Các vấn đề bảo mật bluetooth

Các vấn đề bảo mật Bluetooth

MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Thuật ngữ

Tiếng Anh

Tiếng Việt

AMA

Active Member Address

Địa chỉ thiết bị đang
hoạt động

ALC

Asynchronous
Connection-oriented
Link

Phi kết nối bất đồng bộ,
dành cho truyền dữ liệu

BD_ADDR

Bluetooth device

address

Địa chỉ thiết bị

CRC

Cyclic Redundancy
Check

Gói kiểm lỗi theo chu
kỳ

CAC

Channel Access Code

Mã truy cập kênh

DOS

Denial of service

Từ chối dịch vụ

FEC

Forward Error

Sửa lỗi tiến

Correction
HCI

Host Controller
Interface

Giao diện điều khiển
máy chủ

ISM

Industrial, Scientific,
Medical

Dải tần miễn phí sử
dụng trong công
nghiệp, khoa học, y
tế.

LAP

Lower Address Part

Phần địa chỉ 24 bit
1


Các vấn đề bảo mật Bluetooth

thấp trong BD_ADDR

L2CAP

Logical link control and
adaption protocol

Giao thức thích nghi
và điều khiển kết nối

LMP

Link Manager Protocol

Giao thức quản lý kết
nối

MAC

Media Access Control

Điều khiển truy cập
truyền thông

PDU

Protocol data units

Đơn vị dạng gói tin
trong SDP

RNG

Random Number
Generator

Bộ tạo số ngẫu nhiên

SIG

Special Interest Group

Tổ chức quốc tế về
công nghệ Bluetooth

SCO

Synchronous
Connection Oriented

Kết nối đồng bộ có
định hướng

eSCO

Extended Synchronous
Connection Oriented

Kết nối đồng bộ có
định hướng mở rộng

Timeslot

Khe thời gian

TS

2


Các vấn đề bảo mật Bluetooth

DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Các kiểu liên kết trong Piconet ........................................................8
Hình 2: Sơ đồ một Piconet trong thực tế........................................................9
Hình 3: Chồng giao thức trong Bluetooth....................................................10
Hình 4: Các loại kênh L2CAP...................................................................14
Hình 5: Cấu trúc Host Controller Interface ...........................................16
Hình 6: Định dạng gói tin trong Bluetooth..................................................21
Hình 7: Mô hình một mạng AD - Hoc..........................................................25
Hình 8: Sơ đồ khối các loại mã: a/ Mã khối. b/ Mã dòng..........................27
Hình 9: Quá trình quản lý khoá ở băng cơ sở.............................................33
Hình 10: Tạo khóa đơn vị qua khóa khởi đầu KINIT................................34
Hình 11: Sơ đồ quá trình sinh khoá kết hợp KAB......................................35
Hình 12: Tạo khoá K master qua Kovl.......................................................36
Hình 13: Quá trình xác thực trong Bluetooth..........................................38
Hình 14: Sơ đồ khối quá trình xác thực.......................................................40
Hình 15: Quá trình mã hóa trong Bluetooth...............................................42
Hình 16: Quá trình thiết lập kênh truyền....................................................47
Hình 17: Tấn công dự đoán khóa Pass-key trong Bluetooth......................54
Hình 18: Lược đồ tạo khoá trong SAFER+ ..............................................57
Hình 19: Cấu trúc thuật toán E1.................................................................58

Hình 20: Sơ đồ khối của (a) E21, (b) E22...................................................59
Hình 21: Sơ đồ khối thuật toán E3............................................................60
Hình 22: Sơ đồ thuật toán E0.....................................................................62

3


Các vấn đề bảo mật Bluetooth

MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển đa dạng của các ngành khoa học kỹ
thuật, công nghệ thông tin đang có những bước phát triển vượt bậc, cung cấp
ngày càng nhiều loại hình dịch vụ mới, đa dạng, an toàn và chất lượng tốt đáp
ứng kịp thời nhu cầu về trao đổi thông tin của con người. Để thay thế những
hệ thống dây cáp cồng kềnh, phức tạp, công nghệ không dây đã ra đời và phát
triển mạnh mẽ.
Bluetooth là kỹ thuật truyền tin không dây tầm ngắn, có nhiều điểm
thuận lợi cho việc liên lạc giữa các thiết bị di động. Kỹ thuật Bluetooth đang
dần lan rộng, xâm nhập vào mọi lĩnh vực của thiết bị điện tử và trong tương
lai mọi thiết bị điện tử đều có thể được hỗ trợ kỹ thuật này. Bluetooth thực
hiện bảo mật thông tin qua quá trình mã hóa, bằng việc sử dụng thuật toán mã
dòng E0, hiện nay đã có một số nghiên cứu nhằm tăng cường bảo mật thông
tin truyền qua Bluetooth bằng việc nâng cấp, thay thế thuật toán E0. Việc
nghiên cứu về cấu trúc, quy trình bảo mật trong kỹ thuật Bluetooth nhằm mục
đích đề xuất một số giải pháp can thiệp mật mã, đưa ra giải pháp an toàn bảo
mật Bluetooth.
Xuất phát từ các lý do trên, qua nghiên cứu tài liệu, bài báo về
Bluetooth và các tài liệu về khoa học và kỹ thuật em đã xây dựng và phát
triển đề tài “CÁC VẤN ĐỀ BẢO MẬT BLUETOOTH”.
Nội dung chính của đồ án bao gồm:

- Tìm hiểu cấu trúc và hoạt động của kỹ thuật Bluetooth.
- Nghiên cứu cơ chế an toàn và quy trình bảo mật trong công nghệ Bluetooth.
- Đề xuất một vài giải pháp bảo vệ an toàn Bluetooth.
Bố cục đồ án gồm các phần sau đây:
Mở đầu: Nêu mục đích, cơ sở khoa học và thực tiễn của đồ án, tính cấp
thiết và các giá trị của đồ án.
Chương I - Giới thiệu tổng quan về hệ thống Bluetooth
1. Giới thiệu chung
2. Cấu trúc và hoạt động của hệ thống Bluetooth
4


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
3. Hoạt động của hệ thống Bluetooth
Chương II - Cơ chế bảo mật Bluetooth
1. Cơ sở an toàn Bluetooth
2. Qui trình bảo mật trong Bluetooth
Chương III – Giải pháp bảo mật Bluetooth
1. An toàn bảo mật trong Bluetooth
2. Các kỹ thuật tấn công
3. Các giải pháp an toàn bảo mật khi sử dụng công nghệ Bluetooth.
Đề mô kỹ thuật tấn công và phòng thủ
Kết luận: Trình bày những kết quả đạt được, hướng phát triển của đồ
án.
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Học Viện Kỹ Thuật Mật Mã, các
thầy, cô giáo, các khoa, phòng chức năng của học viện đã tạo điều kiện cho
em thực hiện đồ án này. Em xin được bày tỏ lòng biết ơn của mình đến Thạc
Sỹ: Đinh Tiến Thành đã hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong
quá trình em làm đồ án tốt nghiệp. Tuy đã có nhiều cố gắng trong quá trình
thực hiện, xong vì điều kiện thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án

không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, em kính mong nhận được sự thông
cảm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn.
Hà nội

5


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
BLUETOOTH
Chương I Giới thiệu tổng quan về công nghệ Bluetooth, bao gồm các
khái niệm, cấu trúc và hoạt động trong công nghệ Bluetooth để làm cơ sở cho
việc nghiên cứu cơ chế an toàn và đề xuất các giải pháp tăng cường bảo mật
cho Bluetooth.

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.1. Khái niệm Bluetooth
Bluetooth là công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện
tử giao tiếp với nhau trong khoảng cách ngắn, bằng sóng vô tuyến qua băng
tần chung ISM (Industrial, Scientific, Medical) trong dải tần từ 2.40 đến 2.48
GHz. Đây là dải tần không cần đăng ký dùng cho các thiết bị không dây trong
công nghiệp, khoa học, y tế.
Bluetooth được thiết kế nhằm mục đích thay thế dây cáp giữa máy tính
và các thiết bị truyền thông cá nhân, kết nối vô tuyến giữa các thiết bị điện tử
lại với nhau một cách nhanh chóng và thuận lợi với giá thành rẻ.
Khi được kích hoạt, Bluetooth có thể tự động định vị những thiết bị khác
có cùng công nghệ ở xung quanh và bắt đầu kết nối. Nó được định hướng sử
dụng cho việc truyền dữ liệu lẫn tiếng nói.
1.1.2. Quá trình hình thành và phát triển của Bluetooth
Bluetooth được phát minh từ giữa những năm 1990 trong một dự án

thực hiện việc kết nối không dây giữa bàn phím và máy tính của hãng điện
thoại di động Ericsson. Dự án nhằm hợp nhất liên lạc giữa các loại thiết bị
điện tử khác nhau mà không cần phải dùng đến các sợi cáp nối cồng kềnh,
phức tạp. Đến khoảng năm 1998 thì 5 công ty lớn trên thế giới gồm Ericsson,
Nokia, IBM, Intel và Toshiba đã liên kết, hợp tác thiết kế và triển khai phát
triển một chuẩn công nghệ kết nối không dây mới mang tên BLUETOOTH
nhằm kết nối các thiết bị vi điện tử lại với nhau dùng sóng vô tuyến.
Ngày 20/5/1998: nhóm nghiên cứu SIG (Special Interest Group) chính
thức được thành lập với mục đích phát triển công nghệ Bluetooth trên thị
trường viễn thông. Bất kỳ công ty nào có kế hoạch sử dụng công nghệ
6


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
Bluetooth đều có thể tham gia. Bluetooth đang có tốc độ phát triển khá nhanh
với khả năng ứng dụng ngày càng đa dạng. Hiện nay, Bluetooth đã và đang là
một thị trường năng động trong lĩnh vực truyền thông.
1.1.3. Các đặc điểm của Bluetooth
- Dễ sử dụng, không cần phải thiết lập cơ sở hạ tầng (các trạm thu phát),
tiêu thụ năng lượng thấp, cho phép ứng dụng được trong nhiều loại thiết bị.
- Giá thành ngày càng hạ.
- Khoảng cách giao tiếp cho phép: Khoảng cách giữa hai thiết bị đầu
cuối thông thường khoảng 10m ngoài trời và 5m trong nhà, có thể lên tới
100m ngoài trời và 30m trong nhà.
- Bluetooth sử dụng băng tần không đăng ký 2,4 Ghz trên dãy băng tần
ISM. Tốc độ truyền dữ liệu tối đa có thể đạt tới mức 1Mbps, các thiết bị
Bluetooth có thể liên lạc xuyên qua các vật cản.
- Dễ dàng trong việc phát triển ứng dụng: Bluetooth kết nối các ứng
dụng với nhau thông qua các chuẩn “Bluetooth profiles”, do đó có thể độc lập
về phần cứng cũng như hệ điều hành sử dụng. Có khả năng tương thích cao,

được nhiều nhà sản xuất phần cứng cũng như phần mềm hỗ trợ.
- An toàn và bảo mật: Bluetooth được tích hợp với các khả năng ủy
quyền, xác thực và mã hóa thông tin.

1.2. CẤU TRÚC VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
BLUETOOTH
1.2.1. Cấu trúc của hệ thống Bluetooth
Trong kỹ thuật Bluetooth, các mạng được thiết lập theo cấu trúc hình
sao. Các thiết bị tham gia đồng thời trong một mạng con không được phép
vượt qua số lượng 8 thiết bị. Thiết bị trung tâm của mạng con được gọi là
thiết bị chủ (master), còn các thiết bị khác được gọi là thiết bị tớ (slave).
Thiết bị chủ (Master Unit)
Là thiết bị duy nhất trong 1 Piconet, Master thiết lập đồng hồ đếm xung,
kiểu nhảy tần số để đồng bộ tất cả các thiết bị trong cùng Piconet mà nó đang
quản lý. Master thường là thiết bị đầu tiên xử lý dữ liệu, quyết định số kênh
7


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
truyền thông. Mỗi Piconet có một kiểu nhảy tần số duy nhất.
Thiết bị tớ (Slave Unit)
Là tất cả các thiết bị còn lại trong Piconet, một thiết bị không là Master
thì phải là Slave. Trong một Piconet, có tối đa 7 Slave ở trạng thái Active
và 255 Slaves ở trạng thái Parked (Inactive).

Hình 1: Các kiểu liên kết trong Piconet

Piconet
Picotnet là tập hợp các thiết bị được kết nối thông qua kỹ thuật
Bluetooth theo mô hình Ad-Hoc (đây là kiểu mạng được thiết lập cho nhu cầu

truyền dữ liệu tức thời, tốc độ nhanh và tự động huỷ sau khi truyền xong).
Trong 1 Piconet chỉ có 1 thiết bị là Master. Master thường là thiết bị đầu tiên
khởi tạo kết nối, nó có vai trò quyết định số kênh truyền thông và thực hiện
đồng bộ giữa các thành phần trong Piconet. Các thiết bị còn lại là Slave,
các Slave gửi gửi yêu cầu đến Master. Trong kỹ thuật Bluetooth, 2 Slave
muốn thực hiện liên lạc phải thông qua Master bởi chúng không thể kết nối
trực tiếp với nhau, Master sẽ đồng bộ các Slave về thời gian và tần số. Trong
1 Piconet có tối đa 7 Slave đang hoạt động cùng 1 thời điểm.
Có 3 dạng Slave trong một Piconet:
Active: Là dạng Slave hoạt động, có khả năng trao đổi thông tin với
Master và các Slaves Active khác trong Piconet. Các thiết bị ở trạng
thái này được phân biệt thông qua địa chỉ MAC (Media Access
Control) hay AMA (Active Member Address) các địa chỉ này gồm 3 bit. Vì
8


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
vậy, trong 1 Piconet có tối đa 8 thiết bị ở trạng thái Active (Master và 7
Slave).
Standby: Standby là một dạng inactive, thiết bị trong trạng thái này
không trao đổi dữ liệu, không có tác động của sóng radio, công suất được
giảm đến mức tối thiểu để tiết kiệm năng lượng, thiết bị không có khả
năng dò được bất cứ mã truy cập nào. Có thể coi là những thiết bị nằm ngoài
vùng kiểm soát của Master.
Parked: là một dạng inactive, nhưng không có địa chỉ MAC. Chúng như
ở trạng thái "ngủ" và sẽ được Master gọi dậy bằng tín hiệu tín hiệu báo
hiệu. Các thiết bị ở trạng thái Packed được đánh địa chỉ thông qua địa chỉ
PMA (Packed Member Address). Đây là giá trị 8 bit nhằm mục đích phân
biệt các packed Slave với nhau và có tối đa 255 thiết bị ở trạng thái này trong
1 Piconet.

Hình 2: Sơ đồ một Piconet trong thực tế

1.2.2. Chồng giao thức trong Bluetooth
Chồng giao thức Bluetooth được thể hiện dưới dạng lớp như hình 3. Lớp
dưới cùng là lớp vật lý, thông thường đó là phần điều chế và giải điều chế. Tại
lớp này, các tín hiệu vô tuyến được xử lý, việc loại bỏ can nhiễu được thiết
lập thông qua phần tiền xử lý vô tuyến và các bộ lọc. Trên lớp vật lý là lớp
9


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
băng tần cơ bản, bao gồm phần băng tần cao và phần băng tần thấp.Tại lớp
này, các gói dữ liệu được định dạng bằng cách tạo các tiêu đề mở đầu, tính
toán phần thông tin kiểm tra lỗi, các thủ tục truyền lại và có thể là mã hoá và
giải mã dữ liệu nếu cần. Bộ điều khiển kênh Link Controller (LC) thực hiện
việc xử lý giao thức băng tần cơ sở và các thủ tục để kết nối kênh thông tin.
Các kênh trong hệ thống Bluetooth được quản lý bởi bộ quản lý kênh Link
Manager (LM). Các thiết bị thực hiện việc thiết lập kênh, điều chỉnh các tham
số và quản lý kết nối thông qua giao thức quản lý kênh (LMP).

Hình 3: Chồng giao thức trong Bluetooth

Những gói thông tin lớn của người sử dụng sẽ được định dạng lại với
kích thước nhỏ hơn để có thể truyền được trên kênh của Bluetooth. Giao thức
thích ứng và kênh thông tin logic (L2CAP) sẽ chịu tránh nhiệm xử lý các thủ
tục này. Tại lớp này, người sử dụng có thể đặt trước các chỉ tiêu chất lượng
dịch vụ yêu cầu cần đảm bảo cho kênh thông tin.

10

Các vấn đề bảo mật Bluetooth
1.2.2.1. Lớp vật lý
Các thiết bị Bluetooth làm việc trong dải tần 2.4GHz dùng rộng rãi trong
công nghiệp, khoa học và y tế (ISM). Do đây là dải tần miễn phí, nên
Bluetooth phải chia sẻ dải tần này với các hệ thống khác. Một thiết bị hết sức
phổ biến cũng sử dụng dải tần này đó là lò vi sóng. Mặc dù phần lớn năng
lượng được tạo ra bị hấp thụ bởi thức ăn bên trong lò, nhưng vẫn có một phần
nhỏ lọt ra ngoài và tạo ra can nhiễu. Trong thực tế, năng lượng rò rỉ này có
thể lớn bằng 1000 lần năng lượng của tín hiệu mà ta dự định thu. Vì vậy, khi
tính toán ta không thể bỏ qua can nhiễu này. Tuy nhiên, can nhiễu này không
phải lúc nào cũng tồn tại, nói cách khác chu kỳ bức xạ tuân theo tần số của
nguồn cung cấp và không bao trùm toàn bộ phổ tần số.
Để loại bỏ can nhiễu, Bluetooth thực hiện kỹ thuật trải phổ nhảy tần
FHSS (Frrquency Hopping Spread Spectrum). Việc thực hiện nhảy giữa các
tần số càng nhanh sẽ làm cho phổ của kênh thông tin trải càng rộng. Điều này
cho phép giảm can nhiễu từ các kênh truyền khác. Tuy nhiên, khi nâng cao
tính năng thì độ phức tạp cũng tăng theo. Tốc độ nhảy tần lựa chọn cho hệ
thống Bluetooth được cân nhắc trên cơ sở đảm bảo sự thỏa hiệp giữa tính
năng và độ phức tạp.
Tín hiệu được truyền thông qua việc sử dụng khóa dịch tần số Gaussian nhị
phân. Tốc độ số liệu ban đầu là 1 Mbps. Tuy nhiên, tốc độ số liệu dành cho
người dùng luôn thấp hơn 723 Kbps vì phải qua một số giao thức thích nghi.
Thông thường, công suất phát tối đa được giới hạn là 100 mW (tương đương
với 20 dBm), có thể liên lạc giữa hai thiết bị với khoảng cách trực tiếp là 100
m. Với các thiết bị cầm tay mức công suất phát là 1 mW 0 dBm được sử dụng
rộng rãi, với khoảng cách thông tin thẳng là 10m. Thông số độ nhạy được xác
định trên cơ sở đảm bảo tỷ lệ lỗi bít của số liệu (BER) là 10 -3. Thông số BER
này sẽ được chuyển thành các chỉ tiêu ràng buộc của các thông số khác của

kênh truyền. Với tỷ lệ lỗi BER trên, một kênh thông tin thoại khi không sử
dụng mã sửa sai sẽ gây ra một lượng méo đáng kể. Vì vậy, tỷ lệ lỗi bit 10 -3
được xem như là tham số chuẩn đánh giá chất lượng kênh truyền vô tuyến.
Trong truyền dữ liệu Bluetooth sử dụng mã kiểm tra chẵn lẻ CRC, và
cũng có thể là các mã sửa lỗi. Nếu thiết bị thu phát hiện lỗi trong quá trình
truyền thì nó sẽ yêu cầu truyền lại. Vì thế, mặc dù tỷ lệ lỗi bít là 10 -3, thậm chí
11


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
là cao hơn thì kênh thông tin vẫn làm việc khá tốt. Phụ thuộc vào độ dài của
khung và loại gói dữ liệu, người sử dụng có thể không nhận biết được sự thay
đổi về lưu lượng truyền dẫn. Điều này sẽ tốt cho tín hiệu trong liên lạc của
người sử dụng, nhưng cũng tạo điều kiện cho những thiết bị nghe trộm có vị
trí ngoài tầm phát hiện.
1.2.2.2. Băng tần cơ sở (BaseBand)
Băng tần cơ sở nằm trên tầng vật lý của Bluetooth. Giao thức này có
nhiệm vụ quản lý kênh truyền và liên kết vật lý. Băng tần cơ sở được cài đặt
như một bộ điều khiển kênh LC (Link Controller). Nó cùng với bộ quản lý
kênh LM (Link Manager) thực hiện những công việc ở mức thấp như kết nối,
quản lý năng lượng. Băng tần cơ sở cũng quản lý những kết nối đồng bộ và
không đồng bộ, quản lý các gói tin, thực hiện tìm kiếm và yêu cầu kết nối đến
các thiết bị Bluetooth khác.
Mỗi thiết bị Bluetooth có duy nhất một địa chỉ được thiết đặt bởi nhà sản
xuất có độ dài 48 bit. Địa chỉ này được gọi là địa chỉ thiết bị Bluetooth
(BD_ADDR), nó dùng để nhận dạng thiết bị khi thiết lập kết nối. Trước khi
kết nối được thiết lập, thiết bị khởi tạo kết nối cần phải biết địa chỉ
BD_ADDR của thiết bị mà nó sẽ thực hiện kết nối.
Đối với các kết nối được thiết lập lần đầu, thiết bị khởi tạo kết nối thu
thập địa chỉ của tất cả các thiết bị liền kề, sau đó sẽ liên lạc trực tiếp với thiết

bị đầu cuối mà mình muốn kết nối. Quá trình này được gọi là thủ tục truy vấn.
Về nguyên tắc, khi thủ tục này đã hoàn thành, thông tin thu thập được có thể
được lưu giữ và sử dụng lại cho các lần kết nối sau.
Bước đầu tiên trong thủ tục tìm kiếm các thiết bị khác là gửi một bản tin
truy vấn. Bản tin này được truyền lặp lại theo một cú pháp chuẩn với chuỗi
nhảy tần ngắn length 32.
Bất kỳ thiết bị nào muốn được các thiết bị khác phát hiện, cần thường
xuyên quét chuỗi nhảy tần truy vấn để tìm bản tin truy vấn, quá trình này gọi
là quét truy vấn. Một thiết bị đang quét sẽ trả lời cho thiết bị truy vấn địa chỉ
BD_ADDR và giá trị đồng hồ hiện thời của nó. Bản tin truy vấn thường là ẩn
danh, vì thế thiết bị quét không thể nhận biết được thiết bị gửi truy vấn cũng
như thiết bị truy vấn đã nhận thông tin tra lời chính xác hay chưa.
12


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
Thiết bị truy vấn thu thập các trả lời trong một khoảng thời gian, sau đó
tìm ra thiết bị mong muốn thông qua bản tin trang. Bản tin này được gửi
thông qua một chuỗi nhảy tần length 32, được xác định thông qua 24 bit có
trọng số nhỏ nhất của địa chỉ BD _ADDR (được ký hiệu là phần địa chỉ thấp
LAP (Lower Address Part)) của thiết bị đích.
Thiết bị sẽ nghe bản tin trong khi nó ở trạng thái quét trang. Pha của
chuỗi FH được xác định thông qua đồng hồ của thiết bị. Thiết bị quét trang có
được thông tin trả lời từ các trả lời truy vấn, vì vậy thiết bị này có thể xác
định được tần số của thiết bị được hỏi một cách nhanh chóng và chính xác.
Thủ tục truy vấn có thể được bỏ qua nếu hai thiết bị đã từng thiết lập kết
nối trước đó và muốn kết nối lại. Nếu thời gian giữa hai lần kết nối khá lớn thì
đồng hồ của các thiết bị có thể bị trôi, dẫn đến việc ước lượng đồng hồ của
thiết bị sẽ không còn chính xác. Do đó thời gian thiết lập lâu hơn do lệch pha
giữa các chuỗi nhảy tần.

Khi nhận được bản tin trả lời, một sự đồng bộ FH tương đối được thiết
lập giữa thiết bị truy vấn và được truy vấn. Thông thường, thiết bị hỏi là thiết
bị chủ và thiết bị được hỏi là thiết bị tớ. Trước khi kênh thông tin được thiết
lập, các thiết bị cần trao đổi thêm một số thông tin. Chuỗi FH, đồng hồ và mã
truy nhập kênh (CAC) đều được lấy từ thiết bị chủ. Để thực hiện việc tinh
chỉnh chuỗi đồng bộ FH, thiết bị tớ cần địa chỉ BD_ADDR và đồng hồ của
thiết bị chủ.
Thông tin này được truyền trong gói tin đặc biệt từ thiết bị chủ tới thiết
bị tớ. Khi thiết bị tớ có đầy đủ thông tin, thiết bị chủ và tớ có thể chuyển từ
chuỗi nhảy tần truy vấn sang chuỗi nhảy tần kênh thông thường.
1.2.2.3. Giao thức quản lý kênh LMP (Link Manager Protocol)
Giao thức quản lý kênh thực hiện việc thiết lập kênh truyền, điều khiển
kết nối Bluetooth. Giao thức này bao gồm cài thiết lập ngắt hoặc định dạng
cấu hình kết nối. Đồng thời LM cũng chịu trách nhiệm trao đổi thông báo
liên quan đến sự an toàn. Các LM trong những đơn vị khác nhau trao đổi
thông báo điều khiển sử dụng LMP. Công nghệ Bluetooth đã định nghĩa một
tập hợp lớn thông báo điều khiển hoặc những đơn vị dữ liệu giao thức LMP
protocol data units (PDU). Một số PDU được sử dụng để mang thông tin cần
13


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
thiết cho quá trình cặp đôi, xác thực và mã hóa.
Các LMP PDU được chuyển trong gói thay vì dữ liệu bình thường. Để
phân biệt những gói LMP với những gói khác, trong đầu gói của các thông
báo LMP sử dụng một mã kiểu đặc biệt. Để tránh tràn bộ đệm gói nhận được,
Bluetooth thường áp dụng điều khiển luồng tới gói dữ liệu không đồng bộ.
Khuôn dạng PDU gồm 1 byte đầu chứa dữ liệu LM gồm 2 phần: Phần đầu có
độ dài 1 bít xử lý thao tác địa chỉ (ID), 7 bít tiếp theo chứa mã thao tác, thông
báo biết kiểu LMP PDU đang được gửi. Mỗi thông báo LMP có một mã thao

tác duy nhất. Quá trình kết nối luôn bắt đầu với sự phân trang đơn vị chủ, tớ.
Sau khi trang băng tần cơ sở và những thông báo trả lời được trao đổi, quá
trình cài đặt kết nối bắt đầu.
1.2.2.4. Giao thức thích nghi và điều khiển kênh L2CAP (Logical link
control and adaption protocol)
L2CAP điều khiển quá trình chia ra và ghép lại từng đoạn gói dữ liệu,
chia kênh và bảo hành chất lượng của dịch vụ. L2CAP được xem như một bộ
lọc giữa lớp cao và lớp thấp của mô đun Bluetooth trên máy chủ (hình 4).

Hình 4: Các loại kênh L2CAP

14


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
Trong thực tế nếu thông tin chuyển tải trên mạng internet thì có thể lưu
lượng quá lớn để nhập vào gói băng tần cơ sở, vì vậy tại giao thức này những
gói dữ liệu sẽ bị cắt thành những khúc dữ liệu nhỏ hơn trước khi được gửi cho
băng tần cơ sở như một quá trình tiền xử lý. Khi nhận, quá trình được thực
hiện ngược lại, tại băng tần cơ sở những gói tin được ghép vào trong những
thực thể lớn hơn trước khi chuyển đi.
1.2.2.5. Giao diện điều khiển thiết bị HCI (Host Controller Interface)
HCI cung cấp một giao diện cho phép giữa lớp thấp và lớp cao trong các
ngăn truyền thông Bluetooth, đồng thời cho phép truy cập đến trạng thái của
phần cứng và các thanh ghi điều khiển. HCI cung cấp khả năng phân
chia: phần cứng rađiô, những hàm liên quan từ những giao thức lớp cao hơn,
có thể chạy trên một bộ xử lý riêng biệt của máy chủ. Với việc sử dụng HCI,
ta có thể sử dụng một mô đun Bluetooth cho nhiều máy chủ với những ứng
dụng khác nhau. Tương tự, tại lớp ứng dụng, máy chủ có thể sử dụng bất kỳ
mô đun Bluetooth nào hỗ trợ HCI. Về bản chất, giao diện này cung cấp một

phương thức duy nhất để truy cập đến băng tần cơ sở. Cấu tạo HCI gồm 3
phần: Host – Transport layer – Host controller (hình 5). Mỗi phần đóng một
vai trò khác nhau trong hệ thống HCI.
Những lệnh HCI được chuyển tải giữa qua một số kênh vật lý đã được
định nghĩa là: USB, RS232 và mạch tích hợp dùng để chuyển dữ liệu từ sang
nối tiếp UART. Máy chủ trao đổi dữ liệu qua việc sử dụng những gói lệnh
được gọi những gói sự kiện. Dữ liệu qua kết nối Bluetooth được truyền đi
theo các gói.
Nhằm ngăn ngừa sự tràn bộ đệm trong HC, điều khiển luồng được sử
dụng trong việc định hướng từ máy chủ đến HC. Khi khởi tạo, máy chủ phát
lệnh đọc kích thước và liên tục theo dõi kích thước của bộ đệm. HC liên tục
thông tin số lượng gói phát đi qua sự kiện Number of Completed Packet.
HCI cung cấp các lệnh cho phép truy cập tới phần cứng Bluetooth. Các
lệnh HCI cho phần Host quyền điểu khiển kết nối với các thiết bị Bluetooth
khác. Những lệnh này cần sử dụng LM để trao đổi các lệnh LMP với các thiết
bị Bluetooth khác.

15


Các vấn đề bảo mật Bluetooth

Hình 5: Cấu trúc Host Controller Interface

1.2.2.6. Cấu hình
Tổ chức SIG đã định nghĩa một số cấu hình sử dụng trong công nghệ
Bluetooth. Họ vạch ra những ứng dụng chính và tương lai của những thiết bị
Bluetooth, ví dụ như sự đồng bộ hóa giữa thiết bị cầm tay và PC, kết nối
không dây với Internet bằng điện thoại di động hoặc modem.
Cấu hình truy nhập chung GAP (Generic Acess Profile) bao gồm những

định nghĩa cơ bản, những khuyến cáo và những yêu cầu liên quan đến kiểu
thao tác, kết nối và cài đặt kênh. Tất cả cấu hình Bluetooth hiện tại đều sử
dụng GAP. Mục đích cơ bản của tiêu chuẩn Bluetooth là thay thế cáp tầm
ngắn vì vậy các cấu hình đều được thiết kế phục vụ mục đích cơ bản này.
Cấu hình chỉ định giải pháp khả thi cho những chức năng được
miêu tả trong các mô hình sử dụng, đồng thời nó cũng định nghĩa những giao
thức và các đặc trưng của mỗi giao thức hỗ trợ cho từng mô hình sử dụng
riêng biệt. Một số cấu hình tiêu biểu trong công nghệ Bluetooth là: (File
Transfer Profile, Object Push Profile, và Synchronization Profile). Các cấu
hình này đều phụ thuộc vào GAP. Những sản phẩm Bluetooth hỗ trợ những
bộ cấu hình khác nhau, và để hỗ trợ một bộ cấu hình nào đó thì những điểm
16


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
đặc trưng bắt buộc của cấu hình đó phải được thực hiện đầy đủ.
1.2.3. Hoạt động của hệ thống Bluetooth
1.2.3.1. Các liên kết vật lý trong Bluetooth
Thông tin trao đổi trong mạng được thực hiện thông qua việc gửi các gói
tin qua lại giữa các thiết bị. Thông tin hai chiều được thực hiện thông qua kỹ
thuật phân chia khe thời gian gán cho các thiết bị tham gia quá trình trao đổi
thông tin. Thiết bị truy nhập kênh truyền ở khe thời gian kế tiếp sẽ được quyết
định bởi thiết bị chủ.
Ở trạng thái đang thực hiện kết nối, các thiết bị trong mạng tuân theo
chuỗi nhảy tần FH xác định từ phần địa chỉ thấp và đồng hồ của thiết bị chủ.
Vì thiết bị chỉ có thể là máy chủ của một mạng con tại một thời điểm nên mỗi
mạng con có những chuỗi FH khác nhau. Để làm việc tốt trong mạng con,
mỗi thiết bị tớ cần liên tục điều chỉnh độ trôi của đồng hồ theo thiết bị chủ
thông qua việc giám sát lưu lượng truyền qua kênh.
Trong Bluetooth chỉ có quá trình trao đổi thông tin qua lại giữa thiết bị

chủ và tớ. Do vậy, việc trao đổi thông tin giữa hai thiết bị tớ phải được
chuyển tiếp qua máy chủ. Nếu một thiết bị nào đó tham gia vào tất cả các quá
trình truyền tin có thể sẽ gây ra tắc nghẽn. Theo nguyên tắc, một thiết bị
Bluetooth có thể tham gia nhiều mạng con cùng một lúc. Quá trình này được
thực hiện thông qua thủ tục phân chia thời gian giữa các mạng con. Trong
trường hợp này, thiết bị sẽ hoạt động ở chế độ công suất thấp, nhằm tiết kiệm
năng lượng.
Khi một thiết bị tham gia vào cả hai mạng con, thông tin có thể trao đổi
giữa hai mạng thông qua các thiết bị cầu nối. Khi đó sẽ nảy sinh vấn đề về
định thời và chất lượng dịch vụ. Một thiết bị chỉ có thể là máy chủ của một
mạng con mà nó là thành viên.
Công nghệ Bluetooth được thiết kế để có thể truyền tải nhiều loại dữ liệu
khác nhau. Dữ liệu không cần thiết lập trước băng thông cũng như cam kết về
trễ truyền dẫn. Đây là dịch vụ truyền file hoặc đồng bộ dữ liệu. Đối với các
dịch vụ thời gian thực, kênh thông tin hai chiều thì trễ truyền của thông tin
phản hồi phải nhỏ, nếu không chất lượng sẽ bị ảnh hưởng. Loại lưu lượng này
được gọi là đồng bộ. Ví dụ điển hình của loại lưu lượng này là thông tin thoại
17


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
và video. Trong loại lưu lượng đẳng thời sự thay đổi giữa các mẫu dữ liệu giữ
vai trò tương đối quan trọng, trong khi sự bất cân bằng và trễ phản hồi không
tác động nhiều đến dịch vụ.
Công nghệ Bluetooth có thể truyền được tất cả các loại lưu lượng trên,
thậm chí nó còn cho phép kết hợp loại lưu lượng cận đồng bộ và đồng bộ giữa
máy chủ và máy tớ tại cùng một thời điểm.
Ta có thể phân chia thành các loại liên kết sau:
ACL Link (Asynchronous Connection-oriented Link): Liên kết cận
đồng bộ hướng kết nối, ACL là liên kết từ một điểm tới nhiều điểm, giữa thiết

bị chủ và các thiết bị tớ trong mạng con, liên kết này được thiết lập cho việc
truyền những gói dữ liệu cơ bản (primarily packet data). Chỉ tồn tại duy nhất
một kết nối ACL. Chúng hỗ trợ những kết nối chuyển mạch gói đối xứng và
không đối xứng. Những gói tin đa khe dùng ACL link và có thể đạt tới tốc độ
truyền tối đa 723 Kbps ở một hướng và 57.6 kbps ở hướng khác. Master
điều khiển độ rộng băng tần của ACL link và sẽ quyết định xem trong một
piconet, một slave có thể dùng băng tần bao nhiêu. Những gói tin quảng bá
truyền bằng ACL link, từ master đến tất cả các slave. Hầu hết các gói tin
ACL đều có thể truyền lại.
SCO link (Synchronous Connection Oriented): Liên kết hướng kết nối
đồng bộ (SCO) là kết nối đối xứng điểm – điểm giữa một Master và một
Slave trong piconet. Kết nối SCO chủ yếu dùng để truyền dữ liệu tiếng nói.
Hai khe thời gian liên tiếp được chỉ định để dành riêng cho SCO link. Dữ liệu
truyền theo SCO link có tốc độ 64 Kbps. Master có thể hỗ trợ tối đa 3 kết nối
SCO đồng thời. Các gói SCO không chứa mã kiểm tra chu kỳ thừa CRC
(Cyclic Redundancy Check) và không bao giờ truyền lại. Liên kết SCO chỉ
được thiết lập sau khi liên kết ACL đầu tiên được thiết lập.
Ngoài ra còn một kiểu kết nối lôgic khác mang thông tin trên những khe
thời gian dành sẵn được gọi là liên kết hướng kết nối đồng bộ tăng cường
(eSCO). Cả hai kênh liên kết SCO và eSCO này cho phép truyền các gói dữ
liệu có kích thước cố định trên các khe thời gian dành trước ở trên kênh vật
lý. Kênh liên kết eSCO linh hoạt hơn so với kênh liên kết SCO, nó cho phép
lựa chọn nhiều tốc độ bit khác nhau, và kênh kết nối này có độ tin cậy cao
18


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
hơn vì nó giới hạn số lần truyền lại giữa các khe thời gian được đặt trước.
1.2.3.2. Các chế độ kết nối
Active mode: Trong chế độ này, thiết bị Bluetooth tham gia vào hoạt

động của mạng. Thiết bị master sẽ điều phối lưu lượng và đồng bộ hóa cho
các thiết bị slave.
Sniff mode: Là chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị đang ở trạng
thái active. Ở chế độ Sniff thiết bị slave nghe tín hiệu từ mạng với tần số giảm
từ đó tiết kiệm được năng lượng. Tần số này phụ thuộc vào tham số của ứng
dụng. Đây là chế độ ít tiết kiệm năng lượng nhất trong 3 chế độ tiết kiệm năng
lượng.
Hold mode: Là chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị đang ở trạng
thái active. Master có thể đặt chế độ Hold mode cho slave của mình. Các thiết
bị có thể trao đổi dữ liệu ngay lập tức khi thoát khỏi chế độ Hold mode. Đây
là chế độ tiết kiệm năng lượng trung bình trong 3 chế độ tiết kiệm năng
lượng.
Park mode: Là chế độ tiết kiệm năng lượng khi thiết bị vẫn còn trong
mạng nhưng không tham gia trong qua trình trao đổi dữ liệu (inactive). Thiết
bị ở chế độ Park mode thiết bị lắng nghe tín hiệu đồng bộ hoá và thông điệp
quảng bá của Master. Đây là chế độ tiết kiệm năng lượng nhất trong 3 chế độ
tiết kiệm năng lượng.
1.2.3.3. Địa chỉ thiết bị
Có 4 loại địa chỉ khác nhau có thể gán cho một thiết bị Bluetooth là:
BD_ADDR, AM_ADDR, PM_ADDR, AR_ADDR.
BD_ADDR: Bluetooth Device Address. Là 48 bit địa chỉ MAC theo
tiêu chuẩn IEEE quy định, mỗi thiết bị Bluetooth chỉ xác định duy nhất 1 địa
chỉ BD_ADDR trên toàn cầu, trong đó 3 byte cho nhà sản xuất thiết bị và 3
byte cho sản phẩm.
AM_ADDR: Active Member Address. Nó còn gọi là địa chỉ MAC
(Media Access Control) của một thiết bị Bluetooth. Nó là một con số 3 bit
dùng để phân biệt giữa các active slave tham gia trong 1 piconet. Vì ở trường
GF2, nên có tối đa 7 Slave active trong 1 piconet, còn 000 là địa chỉ quảng bá
19

Các vấn đề bảo mật Bluetooth
(truyền đến tất cả các thành viên trong piconet). Địa chỉ này chỉ tồn tại khi
Slave ở trạng thái active.
PM_ADDR: Parked Member Address. Là một con số 8 bit, phân biệt
các parked Slave. Do đó có tối đa 255 thiết bị ở trạng thái parked. Địa chỉ này
chỉ tồn tại khi Slave ở trạng thái parked.
AR_ADDR: Access Request Address. Địa chỉ này được dùng bởi
parked Slave để xác định nơi mà nó được phép gửi thông điệp yêu cầu truy
cập tới.
1.2.3.4. Định dạng gói tin
Một gói dữ liệu gồm 3 phần là mã truy nhập Access code (72 bit), tiêu
đề gói header (54 bit) và khung dữ liệu payload (0-339 byte). Trong đó kích
thước của Access Code và Header là cố định.
Mã truy nhập (Access Code)
Mã truy nhập là phần thông tin đến trước trong mỗi gói. Gồm 72 bit dùng
trong việc đồng bộ dữ liệu, định danh, báo hiệu. Có 3 loại Access code:
Channel Access Code (CAC), Device Access Code (DAC) and Inquiry
Access Code (IAC). CAC dùng để xác định một piconet duy nhất, DAC dùng
để thực hiện yêu cầu kết nối, IAC dùng để thực hiện tìm kiếm thiết bị. Mỗi
mạng con sử dụng một mã truy nhập duy nhất được tạo ra từ địa chỉ
BD_ADDR của máy chủ. Vì vậy, thông qua việc kiểm tra mã truy nhập, máy
thu có thể xác định được gói thông tin này thuộc mạng con nào. Nếu gói
thông tin thuộc mạng con khác, quá trình xử lý gói tin sẽ được huỷ bỏ để tiết
kiệm năng lượng. Nhờ tính năng có thể xác định ranh giới của một khe thời
gian do đó mã truy nhập còn được dùng để đồng bộ thời gian của máy tớ theo
đồng hồ máy chủ. Điều này là hết sức cần thiết bởi vì các thiết bị khác nhau
sử dụng các đồng hồ với tần số thạch anh khác nhau. Mỗi thiết bị tớ của mạng
con phải liên tục điều chỉnh đồng hồ của nó theo đồng hồ của máy chủ, nếu
không thiết bị tớ sẽ mất liên kết với máy chủ.

Tiêu đề (Header)
Tiêu đề chứa các thông tin như thứ tự, địa chỉ đích, kiểm lỗi, v.v… của
gói thông tin được sử dụng để xác định từng máy tớ trong mạng con. Header
là một trường gồm 3 bit địa chỉ truyền dẫn logic (LT_ADDR). Máy chủ sẽ
20


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
gán các địa chỉ khác không cho các máy tớ khi thực hiện thiết lập kết nối. Địa
chỉ toàn không được sử dụng cho bản tin quảng bá. Ngoài ra, phần tiêu đề còn
mang thông tin liên quan đến loại lưu lượng dữ liệu, điều khiển lưu lượng và
chế độ truyền lại. Để tăng khả năng chống lỗi cho phần tiêu đề của gói tin,
phần này được mã với tỷ lệ R=1/3, tức là mỗi bit được lặp lại ba lần.
Khung dữ liệu (Payload)
Dữ liệu người dùng được truyền thông qua khung dữ liệu. Độ dài của
trường này có thể thay đổi phụ thuộc vào loại lưu lượng, có thể từ 0 byte
(dùng cho gói tin phản hồi) cho đến 339 bytes (cộng với 4 bytes tiêu đề và mã
CRC). Định dạng của gói tin được biểu diễn ở trên hình 6.

Hình 6: Định dạng gói tin trong Bluetooth

1.2.3.5. Thiết lập kết nối
Hai hoặc nhiều thiết bị kết nối với nhau tạo thành một piconet. Khi có 2
hay nhiều piconet kết hợp lại truyền thông với nhau, ta có một scatternet.
Các bước thực hiện kết nối ở lớp băng tần cơ sở đã được trình bày ở phần cấu
trúc của hệ thông Bluetooth.
Khi thiết bị cặp đôi muốn tạo các kết nối ở các tầng trên, nó sẽ gửi yêu
cầu kết nối host theo giao thức LMP (Link Manament Protocol). Khi thiết bị
quản lý host này nhận được thông điệp này, nó sẽ thông báo cho host biết về
kết nối mới. Thiết bị từ xa có thể chấp nhận hoặc không chấp nhận kết nối

(các thông điệp chấp nhận hay không chấp nhận được gửi qua giao thức
LMP).
21


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
Một Master hay Slave của Piconet này có thể thành Slave của Piconet
khác nếu được Master của piconet khác thực hiện tiến trình cặp đôi. Có
nghĩa là bất kỳ thiết bị nào cũng có thể tạo 1 Piconet mới bằng cách cặp đôi
một thiết bị đã là thành viên của một Piconet nào đó. Ngược lại, bất kỳ thiết bị
tham gia trong 1 Piconet, đều có thể thực hiện cặp đôi lên Master hay
Slave của Piconet khác. Điều này có thể dẫn đến việc chuyển đổi vai trò giữa
Master và Slave trong kết nối mới này.
Các kết nối bên trong một Piconet được thiết lập thông qua các thiết bị
chia sẻ, thiết bị này thuộc về 2 hay nhiều Piconet, nó dùng kỹ thuật phân chia
thời gian để chuyển đổi qua lại giữa các Piconet.

1.2.3.6. Cơ chế truyền và sửa lỗi
Kỹ thuật Bluetooth dùng kỹ thuật nhảy tần số trong các khe thời gian
timeslot (TS), để làm việc trong môi trường nhiễu tần số radio. Để tạo nên sức
mạnh liên kết truyền thông và loại bỏ can nhiễu, Bluetooth thực hiện kỹ thuật
trải phổ nhảy tần FHSS. Tổng tất cả có 79 kênh, với băng thông dành cho mỗi
kênh là 1MHz. Trong quá trình trao đổi thông tin, hệ thống thực hiện việc
nhảy 1600 lần trong một giây để trải phổ thông tin theo mẫu giả ngẫu nhiên.
Mục đích ở đây là nếu hệ thống làm việc trên một kênh có chất lượng không
tốt, lần nhảy tần tiếp theo, sau đó 625ms, hy vọng là sẽ rơi vào kênh truyền
tốt.
So sánh với các hệ thống khác làm việc trong cùng băng tần, sóng radio
của Bluetooth nhảy tần nhanh và dùng gói ngắn hơn. Vì nhảy nhanh và packet
ngắn sẽ làm giảm va chạm với sóng từ lò vi sóng và các và các phương tiện

gây nhiễu khác trong khí quyển.
Bluetooth dùng kỹ thuật sửa lỗi tiến FEC(Forward Error Correction) để
sửa sai do nhiễu tự nhiên khi truyền khoảng cách xa. FEC cho phép phát hiện
lỗi, biết sửa sai và truyền đi tiếp.
Giao thức băng tần cơ sở của Bluetooth là sự kết hợp giữa chuyển
mạch và chuyển đổi gói.
Các khe thời gian có thể được dành riêng cho các packet phục vụ đồng
bộ. Bluetooth thực hiện chiến lược nhảy tần cho mỗi packet được truyền đi.
22


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
Một gói tin trên danh nghĩa sẽ chiếm 1 timeslot, nhưng nó có thể mở rộng
chiếm đến 3 hay 5 timeslot.
Bluetooth hỗ trợ 1 kênh dữ liệu bất đồng bộ, hay 3 kênh tín hiệu thoại
đồng bộ nhau cùng một lúc, hay 1 kênh hỗ trợ cùng lúc dữ liệu bất đồng bộ và
đồng bộ.

CHƯƠNG II CƠ CHẾ BẢO MẬT BLUETOOTH
Chương II trình bày về cơ chế bảo mật Bluetooth. Nội dung chương bao
gồm các phần: cơ sở an toàn Bluetooth, quy trình bảo mật, cơ chế mã hóa và
các loại khóa trong Bluetooth, nhằm mục đích nắm được cơ chế bảo mật
trong Bluetooth, phân tích ưu nhược điểm và đưa ra giải pháp tăng cường bảo
mật cho Bluetooth.

2.1. CƠ SỞ AN TOÀN BLUETOOTH
2.1.1. Giới thiệu chung
Việc bảo đảm an toàn cho Bluetooth được thực hiện từ trong thiết kế và
ngay từ những việc đơn giản nhất. Bluetooth rất linh hoạt, có thể làm tăng độ
phức tạp cho quá trình tìm kiếm, dự đoán. Qua nghiên cứu khái quát các loại

cấu hình Bluetooth ta thấy công nghệ này có thể được sử dụng trong nhiều
ứng dụng khác nhau. Nhiều thiết bị với những chức năng khác nhau có thể
được kết nối với nhau qua kỹ thuật Bluetooth.
Yêu cầu về an toàn trong từng ứng dụng Bluetooth có mức độ khác
nhau. Vì vậy, Bluetooth được thiết kế để cung cấp những đặc tính an toàn đã
nhúng sẵn cho nhiều loại thiết bị. Qua nghiên cứu ta thấy có bốn vấn đề cơ
bản bảo đảm an toàn lý tưởng trong kỹ thuật Bluetooth:
1. Cấu hình an toàn và dễ sử dụng.
2. Bảo đảm bí mật.
23


Các vấn đề bảo mật Bluetooth
3. Xác thực.
4. Không danh tính (khả năng không bị phát hiện).
Để bảo đảm 4 yếu tố trên, kỹ thuật Bluetooth cung cấp các khả năng
kết nối, xác thực, mã hoá và các yêu cầu về nặc danh.
2.1.2. Các khái niệm
Mạng cá nhân PAN (Personal Area Network):
Mạng cá nhân là một tập hợp số lượng lớn các thiết bị sử dụng công
nghệ không dây. Bluetooth được thiết kế để hỗ trợ mạng PAN không dây mà
không cần phải thiết đặt mạng trước. Có thể là kết nối giữa những thiết bị cố
định, như kết nối giữa một máy tính để bàn và bàn phím hoặc chuột, có thể là
kết nối giữa một điện thoại di động và một tổ hợp cố đinh. Một PAN gồm các
đơn vị có khả năng kết nối và trao đổi thông tin. Bluetooth được sử dụng như
một giao diện kết nối cục bộ giữa những đơn vị cá nhân khác nhau như những
điện thoại di động, máy tính cá nhân, máy in, bàn phím, chuột, tai nghe, loa...
Để cung cấp khả năng tương tác giữa các thiết bị, công nghệ Bluetooth
thiết kế các mức an toàn khác nhau tùy theo nhu cầu sử dụng. Những giải
pháp an toàn Bluetooth được thiết kế với nguyên lý sao cho bất kỳ người sử

dụng bình thường nào cũng có thể định hình và quản lý được những hoạt
động cần thiết một cách an toàn nhằm bảo vệ những mối liên kết truyền
thông. Thông tin trao đổi qua Bluetooth có thể rất dễ bị tổn thương, nghe
trộm. Vì vậy, yêu cầu của người dùng là không muốn có kết nối bất hợp pháp
nào tới thiết bị cá nhân và cũng không muốn bị theo dõi định vị khi sử dụng
các thiết bị được tích hợp công nghệ Bluetooth.
Kết nối Ad Hoc

24


Các vấn đề bảo mật Bluetooth

Hình 7: Mô hình một mạng AD - Hoc

Mạng ad hoc là một loại mạng kết nối đặc biệt có tác dụng giải quyết
vấn đề kết nối khi không có mối quan hệ trước giữa các thiết bị. Bên cạnh
việc kết nối với các thiết bị cố định, có lúc ta muốn thiết lập kết nối với các
thiết bị khác trên các phương tiện di chuyển. Cơ chế cặp đôi Bluetooth cung
cấp khả năng cài đặt những quan hệ an toàn trong mạng Ad hoc. Việc phân
biệt kết nối ad hoc không dựa vào vị trí hay khoảng cách mà dựa vào sự liên
lạc giữa các điểm. Kết nối Ad hoc không cần thiết bị hỗ trợ kết nối, mạch
điều khiển trung tâm, không cần có cơ sở hạ tầng và cũng không có sự can
thiệp của người điều hành. Có thể nói kịch bản kết nối Bluetooth là một số
lượng lớn các kết nối ad hoc cùng tồn tại độc lập chồng chéo lên nhau cùng
một vùng mà có thể không có sự phối hợp với nhau.
Vì mạng ad hoc tự nhiên là loại mạng kết nối mà không có mối quan hệ
trước giữa các thiết bị nên để bảo đảm các yêu cầu về an toàn (xác thực và mã
hóa) của những kết nối truyền thông thì những quan hệ an toàn phải được
thiết lập. Cơ chế cặp đôi trong kỹ thuật Bluetooth cung cấp khả năng thiết đặt

những quan hệ an toàn của mạng ad hoc.
Tính Bí mật
Bí mật là bảo đảm những thông tin riêng tư của người sử dụng, không để
người khác biết được. Có nhiều các bảo đảm bí mật, có thể giữ bí mật bằng
cách thay đổi dữ liệu nguyên bản, thường gọi văn bản gốc thành một văn bản
mới, phương pháp này gọi là Mã hóa văn bản. Phép biến đổi mã hoá phải có
ngược để khôi phục văn bản gốc từ bản mã. Để giữ bí mật quá trình biến đổi
từ bản rõ sang bản mã và ngăn chặn không cho khôi phục lại văn bản gốc bất
hợp pháp, ta dựa trên một tham số gọi là khóa và sự biến đổi được gọi là mã
hóa. Một cơ chế mã hóa tốt là trừ khi khóa được biết, thì không thể khôi phục
văn bản gốc từ bản mã. Tuy nhiên phải có rất nhiều nghiên cứu, thẩm định
mức độ bí mật của cơ chế mã hóa và quá trình sinh, trao đổi và lưu giữ khóa.
25