CN108769973B - 一种蓝牙设备的隐私保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝牙设备的隐私保护方法。所述方法包括：保存历史连接信息，接收待识别蓝牙设备的RPA(Resolve Private Address)，从历史连接信息中读取IRK(Resolve Private Address)，基于读取的IRK和接收的RPA进行HASH计算，获得计算结果，将计算结果与预设HASH值进行比对，确定是否能够识别该待识别蓝牙设备。本发明的技术方案能够保护蓝牙设备用户的隐私，提高蓝牙设备的安全性；通过保存历史连接信息，并基于该历史连接信息确定IRK，能够提高识别能力，进一步提高蓝牙设备的通信效率。

Description

一种蓝牙设备的隐私保护方法

技术领域

本申请涉及通信领域及计算机安全领域，具体涉及一种蓝牙设备的隐私保护方法。

背景技术

随着低功耗蓝牙技术的不断更新换代，用户的信息安全性也越来越容易遭到泄露，如何增强用户隐私的保护成为低功耗蓝牙技术发展中重要的关键技术之一。随着研究的深入，逐渐提出了可解析私有地址(Resolve Private Address，RPA)、解析表(ResolvingList)以及可解析密匙(Identity Resolving Key，IRK)等概念，并在越来越多的蓝牙设备中增加了用户隐私保护功能。随着隐私保护功能的引入，设备之间需进行身份识别，而现有技术中，往往杂乱地存储本地设备和对端设备的IRK，导致在进行身份识别时，IRK的解析时间过长，影响设备的识别效率和通信效率。因此，如何实现设备之间的快速身份识别成为具有隐私保护功能的蓝牙设备急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种蓝牙设备的隐私保护方法，以解决现有技术中蓝牙设备之间解析能力差、识别速度慢、通信效率低的问题。

本发明提供一种蓝牙设备的隐私保护方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

步骤一：保存历史连接信息，所述历史连接信息包括预定时间段内与所述蓝牙设备建立连接的对端设备的设备信息，所述设备信息包括所述蓝牙设备的密匙Local-IRK、所述对端设备的密匙Peer-IRK、所述对端设备的真实地址ID、所述对端设备RPA的随机数；

步骤二：接收待识别蓝牙设备的RPA；

步骤三：读取所述历史连接信息，获取IRK；

步骤四：基于所述获取的IRK和所述待识别蓝牙设备的RPA，进行HASH函数计算，获得计算结果；

步骤五：将所述计算结果与预设HASH值进行比对，如果比对成功则可以识别所述待识别蓝牙设备。

优选地，步骤一还包括以下具体步骤：

将所述历史连接信息进行拆分，包括历史连接信息匹配表和快速匹配表；

所述历史连接信息匹配表和所述快速匹配表存在映射关系。

优选地，所述历史连接信息匹配表包含若干组预定时间段内曾建立连接的所述蓝牙设备和所述对端设备的设备信息，每组设备信息包括所述蓝牙设备的密匙Local-IRK、所述对端设备的密匙Peer-IRK、所述对端设备的真实地址ID、所述对端设备RPA的部分随机数RPA[n:m]；任一RPA共有n+1位随机数，所述RPA[n:m]表示第m位至第n位的所有随机数，其中，n和m均为正整数；

所述每组设备信息中Local-IRK、Peer-IRK、ID、RPA[n:m]存在一一对应关系，所述Local-IRK根据连接的所述对端设备的不同而互不相同。

优选地，所述快速匹配表用于保存所述对端设备RPA的另一部分随机数RPA[m-1:0]。

优选地，在步骤一之前，还包括以下具体步骤：

根据所述蓝牙设备属性确定是否可以开启RPA解析模式和RPA生成模式；

所述蓝牙设备属性包括是否支持隐私保护功能；

如果所述蓝牙设备支持隐私保护功能，则可以开启RPA解析模式和RPA生成模式。

优选地，在所述步骤三之前还包括以下步骤：根据预定条件确定RPA解析模式的工作模式；

所述预定条件包括所述历史连接信息匹配表中存储的信息数目。

所述工作模式包括一般解析模式和快速解析模式。

优选地，所述根据预定条件确定当前工作模式具体包括以下步骤：

如果所述蓝牙设备支持隐私保护功能，并且所述信息数目超过预设阈值，则确定当前工作模式为快速解析模式；

否则，确定当前工作模式为一般解析模式。

优选地，所述步骤三还包括以下具体步骤：

在一般解析模式下，逐一地读取所述历史连接信息匹配表中的IRK。

优选地，所述步骤三还包括以下具体步骤：

在快速解析模式下，遍历所述快速匹配表中的RPA[m-1:0]，并与所述待识别蓝牙设备的RPA的对应位进行匹配；

如果匹配失败，则切换至一般解析模式；

如果匹配成功，则根据所述映射关系，读取所述历史连接信息匹配表中对应的RPA[n:m]进行二次匹配。

优选地，如果二次匹配失败，则切换至一般解析模式；

如果二次匹配成功，则确定对应的IRK，并将所述IRK和所述待识别蓝牙设备的RPA用于HASH函数计算。

优选地，所述HASH函数计算具体包括以下步骤：对所述RPA的随机数进行位数扩展，再利用所述IRK对位数扩展后的所述随机数进行加密，截取密文的预设位作为计算结果。

优选地，所述加密为AES加密。

优选地，所述蓝牙设备为低功耗蓝牙设备。

优选地，在一般解析模式下，如果HASH值比对成功，则对所述历史连接信息匹配表和所述快速匹配表中的RPA随机数进行更新。

优选地，在一般解析模式下，如果HASH值比对不成功，则继续读取所述历史连接信息匹配表中剩余的IRK，直至比对成功，或遍历所有历史连接信息匹配表中的IRK。

优选地，在所述步骤三之前还包括数据缓存步骤，所述数据缓存步骤具体包括以下步骤：

设置一缓存单元，用于读取历史连接信息匹配表和快速匹配表中的数据并保存，所述缓存单元可以向所述蓝牙设备的隐私保护单元、其他功能单元以及外部设备提供数据；

所述缓存单元包括一仲裁单元，所述仲裁单元在所述缓存单元向所述蓝牙设备的隐私保护单元、其他功能单元以及外部设备提供数据时设置优先级。

优选地，所述步骤二还包括以下具体步骤：

接收所述待识别蓝牙设备的定向广播，所述定向广播用于指示读取所述历史连接信息中特定的IRK。

优选地，所述RPA生成模式包括生成所述蓝牙设备的RPA，所述生成所述蓝牙设备的RPA具体包括以下步骤：

从所述历史连接信息中选择一IRK，利用所述IRK对由随机数生成器生成的一随机数进行加密，获得密文；

所述蓝牙设备的RPA包括所述密文和所述随机数。

本发明公开了一种蓝牙设备的隐私保护方法，该蓝牙设备的隐私保护方法具有以下三点有益效果：首先，本发明能够保存历史连接信息，并且可以根据蓝牙设备属性和保存的历史连接信息的数量进行自适应地的解析工作模式，丰富了系统功能，并且通过历史连接信息的匹配，提高了设备的解析能力；其次，本发明对RPA进行拆分，分布存储于历史连接信息匹配表和快速匹配表，通过两次匹配的方式，一方面可以缩短解析时间，提高设备识别效率，另一方面可以减少参与匹配的数据量，节约SRAM资源；最后，设置缓存单元，负责蓝牙设备中隐私保护模块与设备中其他模块以及来自于外部设备的数据交互，可以减少对于存储单元的读取周期，提高设备整体的安全性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例一提供的一种蓝牙设备的隐私保护方法的流程图。

图2是本发明实施例一提供的RPA的结构示意图。

图3是本发明实施例二提供的一种蓝牙设备的隐私保护方法的流程图。

图4是本发明实施例二提供的历史连接信息匹配表的示意图。

图5是本发明实施例二提供的快速匹配表的示意图。

图6为本发明实施例二提供的快速解析模式的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种蓝牙设备的隐私保护方法的流程图。本实施例的方法具体包括以下步骤：

110、保存历史连接信息。

在本实施中，所述历史连接信息包括预定时间段内与所述蓝牙设备建立连接的对端设备的设备信息，所述设备信息包括所述蓝牙设备的密匙Local-IRK、所述对端设备的密匙Peer-IRK、所述对端设备的真实地址ID、所述对端设备RPA的随机数。

120、接收待识别蓝牙设备的RPA。

在本实施例中，如图2所示，一个RPA可以包括48bit，最低的24bit是HASH值，中间为22bit的随机数，最高两位固定为“0”和“1”。

130、读取IRK。

在本实施例中，基于所述历史连接信息，读取IRK。

140、HASH函数计算。

在本实施例中，根据所述获取的IRK和所述待识别蓝牙设备的RPA，进行HASH函数计算，获得计算结果。在本实施例中，所述蓝牙设备包含两个计算模块，记作AES0模块和AES1模块，所述计算模块均为加解密算法模块，本领域技术人员可以明确，可以根据实际需要设置任意个加解密算法模块。在本实施例中，HASH函数计算具体包括，对所述RPA的随机数进行位数扩展，再利用所述IRK对位数扩展后的所述随机数进行加密，截取密文的预设位作为计算结果。

150、与预设HASH值进行比对。

160、如果比对成功，则识别所述待识别蓝牙设备。

本发明实施例一提供了一种蓝牙设备的隐私保护方法，通过保存历史连接信息，并利用该历史连接信息，可以提高蓝牙设备之间身份识别的速度，提升蓝牙设备的通信效率。

实施例二

图3是本发明实施例二提供的一种蓝牙设备的隐私保护方法的流程图。本实施例的方法具体包括以下步骤：

2100、识别蓝牙设备属性。

在本实施例中，根据所述蓝牙设备属性确定是否可以开启RPA解析模式和RPA生成模式；

所述蓝牙设备属性包括是否支持隐私保护功能；

如果所述蓝牙设备支持隐私保护功能，则可以开启RPA解析模式和RPA生成模式。

在本实施例中，所述蓝牙设备为低功耗蓝牙设备，并且符合蓝牙4.2及其后版本的所有特性。

2200、保存历史连接信息。

在本实施例中，保存历史连接信息，所述历史连接信息包括预定时间段内与所述蓝牙设备建立连接的对端设备的设备信息，所述设备信息包括所述蓝牙设备的密匙Local-IRK、所述对端设备的密匙Peer-IRK、所述对端设备的真实地址ID、所述对端设备RPA的随机数。

在本实施例中，将所述历史连接信息进行拆分，分为历史连接信息匹配表和快速匹配表。

所述历史连接信息匹配表包含若干组预定时间段内曾建立连接的所述蓝牙设备和对端设备的设备信息，每组设备信息包括所述蓝牙设备的密匙Local-IRK、所述对端设备的密匙Peer-IRK、所述对端设备的真实地址ID、所述对端设备RPA的部分随机数RPA[n:m]；任一RPA共有n+1位随机数，所述RPA[n:m]表示第m位至第n位的所有随机数，其中，n和m均为正整数。

所述每组设备信息中Local-IRK、Peer-IRK、ID、RPA[n:m]存在一一对应关系，所述Local-IRK根据连接的所述对端设备的不同而互不相同。

图4为历史连接信息匹配表的示意图，在本实施例中，历史连接信息匹配表为一SRAM存储器，记作IRKSRAM，该存储器大小为256bx320b，由10块256bx32b的SRAM组成；编号0-9分别表示每一块256bx32b的SRAM，32bit表示编号的位宽，编号为2-9的SRAM用来存放IRK信息对，包括Local-IRK(128bit)、Peer-IRK(128bit)，共256bit；0-1的SRAM用来存放对端设备的可识别地址ID和RPA部分随机数以及标志位，IRKSRAM[63:16]用于存放对端设备的可识别地址ID，共48bit；IRKSRAM[15:2]用于存储已解析成功过的相关IRK的RPA的随机数[21:8]bit，用来进行二次匹配，本领域技术人员可以明确，解析成功是指HASH值比对成功，已经识别出该对端设备，并且如有需要可以与该对端设备建立连接，或是已经与该对端设备建立过连接；在本实施例中，至多保存256组RPA部分随机数，每组RPA部分随机数的存储地址依次保存在节点0-255中。另外，还包含两个标志位：IRKSRAM[0]表示该把IRK是否有效，因为可能存在软件正在写的情形，软件在操作完成后会将该位置1，即该位为1时，该把IRK有效；IRKSRAM[1]为预留标志位，可以根据用户实际需要进行相应的功能设定。

所述快速匹配表用于存放所述对端设备RPA的另一部分随机数RPA[m-1:0]。

图5为快速匹配表的示意图，在本实施例中，快速匹配信息单元为一SRAM存储器，记作MalistSRAM，该存储器大小为32bx64b，用来存放历史连接信息匹配表中对应的RPA的另一部分随机数[7:0]bit。在本实施例中，至多保存256组随机数，即R0-R255中各保存一组随机数，随机数的位数为8位；从第一组随机数开始，每8组随机数为一个集合，共有32个集合。

2300、RPA生成模式。

当所述蓝牙设备选择RPA生成模式时，则执行RPA生成模式的相关步骤。在本实施例中，生成所述蓝牙设备的RPA具体包括以下步骤：

从所述历史连接信息中选择一IRK，利用所述IRK对由随机数生成器生成的一随机数进行加密，获得密文；

所述蓝牙设备的RPA包括所述密文和所述随机数。

2400、RPA解析模式。

当所述蓝牙设备选择RPA解析模式时，则执行RPA解析模式的相关步骤。

可选地，执行RPA解析模式包括数据缓存步骤，所述数据缓存步骤具体包括以下步骤：

设置一缓存单元，用于读取历史连接信息匹配表和快速匹配表中的数据并保存，所述缓存单元可以向所述蓝牙设备的隐私保护单元、其他功能单元以及外部设备提供数据；

所述缓存单元包括一仲裁单元，所述仲裁单元在所述缓存单元向所述蓝牙设备的隐私保护单元、其他功能单元以及外部设备提供数据时设置优先级。

可选地，当所述蓝牙设备处于RPA解析模式时，根据所接收的蓝牙设备的信息的不同，执行不同的操作步骤。

2410、接收待识别蓝牙设备RPA及定向广播。

在本实施例中，接收所述待识别蓝牙设备的定向广播，所述定向广播用于指示读取所述历史连接信息中特定的IRK。

读取到所述IRK后，基于所述RPA和IRK进行HASH函数计算。

2420、接收待识别蓝牙设备RPA。

在本实施例中，蓝牙设备仅接收到所述待识别蓝牙设备的RPA、

2430、判断是否满足预定条件。

在本实施例中，所述蓝牙设备根据预定条件确定当前工作模式。

具体地，所述预定条件包括所述历史连接信息匹配表中存储的信息数目。所述工作模式包括一般解析模式和快速解析模式。如果所述蓝牙设备支持隐私保护功能，并且所述信息数目超过预设阈值，则确定当前工作模式为快速解析模式；否则，确定当前工作模式为一般解析模式。

2440、一般解析模式。

在本实施例中，一般解析模式的处理步骤为：逐一地读取所述历史连接信息匹配表中的IRK。

将所述IRK与所述RPA进行HASH函数计算，如果比对不成功，则继续读取所述历史连接信息匹配表中的IRK，直至比对成功，或遍历历史连接信息匹配表中的IRK。

在本实施例中，在一般解析模式下，如果HASH值比对成功，则所述控制单元对所述历史连接信息存储单元(1131)和所述匹配表中的RPA随机数进行更新。

2450、快速解析模式。

图6为本发明实施例二提供的快速解析模式的流程图。其中具体包括以下步骤：

2451、首次匹配。

在本实施例中，首次匹配是指遍历所述快速匹配表中的RPA[m-1:0]，并与所述待识别蓝牙设备的RPA的对应位进行匹配。具体地，每次从快速匹配表读取64bit信息，该64bit信息分别为8个RPA随机数信息的低八位；本领域技术人员可以明确，也可以配置为任意个RPA随机数信息的任意位信息。

2452、判断是否匹配成功。

在本实施例中，如果匹配失败，则切换至一般解析模式；

如果匹配成功，则进行二次匹配。

2453、二次匹配。

在本实施例中，根据所述映射关系，读取所述历史连接信息匹配表中对应的RPA[n:m]进行二次匹配。具体地，从历史连接信息匹配表中读取对应的RPA随机数的其余位。在本实施例中，映射关系具体是指根据MalistSRAM的某一集合以及这一集合中的某一组可以确定IRKSRAM中对应的节点，从而可以读出RPA随机数的剩余位数，以用于进行二次校验。具体地，假设读取MalistSRAM中第M行的8组随机数，只有一组随机数匹配成功，假设为8组中的第i组，则对应的IRKSRAM的节点为第(M×8+i)个节点。

2454、判断是否匹配成功。

在本实施例中，如果匹配失败，则切换至一般解析模式；

如果匹配成功，则进行HASH函数计算。

2460、HASH函数计算。

在本实施例中，所述蓝牙设备包括计算单元，用于根据获得的IRK和RPA执行HASH函数计算，获得计算结果，具体地，在本实施例中，所述计算单元包含两个计算模块，记作AES0模块和AES1模块，所述计算模块均为加解密算法模块，本领域技术人员可以明确，可以根据实际需要设置任意个加解密算法模块。

2470、与预设HASH值比对。

在本实施例中，所述蓝夜设备包括控制单元，用于将计算结果与预设HASH值进行比对。

2480、识别所述待识别蓝牙设备。

在本实施例中，如果比对成功，则所述蓝牙设备可以识别所述待识别蓝牙设备。

本发明实施例二提供了一种蓝牙设备的隐私保护方法，该蓝牙设备的隐私保护方法具有以下三点有益效果：首先，本发明能够保存历史连接信息，并且可以根据蓝牙设备属性和保存的历史连接信息的数量进行自适应地的解析工作模式，丰富了系统功能，并且通过历史连接信息的匹配，提高了设备的解析能力；其次，本发明对RPA进行拆分，分布存储于历史连接信息匹配表和快速匹配表，通过两次匹配的方式，一方面可以缩短解析时间，提高设备识别效率，另一方面可以减少参与匹配的数据量，节约SRAM资源；最后，设置缓存单元，负责蓝牙设备中隐私保护模块与设备中其他模块以及来自于外部设备的数据交互，可以减少对于存储单元的读取周期，提高设备整体的安全性。

在此请注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员可根据不同的技术需求有选择的对上述实施例中相关技术内容进行组合。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种蓝牙设备的隐私保护方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

步骤一：保存历史连接信息，所述历史连接信息包括预定时间段内与所述蓝牙设备建立连接的对端设备的设备信息，所述设备信息包括所述蓝牙设备的密匙Local-IRK、所述对端设备的密匙Peer-IRK、所述对端设备的真实地址ID、所述对端设备RPA的随机数；

将所述历史连接信息进行拆分，包括历史连接信息匹配表和快速匹配表；

所述历史连接信息匹配表和所述快速匹配表存在映射关系；

所述历史连接信息匹配表包含若干组预定时间段内曾建立连接的所述蓝牙设备和所述对端设备的设备信息，每组设备信息包括所述蓝牙设备的密匙Local-IRK、所述对端设备的密匙Peer-IRK、所述对端设备的真实地址ID、所述对端设备RPA的部分随机数RPA[n:m]；任一RPA共有n+1位随机数，所述RPA[n:m]表示第m位至第n位的所有随机数，其中，n和m均为正整数；

所述每组设备信息中Local-IRK、Peer-IRK、ID、RPA[n:m]存在一一对应关系，所述Local-IRK根据连接的所述对端设备的不同而互不相同；

所述快速匹配表用于保存所述对端设备RPA的另一部分随机数RPA[m-1:0]；

步骤二：接收待识别蓝牙设备的RPA；

步骤三：读取所述历史连接信息，获取IRK；

在所述步骤三之前还包括以下步骤：根据预定条件确定RPA解析模式的工作模式；

所述预定条件包括所述历史连接信息匹配表中存储的信息数目；

所述工作模式包括一般解析模式和快速解析模式；

所述根据预定条件确定当前工作模式具体包括以下步骤：

如果所述蓝牙设备支持隐私保护功能，并且所述信息数目超过预设阈值，则确定当前工作模式为快速解析模式；

否则，确定当前工作模式为一般解析模式；

在一般解析模式下，逐一地读取所述历史连接信息匹配表中的IRK；

在快速解析模式下，遍历所述快速匹配表中的RPA[m-1:0]，并与所述待识别蓝牙设备的RPA的对应位进行匹配；

如果匹配失败，则切换至一般解析模式；

如果匹配成功，则根据所述映射关系，读取所述历史连接信息匹配表中对应的RPA[n:m]进行二次匹配；

如果二次匹配失败，则切换至一般解析模式；

如果二次匹配成功，则确定对应的IRK，并将所述IRK和所述待识别蓝牙设备的RPA用于HASH函数计算；

步骤四：基于所述获取的IRK和所述待识别蓝牙设备的RPA，进行HASH函数计算，获得计算结果；

步骤五：将所述计算结果与预设HASH值进行比对，如果比对成功则可以识别所述待识别蓝牙设备。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在步骤一之前，还包括以下具体步骤：

根据所述蓝牙设备属性确定是否可以开启RPA解析模式和RPA生成模式；

所述蓝牙设备属性包括是否支持隐私保护功能；

如果所述蓝牙设备支持隐私保护功能，则可以开启RPA解析模式和RPA生成模式。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在一般解析模式下，如果HASH值比对成功，则对所述历史连接信息匹配表和所述快速匹配表中的RPA随机数进行更新；

在一般解析模式下，如果HASH值比对不成功，则继续读取所述历史连接信息匹配表中剩余的IRK，直至比对成功，或遍历所有历史连接信息匹配表中的IRK。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在所述步骤三之前还包括数据缓存步骤，所述数据缓存步骤具体包括以下步骤：

设置一缓存单元，用于读取历史连接信息匹配表和快速匹配表中的数据并保存，所述缓存单元可以向所述蓝牙设备的隐私保护单元、其他功能单元以及外部设备提供数据；

所述缓存单元包括一仲裁单元，所述仲裁单元在所述缓存单元向所述蓝牙设备的隐私保护单元、其他功能单元以及外部设备提供数据时设置优先级。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤二还包括以下具体步骤：

接收所述待识别蓝牙设备的定向广播，所述定向广播用于指示读取所述历史连接信息中特定的IRK。

6.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述RPA生成模式包括生成所述蓝牙设备的RPA，所述生成所述蓝牙设备的RPA具体包括以下步骤：

从所述历史连接信息中选择一IRK，利用所述IRK对由随机数生成器生成的一随机数进行加密，获得密文；

所述蓝牙设备的RPA包括所述密文和所述随机数。

Images