技术分享 | 蓝牙协议安全（上）
蓝牙技术的普及与应用，从手机到智能家居，无处不在，其安全的重要性不言而喻。本文将深入探讨蓝牙协议的演变历程、核心结构以及安全挑战，为您揭示其背后的逻辑和复杂性。
蓝牙技术的发展历程
蓝牙标准诞生于1998年，旨在简化无线设备间的连接，至今已走过五个大版本。从蓝牙1.0的初步尝试，解决安全问题的1.2版本，到2.0的高速数据传输，2.1的省电功能，再到4.0的低功耗蓝牙和高速蓝牙，以及5.0对物联网的优化，蓝牙技术在技术迭代中不断提升效能，连接着数十亿设备，且这个数字仍在持续增长。
蓝牙核心系统与协议架构
蓝牙协议由Host（如Linux、Windows等）和Controller（蓝牙芯片）组成，通过HCI接口实现数据交互。经典蓝牙（BR/EDR）和低功耗蓝牙（BLE）各有其特定的协议栈。BR/EDR采用OSI模型的七层对应，提供高效的数据传输；而BLE简化了协议，支持低功耗和长距离连接，如GATT与GAP等，是物联网设备的首选。
协议栈详解
BR/EDR：无线电层处理调制技术，如GFSK和DPSK；Link Manager Protocol (LMP)负责安全和连接管理；L2CAP提供面向连接和无连接服务；SDP用于服务发现；RFCOMM和OBEX提供特定功能的传输。
BLE：LE PHY负责2.4GHz频段的传输，LL层执行MAC任务；LL与L2CAP对应OSI数据链路层；Host层包括ATT、GATT、SMP等，支持低功耗和数据安全性。
蓝牙协议安全挑战
随着蓝牙技术的普及，攻击者瞄准其安全漏洞，包括旧版本的协议漏洞、广播风暴攻击、中间人攻击等。后续文章《蓝牙协议安全（下）》将深入剖析这些安全威胁，以及如何通过模糊测试等方法来检测和防御。
结论与展望
蓝牙协议的复杂性和安全性是技术进步与安全防护的双重挑战。通过理解蓝牙的历史、架构和安全机制，我们不仅能更好地使用这些设备，还能在保障信息安全方面做好准备。期待在下篇中，我们继续探索蓝牙协议的更多安全细节。
参考资料
蓝牙市场更新报告
知乎蓝牙技术详解
蓝牙安全详解
MathWorks蓝牙协议栈文档
蓝牙5.0规范
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蓝牙是什么？？
蓝牙：是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波）。
蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制，当时是作为RS232数据线的替代方案。蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。
蓝牙的波段为2400–2483.5MHz（包括防护频带）。这是全球范围内无需取得执照（但并非无管制的）的工业、科学和医疗用（ISM）波段的 2.4 GHz 短距离无线电频段。
蓝牙使用跳频技术，将传输的数据分割成数据包，通过79个指定的蓝牙频道分别传输数据包。每个频道的频宽为1 MHz。蓝牙4.0使用2 MHz 间距，可容纳40个频道。第一个频道始于2402 MHz，每1 MHz一个频道，至2480 MHz。有了适配跳频（Adaptive Frequency-Hopping，简称AFH）功能，通常每秒跳1600次。
最初，高斯频移键控（Gaussian frequency-shift keying，简称GFSK） 调制是唯一可用的调制方案。然而蓝牙2.0+EDR 使得 π/4-DQPSK和 8DPSK 调制在兼容设备中的使用变为可能。运行GFSK的设备据说可以以基础速率（Basic Rate，简称BR）运行，瞬时速率可达1Mbit/s。增强数据率（Enhanced Data Rate，简称EDR）一词用于描述π/4-DPSK 和 8DPSK 方案, 分别可达2 和 3Mbit/s。在蓝牙无线电技术中，两种模式（BR和EDR） 的结合统称为“BR/EDR射频”
蓝牙是基于数据包、有着主从架构的协议。一个主设备至多可和同一微微网中的七个从设备通讯。所有设备共享主设备的时钟。分组交换基于主设备定义的、以312.5µs为间隔运行的基础时钟。两个时钟周期构成一个625µs的槽，两个时间隙就构成了一个1250µs的缝隙对。在单槽封包的简单情况下，主设备在双数槽发送信息、单数槽接受信息。而从设备则正好相反。封包容量可长达1、3、或5个时间隙，但无论是哪种情况，主设备都会从双数槽开始传输，从设备从单数槽开始传输。