-71
• 5.2.5 加密廣播測試71-72
• 5.3 本章小結72-74
• 結論74-76
• 參考 文獻76-80
• 附錄80-84
• S盒數值80-81
• 逆S盒數值81-82
• 新S盒數值82-83
• 新逆S盒數值83-84
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果84-86
• 致謝86

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前3條

1 袁巍;張云英;胡亮;李宏圖;王程明;;Rijndael算法的結構歸納與攻擊分析[J];吉林大學學報(信息科學版);2008年05期

2 丁磊;張彩祥;馮永晉;江志文;鄧杰航;;基于藍牙4.0的低功耗電子貨架標簽設計[J];電子技術應用;2014年05期

3 李俠;沈峰;李德勝;;基于Android系統(tǒng)的低功耗藍牙應用程序開發(fā)[J];重慶科技學院學報(自然科學版);2014年05期

  本文關鍵詞：低功耗藍牙安全連接機制及其算法應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：500348