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FPGA实现安全可靠的蓝牙通信

来源:中电网?? 2007年09月06日 ?? 收藏0

?????? 用于高级数据安全可编程解决方案?

  对于大多数需要将保密放在首位来考虑的应用来说,蓝牙所提供的数据安全性是不够的。总的来说,就蓝牙安全性来说,还存在一些问题需要解决。蓝牙所提供的数据安全性措施对小型应用来说看起来已足够了,但任何敏感数据或会产生问题的数据都不应直接通过蓝牙传输。例如,蓝牙所采用的加密方案本身就有某些弱点。128位密钥长度的E0序列加密在某些情况下可通过O(2^64)方式破解。?
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?????? 设想一种可能的情况,攻击者设法获取了用来保证两个设备间通信的加密密钥,然后即可窃听这两个设备间互相发送的消息。而且,攻击者还可以冒充其中的某个设备插入错误的信息。朗讯公司认为,避免这一问题的一个方法是用户采用较长的个人识别码(PIN码)而不是用短的PIN码,从而增加攻击者获取加密密钥的难度。而这又意味着要人工输入PIN号码。这实在令人觉得非常不方便,因为每次建立安全连接都需要输入PIN码。?
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????? 克服这种安全性问题的另一个方法是采用更强健的加密算法,如数字加密标准(DES),甚至三次DES来代替E0序列加密算法。DES是一种块加密方法,这意味着加密过程是针对一个数据块一个数据块地进行的。在DES算法中,原始信息被分成64位的固定长度数据块,然后利用56位的加密密钥通过置换和组合方法生成64位的加密信息。图2示出的是DES加密处理的框图。?
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?????? 与蓝牙序列加密算法不同,数学上可以证明块加密算法是完全安全的。DES块密码是高度随机的、非线性的,生成的加密密文与明文和密钥的每一位都相关。DES的可用加密密钥数量多达72 x 1015个。应用于每一

明文信息的密钥都是从这一巨大数量的密钥中随机产生的。DES算法已被广泛采用并被认为是非常可靠的,而且现在出现了一种更为安全的DES算法变种--称为三次DES(TDES),它采用不同的密钥对信息连续进行三次DES加密处理。??
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???????所有这些加密算法都可以采用低成本的可编程逻辑器件和现成可用的用于高级加密处理的智力产权(IP)产品实现。如图2所示的DES功能,仅需要2美元成本的芯片逻辑资源即可实现。目前,大批量时只用10美元即可购买到10万系统门的可编程逻辑器件,而且是现货,立即可以使用。这些器件还允许在设计中增加其它功能,如高级错误纠正。因此可编程逻辑器件可大幅度降低系统级的成本。?
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?????? 基于软件的加密解决方案具有极好的灵活性,然而性能较低。另一方面,基于硬件的加密解决方案性能很高,但一旦设计完成后灵活性很差。而基于可编程逻辑的加密解决方案则可同时提供前述两种方案的优点,即具有很高水平的灵活性也具有很高的性能。?
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?????? 采用一个更强键的加密算法允许蓝牙技术安全地应用到范围广泛的安全性具有最重要地位的应用中去。这些应用包括:金融电子交易:ATM、智能卡;安全电子商务交易;安全办公通信;安全视频监视系统;数字机顶盒;高清晰度电视(HDTV)及其它消费电子设备。?

  用于高级数据完整性可编程解决方案?

  蓝牙标准定义了可有效防止随机错误的方法,即采用数据白化和错误校验方法进行数据传输。然而,从理论上仍然存在这样的特定数据流,它可能会持续地造成蓝牙传输错误,虽然这种情况在通常的蓝牙传输中很难碰到。?
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?????? 而且在更为恶劣的环境,如工业环境、办公大楼、机场和城市公共交通厂所等,仍然存在传输过程中产生差错的危险。在这些地方,来自其它多种蓝牙设备、无线网络、手机系统或其它工作在相同频段的电子设备的噪声和干扰都会导致问题。针对这些情况,可以再次采用可编程逻辑和高级纠错IP来实现无错通信。对恶劣的通信环境,可以采用一种更为强大的前向纠错技术,如Turbo卷积编码。?
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?????? urbo编码是一种高级前向纠错算法,它是第三代无线通信系统(如WCDMA中实现的)的标准纠错算法。Turbo编码的原理是由编码器生成包含两上独立编码比特序列和一个未编码比特序列的数据流。由于经过交织处理,两组校验比特序列是弱相关的。在Turbo解码器中,两组校验比特序列分别利用称为外部信息的软判决输出进行解码。Turbo解码的效率来自一系列译码循环过程中对外部信息的共享。外部信息从一个校验解码步骤传递到另一个,从一个循环传递到另一个。已经有此类Turbo卷积码的现成IP可用,并且可容易地采用低成本可编程逻辑实现。这一解决方案可以在恶劣和容易出错的环境中保证蓝牙数据完整性。???


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